200毫米凉下来,但不会持续太久

经过多年的严重短缺,200 mm晶圆厂产能终于放松,但供需状况可能很快改变几个挑战。

200毫米晶圆厂是旧的设施与更成熟的流程,尽管他们仍然生产众多的今天的关键芯片,如模拟、微机电系统、射频等。从2016年到2018年,这些和其他芯片的需求旺盛导致严重短缺200 mm晶圆厂产能和设备在市场上。

在2019年上半年,200毫米市场冷却在IC行业的放缓,贸易纠纷和其他因素。平均200毫米晶圆厂的产能利用率今天徘徊在75%到85%,超过去年的90%相比,从SurplusGlobal数据显示,二次设备的供应商。一些但不是全部铸造供应商已经看到200毫米业务反弹——他们正在运行工厂利用率100%。

在将来的某个时候,200 mm晶圆厂产能需求有望反弹,设备制造商和铸造厂客户再次将争夺能力过去几年。和行业将面临同样的问题来满足需求,因为仍有不足200毫米晶圆厂设备在市场上。

但发现200 mm设备可能随着时间的推移变得更加困难。今天,一些碳化硅(原文如此)设备制造商的早期阶段从150毫米(6英寸)迁移到200毫米(8英寸)的晶圆厂。因此,一些SiC设备制造商也将需要200毫米设备,这意味着将会有更多IC厂商争相获取200毫米齿轮。

根据最新的预测,该行业需要超过1000新的或翻新的200毫米的工具或“核心”来满足当前工厂的需求,根据SurplusGlobal。今天,有少于500市场上可用的200毫米工具,据该公司。核心是指一块必须翻新的二手设备可用。

更糟的是,许多可用的200毫米系统在市场上劣质。“许多甚至不匹配当前配置或技术需求,“翡翠格雷格说,执行副总裁SurplusGlobal美洲和欧洲。相比之下,300毫米市场也慢,但有一个超过300毫米的工具领域。

然后,如果你找到一个新的200毫米工具,价格相对较高。“大多数oem恢复200毫米工具制造和正享受着这个市场。该工具价格类似于2005年的水平。然而,当前的asp比2015年要低得多,”SurplusGlobal首席执行官布鲁斯·金说。

尽管如此,200毫米市场,包括晶圆厂和设备,在一段时间内仍将是一个可行的业务。解决当前和未来的需求,200毫米几种铸造供应商建立新的200毫米的能力。此外,许多设备制造商继续建立新的200毫米的传统工具互补金属氧化物半导体应用程序。一些正在开发200毫米为碳化硅设备系统。

200毫米的趋势
IC市场分为若干段。在前缘,芯片制造商加大设备在16 nm / 14 nm节点和超过300毫米晶圆厂。在300 mm晶圆厂,芯片制造商也更成熟的过程生产的芯片。

模拟、微机电系统、电力半导体、射频等200 mm晶圆厂内生产与成熟的过程。主流碳化硅晶片大小设备150毫米。

所以不是所有的芯片需要先进的节点。“许多我们今天使用的设备不需要复杂的过程,“Subodh Kulkarni说,总裁兼首席执行官CyberOptics。“芯片需要复杂的过程是最新的gpu, cpu和内存。大部分的世界仍然需要通用半导体,不会消失。”

随着时间的推移,与此同时,200毫米已成为IC行业的大企业。第一个200 mm晶圆厂出现在1990年,成为了标准晶片大小多年。然后,在2000年代,芯片制造商迁移到更高级的300毫米晶圆厂。到2007年,200毫米达到顶峰,市场下降。

2015年末,该行业看到了意想不到的芯片需求在200 mm晶圆厂。从那时起,200毫米市场飙升,成为许多甜点设备。汽车对芯片的需求强劲,物联网预计和无线驱动200 mm晶圆生产16%从2019年到2022年,根据半。

一个典型的200毫米晶圆厂生产约每月40000晶圆开始。这些植物使晶片在不同的节点,从6微米到65海里。相比之下,一个领先的300毫米晶圆厂正在加大在研发7 5 nm。

总共200 mm晶圆厂生产的数量预计将从188年的2016人增加到208年的2021年和209年到2022年,根据基督教的格雷戈尔Dieseldorff,分析师半。数据包括集成设备制造商(IDMs)、铸造厂和外延片线。

图1:总数200 mm晶圆厂来源:半/半导体工程

“我们目前有12个200 mm对我们的雷达设施,包括研发和epi,将于2019年开工建设或之后,“Dieseldorff说。“五都在美国,四个在中国,两个都在欧洲,和一个在台湾。”

多年来,铸造供应商提供了200毫米晶圆厂客户的能力。GlobalFoundries,三星、SkyWater、中芯国际、TowerJazz、台积电、联电等提供各种能力和过程在传统的200毫米cmos的市场。

最近,一些铸造厂商扩大了200毫米的能力。但经过一段时间的旺盛需求,200毫米在2019年的第一部分市场放缓。芯片需求低迷和贸易争端导致了灾难。

展望未来,有反弹的迹象。“8英寸的放缓需求应该是短期问题由于持续的库存调整消费和汽车领域。贸易战争的不确定性也影响我们的可见性,“高级营销副总裁史蒂芬·刘说联华电子。“然而,我们预期Q2槽,在下半年有所改善。”

跟踪200 mm晶圆厂产能很复杂,涉及到几个变量。首先,供给和需求是IC商业周期密切相关。上面一层是一个迁移的因素。一些芯片类型将继续在200 mm晶圆厂生产在可预见的未来。还是其他芯片从200毫米到300毫米植物迁移。

“多个应用程序享受甜点在200毫米制造业,主要分立器件、微机电系统和PMICs,”刘说。“有些产品将受益于迁移到300毫米晶圆,如单片机和逐渐大,显示驱动ICs。”

铸造厂商想把尽可能多的芯片从200 mm到300 mm晶圆厂。一般来说,这个行业有超过300毫米和设备的能力。

可能发挥作用的供应商是否会继续推行其计划200毫米晶圆厂,或构建一个300毫米设施。“在中国,仍有200毫米晶圆厂计划以及计划300 mm晶圆厂,“SurplusGlobal格雷格说。“一些公司可能决定启动一个300毫米晶圆厂基于工具的可用性。目前300 mm设备的供应过剩,买方市场。”

去哪里买200毫米的工具吗
在某种程度上,与此同时,IDMs和铸造厂将扩大他们的200毫米的能力。那么,你能购买200 mm设备吗?

芯片制造商可以购买新的或翻新200毫米齿轮从设备制造商,使用/翻新设备公司、经纪人,通过eBay等网站。一些芯片制造商也在公开市场上出售二手设备。

然而,并不是所有的200毫米的工具是一样的。一些提供新的工具,而其他人翻新现有的。甚至还有的公司出售劣质或不工作的系统。

在所有情况下,买家应该检查设备。工具可能仍将过时的组件和软件。有些人会出售工具”是“没有服务协议。

第一个地方去寻找200 mm设备从工厂设备制造商。应用材料,最近解放军,林和其他人一直在新的200毫米的工具。一般来说,从原始oem设备包含了最新的组件,但他们也有溢价。

二次或使用设备公司是另一个来源。一些专攻一个工具类型,而其他人出售一系列的系统。一些做出自己的工具。

解剖市场
设备市场分为不同的部门,如光刻、沉积、刻蚀和检查。设备在每个部门可以针对不同的市场。

光刻技术的艺术模式,小特征尺寸晶圆,有时是最困难的200毫米的工具在市场上采购。“我们看到一些全球放缓。但总的来说,有一个200毫米光刻工具短缺,所以需求仍然存在,”斯图尔特Pinkney说,欧洲和美国的销售副总裁在尼康,光刻设备的供应商。“交货期更新工具是不幸的是拉伸。这更多的是一个函数的产品组合情况在我们的工厂。”

老200毫米光刻工具供应枯竭。”工具,可用一般需要大量的工作。他们有可能已经被以前的所有者和收获一般不良好,”Pinkney说。

有几家公司生产和销售200毫米沉积和蚀刻设备。沉积涉及薄膜表面。蚀刻工具去除材料。

许多这些工具供应商继续建立新的200毫米系统几个应用程序。“你有射频设备和电源管理ic。这些都是传统上在200年建成mm-type应用,”业务发展经理帕特里克·马丁说应用材料供应商的沉积、腐蚀和其他设备。“我们试图解决的是我们传统上所谓的核心市场。这些核心工具在200毫米。这是一个市场,我们维护和以不同的方式来解决。”

这些系统的需求依然强劲。“从市场的角度来看,肯定是超过200 mm设备可用性的需求,”大卫·海恩斯说,战略营销的高级主管林的研究提供者的沉积和蚀刻系统。

林发展200毫米数市场工具。“林有一个积极的方法获得200毫米核翻新,因此我们能够当别人不能满足客户的需求,”海恩斯说。”与此同时,林从未停止生产我们大部分的200毫米的产品所以一直保持供应链和基础设施建设新工具在需要时”。

另一些人则认为对不同的应用程序的需求。“我们上半年需求对200毫米和小晶片尺寸,特别是对宽禁带半导体的高性能的电力设备,”Kevin Crofton表示总统在Orbotech spt技术和执行副总裁。“下半年,我们看到一个拾音器在所有领域,特别是,射频功率放大器和过滤5 g的基础设施,200毫米和150毫米晶圆活动。”

最近,心理契约完成了先前宣布收购spt / Orbotech。spt提供200毫米沉积和蚀刻工具。“我们从来没有停止建立新的工艺设备200毫米和小晶片大小、“Crofton说。“射频MEMS,光子学和权力半决赛是由硅和其他基质基于200毫米,150毫米和100毫米。”

与此同时,检验和计量在200 mm晶圆厂也至关重要。检查在芯片设备发现的缺陷,而计量是用来测量结构。

“我们见过的今年上半年的间歇,但是我们肯定目睹一个反弹,甚至从大型IDMs,正在扩大他们的200毫米线为物联网和汽车的增长,“说Wilbert Odisho,解放军的副总裁和总经理提供检验及计量装置。

“许多设备公司发现很难翻新回购工具,但大多数的心理系统今年出货量将新建的重新启动系统,“Odisho说。“补充与重新翻新业务系统减少依赖旧工具的可用性。”

同时,CyberOptics销售测量设备和传感器,这是子系统集成到各种工厂工具在150毫米,200毫米和300毫米晶圆尺寸。“半导体晶圆厂,是否200毫米300毫米,需要有效的工具设置和维护方法是准确的,精确和快速为了加快设备资格,减少昂贵的停机维护时间,并最终提高产量,“CyberOptics”Kulkarni说。

SiC呢?
设备供应商在会议上面临一些挑战传统的200毫米的客户群的需求。现在,一些SiC设备制造商正在过渡到200毫米晶圆厂,从而给工具厂商带来一些新的挑战。

原文如此,基于硅和碳的化合物半导体材料,被用于制造专业功率半导体高压应用,如电动汽车、电力供应和太阳能逆变器。

转向200毫米晶圆厂是为了减少应用功率半导体器件的成本。当搬到一个新的晶片大小,得到2.2 x更死/晶片。更大的晶片大小降低了生产成本。

克里族计划投资10亿美元,以增加其SiC晶圆厂和圆片的能力。作为计划的一部分,克里族是发展中世界上第一个200毫米SiC晶圆厂。

“克里族将把现有北方工厂设施变成完全automotive-certified 200毫米线,”伊特他私下说,高级副总裁兼总经理Wolfspeed, Cree公司。“投资利用现有的建设和国家的艺术,大多翻新200 mm设备建立生产设施。”

罗门哈斯也在200毫米SiC晶圆厂工作。最早,200毫米SiC晶圆厂不会进入生产,直到2022年,根据IHS,所以150毫米仍将是主流碳化硅晶片大小有一段时间了。

尽管如此,与任何晶片尺寸变化、设备和设备制造商都面临着一些挑战。它可能需要新类型的设备。“克里族使用专门设计的高度专业化的工具和建立内部和特定于我们专有的过程在我们的晶片材料业务,”他说。“我们的设备制造生产线将使用行业标准工具。”

根据过去的事件,从150毫米到200毫米的转变并不容易。最近SiC设备供应商难以从100毫米到150毫米晶圆厂在竞技场中的缺陷问题。

“虽然一些供应商已经演示了200毫米SiC晶圆缺陷密度较低,缺乏150毫米SiC晶圆缺陷密度较低。所以当前的投资目标是150毫米碳化硅晶片,”首席技术官特帕兰杰佩说Veeco。“因此,不太可能,我们将看到200毫米SiC在不久的将来大批量生产。一旦150毫米碳化硅晶片短缺已经解决,逐步过渡到200毫米碳化硅晶片可能发生。”

碳化硅是一项具有挑战性的技术。生产流程,高纯碳化硅材料是降低坩埚和加热。反过来,这创造了一个锭,然后把切成碳化硅基板。然后,薄外延层生长衬底上沉积过程。产生的基质处理工厂的电源设备。

它是具有挑战性的150毫米SiC defectivity较低的基质。升级的挑战在200毫米。“200毫米SiC的瓶颈主要是晶片增长和SiC epi增长,”帕兰杰佩说。“其他措施可以使用现有的200毫米执行处理能力,尽管晶圆厂可能投资升级从150毫米到200毫米。”

今天,碳化硅行业在200毫米的挑战。“200毫米碳化硅生产不可避免地将成为重要的在推动规模经济,产品卷坡道,”林的海恩斯说。“今天,仍有挑战在晶片可用性、成本和缺陷密度,但供应商和终端用户正在努力克服这些障碍。”

200毫米一些工具对传统CMOS应用程序可以用来满足要求原文如此。”但这往往需要流程优化和改变晶片运输系统由于SiC常见红外传感梁是透明的,”海恩斯说。”在其他情况下,SiC的独特属性意味着新的过程能力需要开发的200毫米。”

别人看到类似问题。“我们的设备已经安装了100毫米和150毫米可以升级到200毫米,“spt Crofton说。“对工艺设备的供应商主要是服务于CMOS前端,200 mm设备不能简单地转移到宽禁带半导体;有重要的差异。氮化镓例如,等离子体损伤非常敏感和新流程和硬件需要开发。”

检验工具也是关键。150毫米SiC设备上发现的缺陷是困难的。200毫米将带来一些新的挑战。“我们开始看到200 mm-capable SiC系统要求,“心理契约的Odisho说。“由于SiC需求往往不同于标准的半工具,需要升级或新200 mm的工具。”

显然,200毫米是一个充满活力的市场。不像尖端迷人的过程,但200毫米仍将是一个好的商业。最大的问题是供应商是否能保持在经济繁荣周期。使其关键是继续投资在经济衰退期间。

有关的故事

200毫米晶圆厂紧缩

SiC需求增长快于供应

RF SOI战争开始