據外媒消息顯示,安森美半導體正在研究出售其在日本新瀉的制造工廠。據了解,安森美出售日本新瀉工廠是公司“優化和加強對電力電子,模擬電子和傳感器的關注”計劃的一部分。
縱觀整個模擬領域,這個領域中的巨頭們多是以IDM模式進行運營,晶圓廠對于他們來說無疑是未來規劃當中重要的一部分。尤其是在傳統市場與新興市場的雙重影響下,滿足市場對模擬芯片的供給需求是這些廠商必須要考慮的問題。基于此,很多模擬廠商在經過成本和效益的權衡后,開始對其旗下的晶圓廠進行了大量的調整。
在這些模擬廠商買賣晶圓廠,甚至是建廠、關廠的背后,又暗藏著哪些玄機?
150mm晶圓廠成為“歷史”
TI和ADI作為模擬領域數一數二的企業代表,他們在該領域不僅占據著多數市場份額,也同樣在利潤方面占據著優勢。而這些企業利潤方面的優勢,則是其對晶圓廠發展的把控。可以說,他們對晶圓廠的規劃和發展,是成就其王者地位的重要基石之一。
在這些模擬廠商對晶圓廠不斷調整優化的過程中,150mm晶圓廠也逐漸退出了歷史舞臺。2019年,德州儀器便將其位于蘇格蘭格里諾克(Greenock)的晶圓制造廠和運營部門(GFAB)出售給了Diodes,GFAB工廠是TI在2011年收購美國國家半導體時合并而來,具有200mm和150mm晶圓產能。在今年2月公司的財報會議上,德州儀器還表示,將在未來幾年內關閉其最后兩個150mm晶圓廠。
無獨有偶,作為同樣在模擬領域有著高額利潤的企業,ADI也在逐步拋棄150mm晶圓廠。
早在2009年左右,ADI就對其位于美國馬薩諸塞州威明頓工廠以及愛爾蘭利默瑞克的工廠進行了改造。據相關報道顯示,其威明頓工廠主要制造射頻、線性和其它模擬產品,并已計劃生產ADI的MEMS產品。利默瑞克工廠則全部轉換成ADI公司的高產能200mm晶圓代工廠。產能的擴張和業務效率的提高將進一步增強ADI 公司使用高性能模擬工藝技術進行制造的能力,其中包括專有的 MEMS、CMOS、BiCMOS、BiPolar 和 SiGe 工藝。
對于這些改造計劃,ADI表示,這是 ADI 公司之前宣布的一項確保客戶享有高性價比和靈活的全球制造基礎設施的長期規劃的一部分。
此外,據最新的報道顯示,ADI還計劃在2021年2月關閉位于加利福尼亞州米爾皮塔斯的150mm晶圓廠。
在細分領域市場,150mm晶圓廠也難以避免被淘汰的厄運。以汽車領域而聞名的安森美也在逐步摒棄150mm晶圓。從其這些年來的動作中看,2011年,安森美就宣布計劃在2012年6月底前關閉公司日本會津(Aizu)的150mm晶圓制造廠。根據當時的新聞稿顯示,這項關閉計劃是公司整體推進運營效率的一部分,配合公司旨在將內部生產轉向大型高產能晶圓廠并投資于更先進晶圓技術的發展策略。
另據SIA的數據顯示,在2019年當中,安森美的位于美國的晶圓廠再次出現了變化,其中,安森美關閉了其位于紐約羅切斯特晶圓尺寸150毫米的工廠。
投資于更先進的晶圓技術已經成為了模擬行業當中的大勢。在這股浪潮下,也有一些企業發生了比較大的變動。以NXP為例,早在2008年,NXP就發生了一場比較大的改革。在當年的重組計劃當中,就包括縮小恩智浦制造基地、中心研發和一些支持功能部門。據當時的報道顯示,此次計劃堅定了NXP向更高級制造工藝的轉移,傳統技術的多余產能須被降低,從而共同確保更具競爭力的運營,同時維持在歐洲的強大制造能力。
恩智浦計劃將其大部分制造整合到兩家具備更高產能的歐洲晶圓工廠,奈梅亨(Nijmegen)和漢堡(Hamburg),以及位于新加坡的SSMC。因此,有四家工廠將被計劃出售或關閉。位于美國紐約費西基爾(Fishkill)的晶圓廠最終將于2009年關閉。此外,其它兩家工廠也將計劃在2010年之前關閉:恩智浦荷蘭奈梅亨工廠的“ICN5”部分,和德國漢堡工廠的“ICH”晶圓工廠部分。恩智浦位于法國卡昂(Caen)的晶圓廠將被出售。這一計劃旨在將恩智浦其它晶圓廠的生產負荷提升至90%以上,同時在2010年底前預期節省3億美元的運營成本。
200mm、300mm晶圓廠成為新寵兒
在150mm晶圓廠退出模擬市場的同時,200mm、300mm晶圓廠接過了新時代的接力棒,成為了眾多模擬廠商的新寵兒。由此,也發生了多起并購。
從德州儀器方面來看,在2009年到2020年的時間里,德州儀器一直在向300mm晶圓制造發展。2009年,奇夢達發生的變故讓TI有了更輕松的發展方式,當年,德州儀器從奇夢達手中收購了擁有一座300mm晶圓廠的子公司Richmond,用于生產模擬器件。
次年,為了進一步擴大產能,德州儀器收購了飛索半導體在日本會津若松的兩座晶圓廠(據當時相關報道顯示,這兩座晶圓廠,一座可用于200mm生產,另外一座則可同時兼顧200mm和300mm的生產)。同年,德州儀器又收購了位于成都的成芯半導體的200mm制造廠。4年后,德州儀器在成都進行了300mm晶圓廠的布局——2014年,德州儀器宣布將在中國成都設立12英寸晶圓凸點加工廠,以擴展公司的制造能力。在成都新增的制造工藝將進一步提高德州儀器的300mm模擬晶圓制造產能。
2020年,德州儀器在其財報會議中稱,公司將在德克薩斯州Richardson工廠建造下一個300mm晶圓廠。從計劃中看,德州儀器將為這座新工廠投資31億美元,其建設計劃在2021年之前完成工廠的建造,并于2024年開始運營。TI表示,300mm晶圓廠的產量比競爭對手使用的200mm工藝生產的芯片便宜40%。此外,對于模擬用途,300mm晶圓廠的投資回報率可能更高,因為它可以使用20到30年。
除了德州儀器外,安森美對200mm、300mm晶圓廠的布局也很頻繁。2006年,安森美完成了以1.05億美元購買美國俄勒岡州Gresham200mm晶圓廠的交易 。當時,官方資料顯示,購買Gresham晶圓廠明顯地提升安森美半導體的制造生產能力。完成此交易后,安森美半導體已獲得熟練的工藝開發工程師、運營專知及工藝開發技能,使公司能開發更多元化的大量低成本高性能達0.18微米水平的亞微米模擬和數字電源產品,以制造工具能力而言,未來最低可達0.13微米的水平。
2018年,安森美半導體公司與富士通半導體株式會社宣布,安森美半導體已經完成對富士通半導體制造株式會社(Aizu Fujitsu Semiconductor Manufacturing Limited)位于會津若松(Aizu-Wakamatsu)的富士通200mm晶圓廠的遞增(incremental)20%股權之收購,使安森美半導體持有該合資公司的60%大多數股權。
2019年4月,GlobalFoundries(格芯)宣布與安森美半導體(ON Semiconductor)達成最終協議,將位于美國紐約州EastFishkill的Fab 10 300mm晶圓廠賣給后者,價格為4.3億美元。對于這筆交易,安森美曾表示,此次收購將使得安森美獲得300mm晶圓制造能力(此前只能制造200mm晶圓),同時獲得格芯相關的工藝技術和授權協議,尤其是65nm、45nm CMOS,成為其未來發展的基石。
另外,根據SIA的數據來看,安森美在2019年還在愛達荷州首府博伊西安森美建造了兩座200和300毫米的晶圓廠。
歐洲廠商的雙輪驅動
在晶圓制造方面,從英飛凌的報告中看,公司仍將一方面以領先的技術內部制造前沿產品以達到 性能和成本方面的優勢 ,另一方面則以外包非差異性產品來優化資本效率。同時與代工廠合作,以確保產能的擴張與靈活性。
從整體來看,英飛凌的布局為,歐洲地區的工廠將進行12寸功率半導體高自動化制造,而亞洲則以8寸產能擴張,充分受益于勞動力成本優勢。
就其300mm晶圓廠來看,英飛凌于2011年收購奇夢達的300毫米存儲晶圓制造廠進行改造,2013年改造成業界首個功率半導體的量產廠;最初的用途是生產家用電子設備上的功率半導體,現在開始為汽車電子應用制造功率半導體。
此外,2018年5月,英飛凌還宣布計劃在奧地利菲拉赫新建一座300毫米薄晶圓的全自動芯片工廠,總投資約為16億歐元,計劃在六年內完成。建設工程計劃于2019年上半年啟動,預計將于2021年初開始投產。
根據工商時報此前的報道稱,雖然英飛凌已宣布將再興建1座生產功率半導體的12吋晶圓廠,但在未來5年,英飛凌仍將持續擴大委外,其整體前段晶圓制造委外比重將由目前的22%提升至30%。
作為歐洲半導體產業的另外一個明星,意法半導體也在晶圓廠的布局上進行了調整。之前,意法半導體在法國有一座名為Crolles的晶圓廠,有一條12寸(300mm)生產線,負責投產28納米傳統CMOS制程和28納米FD-SOI制程技術,這是ST最先進的產線之一,也是歐洲最大的先進晶圓廠之一。
而面對越來越多的訂單,意法半導體也開始考慮擴產。2018年,意法半導體在其法說會中表示其正在Agrate準備12寸試驗線。公司表示,在轉單效應下8寸晶圓產能供需不平衡的狀態將得到緩解。
除此之外,意法半導體近些年來在第三代半導體器件上的投入也不小。除了今年宣布的,意法半導體將攜手臺積電發展氮化鎵產品以外,意法半導體還通過收購的方式,來擴大其在第三代半導體器件領域中的實力。
2019年12月,意法半導體(ST)宣布完成對瑞典碳化硅(SiC)晶圓制造商Norstel AB( Norstel)的整體收購。據悉,Norstel將被完全整合到意法半導體的全球研發和制造業務中,繼續發展150mm碳化硅裸片和外延片生產業務研發200mm晶圓以及更廣泛的寬禁帶材料。
從瑞薩看日本晶圓廠的發展
從此前很多報道顯示,日本在過去的幾十年中關閉了30多座晶圓廠。瑞薩作為日本半導體企業的代表之一,至今仍活躍在行業當中。但在成本等種種原因之下,瑞薩也開始逐漸轉向輕晶圓模式,因此,其旗下的晶圓廠也經受了一系列的出售。
2004年,瑞薩電子關閉了在德國的一家老晶圓廠。同年,Mitsumi Electric Co. Ltd.從瑞薩的全資附屬公司Renesas Northern Japan Semiconductor Inc.收購了一座150毫米晶圓廠。
2014年,瑞薩在將其300mm邏輯晶圓廠出售給了索尼,索尼重新利用該晶圓廠制造圖像傳感器。轉讓原因是瑞薩正在推進在日本國內的生產基地的重組。在前工序生產基地方面,瑞薩集團將繼續維持并強化最具優勢的閃存微控制器、低功耗等高品質技術,同時,以生產效率及性價比為基準,推進縮小或精簡化生產。
2015年,羅姆已以4.5億日元(約合370萬美元)的價格從瑞薩收購了200mm晶圓廠。據當時的報道顯示,未來該工廠將主要生產150nm IGBT、MOSFET及MEMS。
2018年瑞薩電子宣布,旗下100%持股子公司RSMC所屬的山口工廠以及滋賀工廠部分產線(硅產線)將在今后2-3年內進行關閉。至此,從2011年3月至今,瑞薩在日本的22座生產據點將進一步縮減至8座。
但這似乎并不是結束。據IC Insights的報告顯示,2018年,瑞薩還有兩座150mm晶圓廠面臨著關閉或改造,一家是位于日本高知縣的工廠,該工廠主要生產模擬、邏輯器件,以及一些型號陳舊的微型元器件;另一家是位于日本滋賀縣大津的工廠,瑞薩已將其調整為生產光電器件的工廠。
(全球前十大模擬廠商還有Skyworks以及Microchip,但由于這兩家企業在晶圓廠方面的動作不多,因而,本文中沒有單獨羅列。)
結語
在全球前十大模擬廠商對其晶圓廠進行調整或規劃的背后,有很大一部分原因是由于折舊后,新的晶圓廠會對其以后利潤的提升有所幫助。在這個過程當中,150mm晶圓廠已經完成了他們的使命,300mm晶圓廠則成為了模擬廠商的新寵兒。但由于建造或收購新的晶圓廠仍存在很大的成本壓力,因而,也有一些模擬廠商開始走向了輕晶圓模式。
此外,由于歐洲地區對于半導體產業的規劃,歐洲模擬企業正在積極規劃汽車、工業領域所需要的第三代半導體器件。由此,有著歐洲血統的半導體企業也在布局與第三代半導體器件相關的產線。另一方面,或許是由于近些年來的市場環境原因,我們也看到,歐洲半導體企業也開始有意識地在其本土建設晶圓產線。在這兩種因素的影響下,或許歐洲第三代半導體產能將會占據更大的市場份額。