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ST法国8寸晶圆代工厂MCU生产线介绍?8寸晶圆代工火爆!

2017-08-04
类别:业界动态
eye 535
文章创建人 拍明


那些看着整合组件制造商(IDM)崛起又没落的人们,倾向于贬低晶圆厂的价值;我们总是说:“晶圆厂?最好不要!”然而就在最近一次前往法国普罗旺斯地区鲁赛(Rousset)的旅程中,我与产业高层、分析师交谈之后却发现,我们对于无晶圆厂经营策略的盲目崇拜需要被挑战。

我并不是想要讨论晶圆厂是否能创造工作机会,而是想了解在邻近晶圆厂之处拥有设计/工程团队的价值;意法半导体(STMicroelectronics,ST)位于Rousset的晶圆厂就是一个例子,该公司微控制器暨数字IC事业群(MDG)策略规划总监Jean-Claude Nataf告诉我,Rousset生产线目前满载产量为每周9000片晶圆,公司的工程团队经理与晶圆厂的工作人员,以彼此之间能快速互动回馈而自豪。

ST法国8寸晶圆代工厂MCU生产线.png

另一个例子是法国格勒诺布尔/里昂(Grenoble/Lyon)区域正快速崛起的影像技术产业聚落;市场研究机构Yole Developpement分析师Pierre Cambou解释,影像技术的创新通常会需要制造技术的演进,而反过来也能建立一个技术驱动的环境。根据市场消息,有十几位Apple的工程师迁移到Grenoble成立了一个研发中心,这正是因为该区域有影像传感器专家,也有半导体制造──以ST为首;Canbou表示:“你需要有晶圆厂,才能形成产业生态系统。”

以上的例子清楚显示,并不一定要节省制造部门的人力;他们证明了在研究人员、设计者、工程师、技术人员、晶圆厂营运者以及管理阶层之间的密切联系,能产生具建设性与创造性的交互作用。 

ST位于法国Rousset的晶圆厂.jpg

ST位于法国Rousset的晶圆厂(来源:EE Times)

我原本认为,半导体产业发展历史告诉我们,那些转向“轻晶圆厂”(fab-lite)业务模式,以及对无晶圆厂运动抱持质疑态度的后进者,终究会被自家晶圆厂的压得喘不过气;芯片制造生产线需要持续的大量投资才能维持现状,再加上芯片产业很容易受到高低起伏的市场周期影响。简而言之,包括我自己在内的产业观察者,一直有个结论是除了英特尔(Intel)与三星(Samsung),晶圆厂对现今大多数半导体厂商来说都是沉重的负担。

在造访Rousset时,我还婉拒了ST要带我参观8寸晶圆厂的邀请──我有点懒得换上无尘衣,总觉得晶圆厂不就是都长那样?但我错了…ST事业群副总裁暨微控制器部门的总经理Michel Buffa做了一次很棒的响导,改变了我对晶圆厂的偏见;我很庆幸我后来还是参观了晶圆厂。

那时Buffa问我有没有看过SMIF…我没有,而且我老实对他说我不知道那是什么;所谓的SMIF是标准机械接口(Standard Mechanical Interface)的缩写,是一种专为半导体晶圆厂与无尘室环境开发的隔离技术,SMIF晶圆盒(pod)能与制造设备上的自动化机械接口对接;而因为SMIF晶圆盒内的8寸晶圆片是保存于经过谨慎控制的设定环境,ST能让整个Rousset晶圆厂保持在class 1000的高等级。

ST的晶圆厂导览员还解释该公司如何要求管理人员定期巡视Rousset晶圆厂的生产线;管理者需要亲眼看到实际操作,与作业员交谈,并参与“chantier”会议──这种会议参与者包括作业员、技术人员以及管理人员,共同讨论生产在线以及作业区遭遇的问题并解决问题。

当然,包括我美国同事在内的硅谷老资格们,可能会觉得这座晶圆厂的制程技术太旧,才用150纳米到80纳米技术,又没有FinFET、7纳米,甚至连14纳米都没有…但这就是Rousset晶圆厂的价值所在,因为ST的业务锁定EEPROM与大量市场的MCU,并非智能手机用的应用处理器,MCU的产品生命周期很长。

ST在2007年发表了该公司第一颗32位MCU──STM32F1,是第一家保证产品供应期10年的厂商;藉由Rousset晶圆厂的成熟生产线,ST能更灵活控制制造成本,也能掌控产品生产的技术选项。而对于需要80纳米以下先进制程的产品,ST还有位于法国Crolles的自家晶圆厂,或是寻求晶圆代工伙伴台积电(TSMC)支持。

负责ST MDG部门的执行副总裁Claude Dardanne表示,该公司的MCU有许多制造选项:“这让我们在生产策略上能有更多自由以及灵活度;”他指出,Rousset的生产线为ST的MDG部门提供了满足双供应来源需求以及平衡多余产能的所有必要条件,而在他看来,更重要的是让设计团队与晶圆厂团队密切合作,能更充分利用内部晶圆厂的前段制造能力。

如此设计团队在规划新产品时,会变得更严守纪律;而晶圆厂团队在有情况发生时能迅速应变,根据预期的需求来调整营运。Dardanne表示:“在Rousset,我们已经发现能如何最有效利用我们现有资源的方法。”

ST公司介绍

ST以业内最广泛的产品组合著称,凭借多元化的技术、尖端的设计能力、知识产权组合、合作伙伴战略和高效的制造能力,意法半导体通过提供创新型半导体解决方案为不同电子应用领域的客户提供服务。

意法半导体(ST)成立于1987年,是意大利SGS微电子公司和法国汤姆逊(Thomson)半导体合并后的新企业。1998年5月,SGS-THOMSON Microelectronics将公司名称改为意法半导体有限公司(STMicroelectronics)。

公司自1994年起公开上市,意法半导体股票在纽约证券交易所(交易代码:STM)、泛欧巴黎证券交易所和意大利米兰证券交易所挂牌上市。从成立之初至今,意法半导体的增长速度超过了半导体工业的整体增长速度。自2005年起,意法半导体始终是世界五大半导体公司之一。2006年全年收入98.5亿美元,2007年前半年公司收入46.9亿美元。

整个集团共有员工约50,000人,拥有16个先进的研发机构、39个设计和应用中心、13个主要制造厂,并在36个国家设有78个销售办事处。

公司总部设在瑞士日内瓦,同时也是欧洲、中东和非洲地区(EMEA)市场的总部;公司的美国总部设在德克萨斯州达拉斯市的卡罗顿;亚太区总部设在新加坡;日本的业务则以东京为总部;大中国区总部设在上海,负责香港、大陆和台湾三个地区的业务。

公司销售收入在半导体工业五大高速增长市场之间分布均衡(五大市场占2007年销售收入的百分比):通信(35%),消费(17%),计算机(16%),汽车(16%),工业(16%)。据最新的工业统计数据,意法半导体是全球第五大半导体厂商,在很多市场居世界领先水平。例如,意法半导体是世界第一大专用模拟芯片和电源转换芯片制造商,世界第一大工业半导体和机顶盒芯片供应商,而且在分立器件、手机相机模块和车用集成电路领域居世界前列。

意法半导体(ST)推出一个新的内置闪存的安全型微控制器(MCU),该产品是世界第一个采用90nm (90纳米)制造工艺的微控制器。ST21F384是ST成功的ST21智能卡平台内的第一款安全型微控制器,是为2.5G和3G移动通信优化的产品。新产品改用闪存做程序存储器,淘汰了以前的掩膜ROM,提高了产品制造的灵活性,缩短了从设计到制造的准备时间,同时90nm技术还提高了成本效益。

新的ST21F系列产品使卡制造商能够对飞速变化的手机市场需求做出快速的注重成本效益的反应,然后在制造工序的智能卡个性化阶段自定义应用程序,用一个产品解决多家移动通信网络运营商(MNOs)的要求。因为与一个特定的运营商无关,所以新产品降低了供应链的风险和复杂性。

ST21F384的内核是一个8/16位CPU,线性寻址宽度16MB,典型工作频率21MHz。芯片内置7KB用户RAM存储器,以及128字节页面的384KB闪存,耐擦写能力与早期安全微控制器的EEPROM存储器相当。电流消耗完全符合2G和3G的电源规格,达到了(U)SIM的应用要求。该微控制器含有一个硬件DES (数据加密标准)加速器和用户可以访问的CRC (循环冗余代码)计算模块。

如果采用了这个闪存安全型微控制器,卡制造商将能够缩短在整个制造工序中从设计到投产的准备时间,验证卡上的操作系统(OS)和向运营商提供样片所需的时间会更短。因为可以库存没有编程的空白芯片,所以新产品还有助于缩短产品的量产周期,同时还会大幅度缩短操作功能升级和实现新的MNO要求所需的周期。

由于应用程序保存在闪存内,卡制造商无需再支付ROM掩模成本;此外,因为只需实现最终客户需要的功能,而不必设计一个标准解决方案,应用软件本身可以写得更小。ST的片上闪存装载器提供一个成本低廉的操作系统装载功能。

ST21F384的样片现已上市,定于2007年12月量产。ST的封装能力在业界堪称独一无二,其智能卡IC有两种封装形式:切割过的晶片和先进微型模块,其中模块的集成度和安全性都非常出色。ST21F384产品分为切割过的晶片或没切割过的晶片,模块封装分为6触点(D17)和8触点(D95)两个规格,符合欧洲RoHS环保标准,触点排列符合ISO 7816-2标准。订购100000颗晶片,每颗0.45美元。


【相关信息】8寸晶圆代工火爆!原来是物联网和汽车电子旺

在当前半导体供应链逐渐进入下半年传统旺季之后,8寸晶圆代工产能全面吃紧。其中,包括台积电、联电晶圆双雄在2017年第3季的8寸晶圆代工产能都已经达到满载状态,世界先进第3季也是接单满载的情况,订单能见度已经看到10月底。至于,推动这波8寸晶圆代工需求的产品,则正是目前的当红炸子鸡──物联网(IoT)及车用电子。

根据半导体业者透露的消息指出,在物联网与汽车电子的带动下,当前8寸晶圆厂未来将出现明显复苏。其中,不管是从晶圆厂的营运状况,或是月投片产能的角度来看,8寸晶圆厂都已摆脱2008年金融海啸以来的低迷气氛。

根据国际半导体协会(SEMI)预估,到2020年时,全球8寸晶圆厂的月产能将达570万片,超越2007年创下的历史纪录。从晶圆厂的营运状况观察,2016年全球共有188座营运中的8寸晶圆厂。这样的数字来到2021年之际,可望增加到197座,成长4.7%。

另外,按照晶圆厂总部所在位置的地理区分布分析,到2021年时,中国的8寸晶圆产能将是全球最高。估计从2017年到2021年之间的产能成长率达34%。东南亚跟美国的8寸晶圆产能也同时将出现明显成长,成长率则分别为29%与12%。

SEMI分析指出,物联网跟汽车电子是推动8寸晶圆复苏的主要推手。因为相关应用所需的芯片很适合利用8寸晶圆厂量产,因此许多拥有8寸晶圆厂的业者不仅纷纷将现有厂房的产能拓展到极限,还计划兴建全新8寸晶圆厂,以满足未来的市场需求。就2017年来说,半导体业对8寸晶圆产能一路吃紧到年底已有共识,且在急单效应下,还有望刺激2017年下半年晶圆平均销售价格(ASP)止跌回升。

四大晶圆厂8寸晶圆均价对比

根据市调机构IC Insights预估,台积电因为通吃28/20奈米等先进制程订单,今年每片8寸约当晶圆平均营收达1,328美元,不仅较去年的 1,273美元成长4.3%,比格罗方德(GlobalFoundries)高出27%,也较联电高出42%。报告也预估,台积电60%营收来自于45奈米以下先进制程,显示先进制程是推升晶圆代工营收及获利成长的主要动能。

根据IC Insights的预估,2014年晶圆代工市场表现强劲,包括台积电、格罗方德、联电、中芯等四大厂,今年营收合计可达356.85亿美元,较去年大幅成长19%,其中台积电表现最优,主要是受惠于28奈米制程大幅领先,以及20奈米通吃市场订单。

据报告指出,若是以平均晶圆价格来看,台积电及格罗方德因快速抢进先进制程市场,每片8寸约当晶圆价格均逾1,000美元。其中,台积电今年每片8寸约当晶圆平均价格达1,328美元,较去年1,273美元增加4%;格罗方德今年每片8寸约当晶圆均价达1,047美元,只较去年增加2%。至于联电、中芯今年每片晶圆价格则较去年衰退。

台积电每片晶圆价格大幅领先同业,不仅比格罗方德高出27%,也比联电高出42%。由此来看,先进制程比重拉高,可以提高晶圆均价,自然可推升晶圆代工营收及获利成长。

若由各制程营收比重来看,台积电28奈米以下先进制程今年营收占比达42%,主要是28奈米进度遥遥领先,同时20奈米更是通吃全球晶圆代工订单。格罗方德因为替超微代工处理器及绘图晶片,28奈米以下制程营收占比也达42%,但营收金额仅18.84亿美元,只有台积电103.47亿美元的18%。

由制程比重变化来看,台积电45/40奈米以下制程营收占比已达60%,格罗方德以59%紧追在后。至于联电今年的营收主力仍以65奈米及45/40奈米为主,28奈米今年营收占比可能只有2%。中芯今年28奈米没有营收贡献,65奈米则是接单主力。

四大晶圆厂8寸晶圆均价对比

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责任编辑:Davia

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标签: 晶圆 ST MCU

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