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一粒金砂(初级)

高端芯片扩产困难重重 成熟工艺芯片设备开始受追捧 [复制链接]

        说到芯片,我们的第一反应就是高新科技,需要很多高精尖生产技术。实际上,我们日常生活中使用的产品,涉及到的大多数芯片都是用比较老旧的技术制造出来的。其实,很多芯片是使用老旧的二手半导体设备制造出来的,据业内人士估计,这个比例可能有三分之一左右。

 

 

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        二手半导体设备制造的芯片都是制程工艺比较老旧的芯片,而这些“老旧”芯片却贡献了半导体行业超过一半的营收额,即使它们的价格比高端芯片便宜得多。用于笔记本电脑的最新型芯片的价格高达数百美元,而很多上一代芯片的价格只要几美分,尺寸也不是很大,大概和一个硬币相当。


        制程工艺“老旧”或者说技术更加成熟的芯片,大范围应用在汽车和手机的摄像头、传感器,以及电子产品的电源驱动、逻辑控制和无线通讯。正是因为这些芯片的短缺,导致全球车企动则停产,甚至苹果公司无法获得足够的芯片用于最新的手机生产。


        虽然芯片制造企业不断承诺,将扩大芯片的产量,来供应缺口逐渐扩大的需求,但短时间内想要扩大芯片的产量几乎是不可能的。

 

 

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        最难以克服的就是扩产周期。即使是在所有条件都具备的情况下,扩大一个晶圆厂的产能也需要几个月的准备时间。就算是采用“老旧工艺”的芯片,其制造过程也是非常复杂和繁琐的。


        在纯晶体硅片上制造的芯片,就是晶圆片。根据尺寸的不同,可以分为8英寸和12英寸等等。现阶段主流的尺寸是12英寸和8英寸。晶圆片绝不是简单的在硅片上画图案,一片硅片的厚度只有5nm,即十亿分之一米,这个厚度仅比单链DNA的宽度稍稍大一点点。


        苹果和三星所使用的处理器芯片,单单一个芯片的制造就需要不同的设备进行超过一千次的扫描。虽然这些设备都是非常尖端的,但是这些设备每年的产量也极其有限,年产量不超过50台。

 

 

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        虽然“老旧工艺”芯片的厚度相对而言要大得多,但生产一块芯片也需要不同设备进行300多次的扫描。


        正是因为芯片制造的复杂性和精确性,对于一家初创芯片制造企业,即使能够获得所需要的所有设备,其生产的芯片也很难在一开始就获利。以业内最优秀的芯片制造企业而言,他们的平均次品率都达到了10%。即使是这么高的次品率,其相关的设备要求和技术人员要求也是非常高的。


        在芯片短缺的情况下,高精尖设备的产量又极其有限,很多芯片制造企业开始购买可以正常使用的二手设备来扩大产量。这直接导致了二手设备的价格水涨船高。例如,1995年生产的光刻设备---佳能FPA3000i4,在2014年的市场价格是10万美元,现在的价格已经涨到了170万美元。即使考虑到通货膨胀的因素,但是设备本身也有折旧,综合下来,这个涨价幅度最少也有十几倍。

 

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        还有一个很现实的问题是,这些古董级的设备,甚至还不一定找得到。那么想要扩大芯片的产能,第一步要解决的制造设备,要么老实的等待新设备的交货,要么费劲心思花大价钱购买老旧的二手设备。新设备的交货大多都在半年以上,而老设备找不找得到,全凭运气。

 

        技术的更新换代也需要时间。芯片制造业存在摩尔定律,技术的革新一般需要两年的周期。最近就有消息传出,台积电在研制最新的3nm工艺时碰到了难题,影响了苹果最新芯片的开发进度。在芯片如此短缺的情况下,最新技术的研发又碰到了问题,有企业转而重新增加“老旧”芯片的生产能力。台积电就正在日本新建一个工厂,专门用来提升成熟工艺芯片的产量。


        还有一个因素也影响着新工艺芯片供应市场的周期。新工艺芯片在面世之前,都需要进行繁琐的测试过程,必须要验证芯片的安全性和使用寿命,成功流片才能投放市场,进行规模生产。

 

 

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        相比新工艺芯片,“老旧”工艺芯片的安全性和使用寿命都是经过市场验证的,从这个角度来看,成熟工艺芯片更加受到欢迎。而且,大部分电子设备所需的芯片,还是以成熟工艺芯片为主,比如,控制车窗自动升降的芯片和控制汽车车顶灯的芯片。


        受芯片制造设备产能不高的影响,最新工艺(5nm及以下)芯片的扩产短期内无法实现。在芯片缺口巨大,成熟工艺芯片的需求依然强劲的情况下,7nm以上的芯片制造设备仍然还有很大的市场,甚至二手设备都备受追捧。

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