200mm的需求回升

两者的需求都在增长200mm fab容量以及设备，为未来几个月可能出现的短缺做好了准备。

但200mm市场和整个IC行业也存在一些不确定性，如果不是警告信号的话。贸易争端以及目前中国爆发的冠状病毒疫情可能会影响芯片和设备市场。目前还不清楚影响的规模和持续时间。

尽管如此，多年来，200mm市场对芯片制造商和设备供应商来说一直是一个相当大的业务。200mm晶圆厂是在350nm到90nm的成熟节点上处理芯片的旧设备。全球总共有200多家晶圆厂使用200毫米(8英寸)直径的晶圆生产芯片。今天，中国有几个新的200mm晶圆厂项目在图纸上。

更先进的芯片是在晶圆厂使用更大的300毫米(12英寸)晶圆生产的。许多芯片制造商也使用65纳米及以上的成熟工艺在300毫米晶圆厂生产器件。在200mm或300mm晶圆厂生产芯片的决定取决于设备类型和工艺。

如今，对200mm晶圆厂产能的需求喜忧参半。量化需求的一种方法是观察晶圆厂的利用率。据二次设备供应商SurplusGlobal估计，目前代工厂的200mm晶圆厂平均利用率在80%到100%之间，具体取决于各公司。与此同时，据SurplusGlobal称，集成器件制造商(idm)的200mm晶圆厂利用率从50%到100%不等。idm在自己的工厂生产设备，并以自己的品牌销售。

中国大陆、台湾和其他地区对200毫米晶圆厂产能的需求尤其强劲。“大多数8英寸晶圆代工厂的利用率超过90%，”SurplusGlobal首席执行官Bruce Kim说。“我们预计下半年的需求将非常强劲。”

作为回应，代工供应商正在建设新的200mm产能。问题是200mm设备的持续短缺。目前，该行业需要超过2000至3000个新的或翻新的200mm工具或“核心”来满足200mm晶圆厂的需求，但目前可用的不到500个。“核心”一词指的是一件必须翻新才能使用的旧设备。

Lam Research, TEL，应用材料和其他设备供应商一直在生产新的200mm工具来满足需求。此外，中国的设备供应商正在开发200mm工具。二手或二手设备供应商也出售200mm齿轮。一般来说，200毫米的设备很难找到，而且价格昂贵。

图1:200mm晶圆厂数量的增长。来源:半

200毫米的繁荣
在半导体生产流程中，硅晶圆制造商根据不同的直径尺寸开发晶圆，如150mm、200mm和300mm。晶圆被卖给芯片制造商，在晶圆厂加工成芯片。

在前沿领域，芯片制造商正在先进的300mm晶圆厂中增加16nm/14nm及以下节点的设备。在300mm晶圆厂，芯片制造商还生产16nm/14nm以上的几个成熟器件，这些器件针对汽车、物联网和无线。

由于不同的原因，这两个部分都是可行的。东芝(toshiba)首席执行官藤村昭(Aki Fujimura)表示，为了制造速度更快、功耗更低、单位美元晶体管数量更多的芯片，需要更快的晶体管d2．“今天,物联网更低的成本，足够好的性能和集成赢得了更多和更高的计算密度。”

需求图因流程节点而异。例如，台积电在7纳米工艺上需求强劲，供应紧张，这是目前最先进的生产工艺。相比之下，28nm制程则存在供过于求的情况。

并非所有芯片都需要300mm晶圆厂。模拟、MEMS、功率半导体、RF和其他芯片在晶圆厂生产，晶圆尺寸为200mm或更小。

“并非所有芯片都需要最先进的先进设备，”英特尔公司高级技术专家道格拉斯·格雷罗(Douglas Guerrero)说布鲁尔科学．“对这类日常电子产品的需求越来越大，这些电子产品正在使用老式的200mm生产线生产。无论是家里的智能恒温器还是车里的温度传感器，都可以用老一代的设备来完成。汽车行业似乎是最大的推动力之一。”

第一批200毫米晶圆厂出现在20世纪90年代，晶圆尺寸成为多年来的领先标准。截至2007年，全球共有193家200毫米晶圆厂，而1995年仅有62家半．

从21世纪初开始，许多芯片制造商从200毫米晶圆厂转移到300毫米晶圆厂。更大的晶圆意味着芯片制造商可以在每块基板上加工更多的芯片，这意味着生产率的提高和成本的降低。SEMI分析师克里斯蒂安•格雷戈尔•迪塞尔多夫(Christian Gregor Dieseldorff)表示:“这取决于产品类型和使用的技术。”一般来说，300mm的晶圆面积是200mm的2.25倍。

最初，向300mm晶圆厂的过渡是困难的，但最终迁移得到了回报。“300mm的优势主要与成本有关，但也有其他因素，”Dieseldorff说。“随着300mm的引入，新的和更高的标准也在不断发展，以提高工具的成本效益，以及洁净室。”

需求的飙升
200mm芯片市场一直很平静，直到2015年，基于更成熟工艺的芯片需求突然激增。许多器件可以在旧的200mm晶圆厂生产。

由于该行业没有保持对200毫米晶圆厂的历史投资，芯片制造商出现了200毫米产能的缺口。从2016年到2018年，200毫米晶圆厂产能已售罄。在某些情况下，客户无法满足产品需求。

在繁荣之前，一些设备供应商正在开发新的200mm系统。不过，一般来说，200mm的工具供应不足。许多可用的200mm系统已经过时或无法使用。备件很难找到。

然后，在繁荣时期，许多设备供应商开始开发新的200mm工具。供应商把旧的工具翻新，或者从头开始建造新的工具。

二手设备供应商也扩大了他们的200mm设备。通常，这些供应商在公开市场上购买使用过的工具并对其进行翻新。甚至像eBay这样的在线网站也成为了设备的来源。

问题开始浮出水面。有许多信誉良好的新或二次200mm齿轮供应商。但一些设备买家在抢购工具的情况下，在没有检查的情况下就购买了系统。在某些情况下，这个工具起了作用。但有时，系统是不合格的和/或干脆失败。

晶圆厂产能趋势
有几种方法来看待200mm市场。其一是将市场分成两部分——晶圆厂产能和设备。

在等式的第一部分，idm、晶圆代工厂和客户必须密切关注200mm和300mm晶圆厂产能以进行规划。这样你就可以满足现在和将来的需求。

跟踪200mm晶圆厂产能涉及几个变量。首先，供应和需求与集成电路商业周期密切相关。最重要的是迁移因素。一些芯片类型将继续在200mm晶圆厂生产很长一段时间。还有一些芯片正在从200mm芯片迁移到300mm芯片。

“从全球市场的角度来看，电源相关产品，如电源管理ic (pics)和分立器件，以及射频开关、mcu和显示驱动器ic仍然是200mm制造的主要支柱。MEMS也将保持在200mm，”Steven Liu说，公司营销副总裁联华电子．“然而，我们看到要求更高性能的mcu已经或正在逐步转向300mm，以及一些RF开关和PMIC产品。”

保持对晶圆厂基地的跟踪也是一项挑战。IC Insights的数据显示，目前共有62家IC公司拥有一个或多个200毫米晶圆厂。相比之下，IC Insights的数据显示，有25家公司拥有300毫米晶圆厂。这包括idm和代工厂。

在晶圆代工厂方面，GlobalFoundries、三星、天水、中芯国际、TowerJazz、台积电、联华电子和其他公司在200毫米晶圆厂为外部客户生产设备。许多代工供应商也有300mm晶圆厂。

并不是所有的200mm晶圆厂都一样。每个公司在晶圆厂生产不同的产品和工艺。输出也有所不同。“这完全取决于产品的类型，”SEMI的Dieseldorff说。“每个晶圆厂的装机容量从每月14万片(wpm)到小公司的不足10,000 wpm不等。大约每小时4万wpm是一个不错的平均值。”

据SEMI称，总体而言，全球200毫米晶圆厂的生产数量预计将从2016年的189个增加到2022年的213个。根据SEMI的数据，到2022年，200毫米的全球装机容量预计将达到640万wpm，高于2019年的580万wpm。

目前有几家新的200毫米晶圆厂正在建设中，主要是在中国。Dieseldorff表示:“包括研发、epi等在内，我们有16个设施将于2019年或更晚开始建设。”

对200mm晶圆厂产能的需求是一个不断变化的目标。例如，200mm市场在2019年上半年降温，但在去年年底反弹。

这种情况一直延续到2020年上半年。例如，联华电子在2020年第一季度的200mm晶圆厂利用率在90%左右。联华电子联席总裁Jason Wang在最近的一次电话会议上表示:“我们预计2020年第一季度之后，8英寸的利用率会更高。”

与200mm不同，300mm成熟节点的代工能力还没有售罄。“我们认为，从全球市场的角度来看，300毫米成熟工艺的市场仍在稳步增长，”联华电子的刘说。

与此同时，200mm继续扩大，因为新的供应商将很快进入竞争。今天,碳化硅(SiC)设备制造商正在150mm(6英寸)晶圆厂生产。Cree、Rohm和意法半导体正处于建设200mm SiC晶圆厂的规划阶段。

电动汽车市场正在推动向200mm迈进。许多电动汽车都在汽车的各个部位使用SiC动力装置。

据估计，到2030年，碳化硅材料的需求可能会增长到200亿美元以上，该行业正在研究如何满足这些预期的需求，其中包括从150mm晶圆厂转移到200mm晶圆厂。我们将在未来3到5年内开始看到行业内的转型，”该公司高级副总裁兼总经理Cengiz Balkas说Wolfspeed，一个克里公司。

当然，这将需要200mm的晶圆厂工具，这可能会给SiC供应商带来一些挑战。“为了支持我们的增长计划，Cree将采购150mm和200mm的工具。我们将购买新工具和旧工具的组合，这在这种类型的扩建中很常见，并且不认为在寻找必要的工具来促进增加容量方面存在任何问题，”Balkas说。

购买设备
在某种程度上，idm和代工厂将扩大其200mm的容量。尼康精密欧洲销售和营销副总裁斯图尔特·平克尼(Stuart Pinkney)说:“2019年是放缓的一年，但2020/21年的势头显然会强劲得多。”“虽然我们现在看到200毫米晶圆厂有一些产能，但我们明白，随着今年的继续，这些产能将被消耗，从而支持设备的推动。”

那么在哪里可以买到200mm的设备呢?一种选择是直接通过晶圆厂设备供应商或OEM，其中许多都有销售新工具和翻新工具的部门。原始设备制造商开发了具有最新功能的200毫米工具，但它们也收取更高的价格。

一些中国设备供应商也销售200毫米工具。在中国，政府正在推动芯片制造商从这些供应商那里购买设备。

另一个来源是二手设备或二手设备公司。一些专门从事一种工具类型，而另一些则销售一系列系统。一些人自己制作工具。

经纪人和eBay等在线网站也出售二手设备。一些芯片制造商还在公开市场上出售二手设备。

设备购买者应采取以下步骤来采购设备:

• 做好功课。有很多地方可以买到工具，但有时很难找到合适的供应商。
• 亲自检查设备。该工具可能看起来很好，但最终可能不符合标准。
• 确保有备件。
• 查看服务计划或保修单。

为这项工作找到合适的工具也很关键。但是有很多供应商可供选择。很难列出所有的公司及其产品。观察市场的一种方法是突出几家公司，并探索当前的问题。

例如，光刻工具通常是市场上最难采购的200毫米系统。光刻技术是在晶圆上刻印微小特征尺寸的技术。

尼康和其他公司提供新的和翻新的200mm光刻工具。尼康提供365nm和248nm平台。

尼康的平克尼表示:“200mm设备的短缺仍在继续。”“我们没有看到整体环境有任何重大变化，无论是新设备还是即将进入市场的核心工具。我们相信这种情况将持续到2020年。”

对于成熟节点的300mm光刻工具，情况类似。Pinkney表示:“我们用于成熟节点的工具能够同时进行200mm和300mm的加工。“同样的问题也存在于岩刻工具的可用性方面。”

几家公司生产和销售200mm沉积和蚀刻设备。沉积包括在表面上放置薄膜。蚀刻工具去除材料。

有几种不同类型的沉积和蚀刻系统。有些工具类型比其他类型更难找到。尽管供应商必须为任何供应/需求周期做好准备，但这是个案分析的基础。

“我们有一个积极主动的团队，专注于识别和获取200mm系统核心，以推动我们的工厂翻新业务，”David Haynes说，战略营销董事总经理林的研究．“因为我们一直致力于服务200mm市场，我们保留了制造能力和供应链，以支持这项业务并满足市场需求，即使是在行业的重大滑坡期间。然而，尽管我们采取了积极的方法，但在公开市场上并不总能找到所需的内核。这就是我们构建新工具的能力至关重要的地方，以确保我们能够在客户需要的时候提供他们所需的产品。”

Lam继续为200mm晶圆厂生产沉积，蚀刻，清洁工具和其他产品。一些沉积和光刻胶带系统作为仅300mm的解决方案引入市场。Haynes表示:“我们已经发布了200mm版本，为我们的客户提供增强的200mm技术性能和生产力。”

300mm工具的动力学是不同的。“翻新300毫米加工工具的市场仍然非常活跃。与200mm相比，有更多的300mm工具可用于翻新，但找到具有正确规格的高质量岩心仍然具有挑战性，”Haynes说。“然而，当没有合适的核心时，我们有能力从新的和使用过的系统构建老一代的工具。这些都是新产品，使用了一些作为我们客户升级计划一部分退回的翻新部件。”

检查而且计量与此同时，在200mm晶圆厂也至关重要。检测设备在芯片中发现缺陷，而计量则用于测量结构。

这些系统的供应商看到200毫米齿轮的需求。“市场正在稳步增长，容量与去年相同。手机制造商目前正在推动对高端成熟市场工具的额外需求，汽车需求预计将再次增长，”华为副总裁兼总经理Wilbert Odisho说心理契约．

KLA重新制造了许多传统工具，特别是空白晶圆检测和薄膜测量。“我们还积极收购旧工具进行翻新。我们的客户已经意识到设备的短缺，并非常积极主动地提前提交采购订单。我们认为满足2020年200毫米的需求和预测没有任何问题，”Odisho说。

300mm刀具的需求也在增加。“我们看到新的成熟的300mm晶圆厂正在建设，特别是在中国，主要是在65nm和更高的设计节点上运行。我们与合作伙伴和客户合作，采购和翻新300mm核心工具，但我们也提供新的300mm工具，以满足成熟市场的需求，”Odisho说。

结论
显然，200mm市场充满活力，在可预见的未来仍将保持活力。因此，该行业必须继续投资200mm晶圆厂产能和设备。

这是一个巨大的挑战。利润和边际没有300mm那么大。但200mm是很难忽视的，即使它不会对底线造成相当大的影响。

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