למען הסר ספק, מצב שרשרת האספקה ​​הנוכחי עבור פרוסות 8 אינץ' (200 מ"מ) הוא די חמור!

עם זאת, אין מדובר בבעיה חדשה בשום אופן. TrendForce, חברת מחקרי שוק בטייוואן, פרסמה הודעה לעיתונות בנובמבר 2020 ובה נאמר: "מבחינת כושר ייצור פרוסות 8 אינץ', קיימת בעיית מחסור חמור באספקה ​​מאז המחצית השנייה של 2019."

בנוסף, וכדי להחמיר את המצב, פרצה שריפה במפעל Renesas Electronics Naka במרץ 2021. הבעיה מחריפה בשל העובדה שמפעל Renesas כאן מספק דגמים רבים.

בהתבסס על הרקע הנ"ל, גורמים רבים "שזורים" יחד. עם זאת, מיותר לציין שהסיבה העיקרית היא COVID-19. עקב מגפת הקורונה, הביקוש למוצרים אלקטרוניים שונים כגון אוזניות, מחשבים, טלוויזיות, מסכי תצוגה וטלפונים ניידים זינק.

למרות שגם מכוניות נופלות תחת הקטגוריות הנ"ל, אנשים עדיין מקווים ששוק הרכב יתאושש מצלו של מגפת הכתר החדשה בשנת 2021. כיום, מוצרים שונים מקדמים את מודל SoC (System on Chip) המשלב פונקציות מרובות לאחת. לכן, מוצרים רבים צריכים להיות מצוידים במספר מעגלים משולבים עם אותות מעורבים דיגיטליים-אנלוגיים (Mixed Signal Chip). השימושים העיקריים של המוצרים הנ"ל הם כדלקמן: PMIC (IC לניהול צריכת חשמל), חיישן תמונה CMOS, חיישן זיהוי טביעות אצבע, בקרת מנוע/שלדה לרכב, IC למנהל התקן תצוגה, שבב תקשורת אלחוטית תת-גיגה-הרץ וכו'. בנסיבות רגילות, הנ"ל מתאימים לתהליכי 180nm ו-350nm ומיוצרים על פרוסות 8 אינץ'.

כלומר, הביקוש הגובר למוצרים המשמשים בסוג זה של שבב אותות מעורבים (Mixed Signal Chip) ובמוליכים למחצה להספק הוביל ליכולת ייצור לא מספקת של פרוסות 8 אינץ'.

בהשפעת מגבלת האספקה ​​של פרוסות 8 אינץ', סביר להניח שבית היציקה ירחיב את כושר הייצור שלו. בית היציקה עשוי לרכוש את ציוד ייצור הפרוסות 8 אינץ' ואת קווי הייצור של היצרן המשולב האנכי (IDM: Integrated Device Manufacturer). דוגמאות שניתן לציין הן כדלקמן: דיווחים אחרונים מצביעים על כך ש-UMC בטייוואן דנה ברכישת קו הייצור 8 אינץ' של Japan Semiconductor (לשעבר חברת ייצור המוליכים למחצה של טושיבה).

לא סופק יצרן
כפי שציין דו"ח Trend Force, הסיבה למחסור החמור באספקת מוליכים למחצה שהחל במחצית השנייה של 2019 היא שכמעט אף יצרן אינו יכול לייצר ציוד פרוסות 8 אינץ', אפילו כעת, כך שמחיר ציוד ייצור המוליכים למחצה ממשיך לעלות.    

TSMC משתמשת בתהליכי פרוסות של 8 אינץ' ו-12 אינץ'. (תמונה מאתר: eetimes)בנוסף, מחירם של פרוסות 8 אינץ' נמוך בהרבה מזה של פרוסות 12 אינץ'. לכן, בתי יציקה סבורים בדרך כלל כי הרחבת כושר הייצור של פרוסות 8 אינץ' היא פחות חסכונית. כתוצאה מכך, התרחשה סדרה של תגובות שרשרת. לדוגמה, חלק מבתי היציקה העלו את מחיר פרוסות 8 אינץ' ללקוחות.  
במילים אחרות, בכל הנוגע למצב של פרוסות 8 אינץ', עדיף לומר שהוא מאופיין ב"אי-אספקה ​​מספקת של יצרנים" ולא ב"כאוס בשרשרת האספקה". חלק מהפרוסה של 12 אינץ' "מוזזת".
באשר לבתי יציקה של פרוסות 12 אינץ' (300 מ"מ), חברות שונות המיוצגות על ידי TSMC ו-GLOBALFOUNDRIES משקיעות בהתלהבות כדי להרחיב את כושר הייצור. עם זאת, לא ניתן לראות שיפורים עבור פרוסות 8 אינץ'.  
מאחר שלא חל שיפור ביכולת הייצור של פרוסות 8 אינץ', חלק מהיצרנים עוברים מקווי ייצור קיימים של פרוסות 8 אינץ' בטווח של 180 ננומטר ו-350 ננומטר לפרוסות 12 אינץ'. בנוסף, בתי יציקה רבים יכולים לספק תהליכים של 130 ננומטר המיוצרים על פרוסות 12 אינץ', כך שניתן להשתמש בהם כמקורות אספקה ​​משניים או ראשוניים. לכן, הדבר מסייע בשיפור הגיוון הגיאוגרפי של שרשרת האספקה. מאפייני טכנולוגיית תהליך 180 ננומטר ו-130 ננומטר
למרות שלתהליכי 180nm ו-130nm יש תהליכים דומים, יש ביניהם גם הבדלים. הסיבה העיקרית היא שמתח הסף של הטרנזיסטור יורד בדרגות שונות. מתח אספקת הליבה הוא 1.8V עד 1.5V, או נמוך עד 1.2V. בנוסף, קיימות אפשרויות טכנולוגיות תהליך שונות לתמיכה במתחי IO של 5V/3.3V, ומאפייני תהליך אלה דומים מאוד עבור רכיבים פסיביים החשובים ביותר לתכנון אנלוגי/RF.    

טבלת השוואה של טכנולוגיות צמתים עיקריות המשמשות ב-Mix Signal ASIC ובמוצרים אחרים. (תמונה מאת: eetimes)

לטכנולוגיית פרוסות 12 אינץ' יש מספר יתרונות. מכיוון שניתן להשתמש בנחושת במקום באלומיניום בטכנולוגיות דור קודם, צפיפות הזרם המותרת גבוהה יותר וגם ההתנגדות לאלקטרומיגרציה מצוינת. בנוסף, ישנן יותר שכבות מתכת וגודל הטרנזיסטור קטן יותר. לכן, על ידי הגדלת צפיפות הטרנזיסטור וצפיפות החיווט, ניתן להקטין את גודל השבב ולשפר את הביצועים.  
בנוסף, רוב טכנולוגיות התהליך של 180 ננומטר ורוב טכנולוגיות התהליך של BCD (Bipolar-CMOS-DMOS) של 130 ננומטר יכולות לתמוך בפונקציות כגון STI (בידוד תעלה רדודה). לכן, בהשוואה לבידוד LOCOS (Local Oxidation of Silicon) המשמש ברוב טכנולוגיות ה-350 ננומטר, ניתן להשיג צפיפות גבוהה יותר, פונקציות הגנה מפני נעילה וכו'. לכן, מושגת השפעה של שיפור ביצועי הקו ויציבותו.  
כיום, תהליך BCD של 130 ננומטר הוא תהליך בוגר למדי ולכן ניתן להשתמש בו כאופציה עבור טכנולוגיות תהליך שונות. כגון טרנזיסטורים במתח גבוה ברמות שונות, מוליכים למחצה לא נדיפים, קבלי MIM (סרט מתכת מבודד), דיודות זנר/דיודות שוטקי וכו'. לכן, לא רק שניתן לשלב פונקציות אנלוגיות/RF מורכבות עם פתרונות SoC, אלא שניתן גם לספק יתרונות נוספים. גם לפרוסות 8 אינץ' יש יתרונות רבים.
גם לפלים בגודל 8 אינץ' יש יתרונות רבים. לדוגמה, יתרון המחיר של לפלים בגודל 8 אינץ' המיוצרים בעובי של 350 ננומטר.  
הסיבות הן כדלקמן: ציוד הייצור פוחת בערכו ותהליך הייצור פשוט יחסית (פחות שכבות). בנוסף, ייתכן שלא ניתן יהיה למזער בהצלחה חלק מהמעגלים האנלוגיים בתהליך החדש, כך שמחירו של שבב מוליך למחצה ברמה של 130 ננומטר עשוי להיות גבוה יותר מזה של 350 ננומטר. עם זאת, כאשר לא ניתן לייצר מוצר עקב מחסור בחלקים, ברוב המקרים מתרחשת סיטואציה חמורה ביותר, ולא הפרש עלות פשוט בשבבי מוליכים למחצה.  
בנוסף, בשלב זה, תשומת הלב של האנשים היא שלמרות שבתי יציקה שונים עוברים מ-8 אינץ' ל-12 אינץ', אף יצרן לא פרסם הצהרה כלשהי. למרות שיצרנים מנוסים ב-ASIC של אותות מעורבים עובדים קשה, עליהם להתחיל תחילה עם הפורטים של תרשים המעגל וגיליון הנתונים של ה-IC.  
מבחינת ההשקעה הנדרשת לעיצוב מחדש של ה-ASIC, יש לתאם מוצרים אחרים כדי להימנע מאותן בעיות כמו שרשרת האספקה ​​של 8 אינץ'.  
גודל התכונה של 130 ננומטר קטן יותר, כך שניתן לשלב אותו עם ליבות סדרת "Arm Cortex-M" מבלי להגדיל את העלות. שטח השבב הנדרש עבור מעבד ברמה נמוכה הוא רק כמה מילימטרים רבועים, וניתן לשלב אותו עם SRAM של 64kbit/128kbit ביעילות גבוהה.  
אם לשפוט לפי גיליון הנתונים של היום, לוח הזמנים מתכנון ASIC, ייצור המוני וקבלת הסמכה אורך 14 חודשים עד 24 חודשים (בהתאם למורכבות). הסיליקון מסוג Proto Type הראשוני אמור להסתיים תוך שנה. אם מדובר במוצר רכב, לוקח כ-24 חודשים עד 36 חודשים (בהתאם למורכבות) מייצור המפרטים ועד לתהליך אישור חלקים לייצור (PPAP). התקציב הכללי עבור ASIC 130nm מתחיל ב-600,000 דולר (בהתאם למורכבות בפועל ותוכן ה-IP). אם מבוססים על AEC-Q100, העלות היא כ-4 מיליון דולר. כיום, עלות Mask Tool עבור תהליך 130nm (פרוסת 12 אינץ') נמוכה מ-200,000 דולר, המהווה חלק נמוך מהעלות הכוללת.  
התקני אותות מעורבים רבים מיוצרים מוופלים בגודל 8 אינץ' הנמצאים במחסור. עקב השקעה לא מספקת בקווי ייצור של פרוסות 8 אינץ' (עקב תשואות השקעה נמוכות), בעיות בשרשרת האספקה ​​ימשיכו להתקיים בעתיד.  
 

מחסור זה באספקת מוליכים למחצה הוא במידה מסוימת "אזהרה". חברות המשתמשות כיום בפרוסות 8 אינץ' צריכות לשקול תחילה את הביקוש העתידי. בנוסף, בין אם מדובר בבסיס הייצור העיקרי או בספק השני (מקור שני), יש להבטיח זמן מספיק לפני השלמת כל התהליכים.

הצהרת אחריות: מאמר זה נלקח מ"Semiconductor Industry Observation". מאמר זה מייצג רק את דעותיו האישיות של המחבר ואינו מייצג את דעותיה של Sacco Micro והתעשייה. הוא מיועד להדפסה חוזרת ושיתוף בלבד לתמיכה בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציינו את המקור המקורי ואת המחבר לצורך הדפסה חוזרת. במקרה של הפרה כלשהי, אנא צרו עמנו קשר כדי למחוק אותה.

מספר טלפון של החברה: 86-0755-83044319+
פקס/פקס: 86-0755-83975897+
דוא"ל: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 מנהל לי

QQ: 332496225 מנהל Qiu

כתובת: חדר 809, בניין C, בניין הטכנולוגיה ז'אנטאו, שדרת מינגז'י מס' 1079, רובע לונגהואה החדש, שנזן