Secara konservatif, situasi rantai pasokan wafer 8 inci (200 mm) saat ini cukup parah!

Namun, ini bukanlah masalah baru. TrendForce, sebuah perusahaan riset pasar di Taiwan, merilis siaran pers pada November 2020 yang menyatakan: "Dalam hal kapasitas produksi wafer 8 inci, telah terjadi masalah kekurangan pasokan yang serius sejak paruh kedua tahun 2019."

Selain itu, yang memperburuk keadaan, kebakaran terjadi di pabrik Renesas Electronics Naka pada Maret 2021. Masalah ini diperparah oleh fakta bahwa pabrik Renesas di sini memasok banyak model.

Berdasarkan latar belakang di atas, banyak faktor yang saling "terkait". Namun, sudah jelas bahwa alasan terbesar adalah COVID-19. Karena epidemi COVID-19, permintaan akan berbagai produk elektronik seperti headphone, komputer, TV, layar tampilan, dan telepon seluler telah melonjak.

Meskipun mobil juga termasuk dalam kategori di atas, orang-orang masih berharap pasar mobil akan pulih dari bayang-bayang pandemi virus corona baru pada tahun 2021. Saat ini, berbagai produk mempromosikan model SoC (System on Chip) yang mengintegrasikan berbagai fungsi menjadi satu. Oleh karena itu, banyak produk perlu dilengkapi dengan beberapa IC dengan sinyal campuran digital-analog (Mixed Signal Chip). Penggunaan utama produk-produk tersebut adalah sebagai berikut: PMIC (Power Management IC), sensor gambar CMOS, sensor pengenalan sidik jari, kontrol mesin/sasis mobil, IC penggerak tampilan, chip komunikasi nirkabel Sub Giga Hertz, dll. Dalam keadaan normal, produk-produk tersebut cocok untuk proses 180nm dan 350nm dan diproduksi pada wafer 8 inci.

Artinya, meningkatnya permintaan akan produk yang digunakan dalam jenis chip sinyal campuran (Mixed Signal Chip) dan semikonduktor daya telah menyebabkan kapasitas produksi wafer 8 inci menjadi tidak mencukupi.

Terpengaruh oleh keterbatasan pasokan wafer 8 inci, foundry tersebut kemungkinan akan memperluas kapasitas produksinya. Foundry tersebut mungkin akan mengakuisisi peralatan produksi wafer 8 inci dan lini produksi dari produsen terintegrasi vertikal (IDM: Integrated Device Manufacturer). Contoh yang dapat disebutkan adalah sebagai berikut: Laporan terbaru menunjukkan bahwa UMC di Taiwan sedang membahas akuisisi lini produksi 8 inci dari Japan Semiconductor (dahulu perusahaan manufaktur semikonduktor Toshiba).

Tidak ada produsen yang menyediakan informasi.
Seperti yang ditunjukkan dalam laporan Trend Force, alasan terjadinya kekurangan pasokan semikonduktor yang parah yang dimulai pada paruh kedua tahun 2019 adalah karena hampir tidak ada produsen yang mampu memproduksi peralatan wafer 8 inci, bahkan hingga saat ini, sehingga harga peralatan produksi semikonduktor terus meningkat.    

TSMC menggunakan proses wafer 8 inci dan 12 inci. (Gambar dari: eetimes)Selain itu, harga wafer 8 inci jauh lebih rendah daripada wafer 12 inci. Oleh karena itu, perusahaan manufaktur semikonduktor umumnya percaya bahwa memperluas kapasitas produksi wafer 8 inci kurang efektif dari segi biaya. Akibatnya, serangkaian reaksi berantai terjadi. Misalnya, beberapa perusahaan manufaktur semikonduktor menaikkan harga wafer 8 inci kepada pelanggan.  
Dengan kata lain, terkait situasi wafer 8 inci, lebih tepat dikatakan bahwa hal itu ditandai dengan "kekurangan pasokan dari produsen" daripada "kekacauan rantai pasokan". Sebagian wafer 12 inci "dipindahkan".
Untuk pabrik wafer 12 inci (300 mm), berbagai perusahaan yang diwakili oleh TSMC dan GLOBALFOUNDRIES berinvestasi secara antusias untuk memperluas kapasitas produksi. Namun, tidak terlihat peningkatan untuk wafer 8 inci.  
Karena tidak ada peningkatan kapasitas produksi wafer 8 inci, beberapa produsen beralih dari lini produksi 8 inci 180nm dan 350nm yang ada ke wafer 12 inci. Selain itu, banyak foundry dapat menyediakan proses 130nm yang diproduksi pada wafer 12 inci, sehingga dapat digunakan sebagai sumber pasokan sekunder atau primer. Oleh karena itu, hal ini membantu meningkatkan keragaman geografis rantai pasokan. Karakteristik teknologi proses 180nm dan 130nm
Meskipun proses 180nm dan 130nm memiliki proses yang serupa, keduanya juga memiliki perbedaan. Alasan utamanya adalah tegangan ambang transistor turun pada tingkat yang berbeda. Tegangan suplai inti adalah 1.8V hingga 1.5V, atau serendah 1.2V. Selain itu, terdapat berbagai pilihan teknologi proses untuk mendukung tegangan IO 5V/3.3V, dan karakteristik proses ini sangat mirip untuk komponen pasif yang sangat penting untuk desain analog/RF.    

Bagan perbandingan teknologi node utama yang digunakan dalam ASIC Sinyal Campuran dan produk lainnya. (Gambar dari: eetimes)

Teknologi wafer 12 inci memiliki beberapa keunggulan. Karena tembaga dapat digunakan sebagai pengganti aluminium pada teknologi generasi sebelumnya, kerapatan arus yang diizinkan juga lebih tinggi dan ketahanan terhadap elektromigrasi juga sangat baik. Selain itu, terdapat lebih banyak lapisan logam dan ukuran transistor lebih kecil. Oleh karena itu, dengan meningkatkan kerapatan transistor dan kerapatan pengkabelan, ukuran chip dapat dikurangi dan kinerja dapat ditingkatkan.  
Selain itu, sebagian besar teknologi proses 180nm dan sebagian besar teknologi proses BCD (Bipolar-CMOS-DMOS) 130nm dapat mendukung fungsi seperti STI (Shallow Trench Isolation). Oleh karena itu, dibandingkan dengan isolasi LOCOS (Local Oxidation of Silicon) yang digunakan pada sebagian besar teknologi 350nm, kepadatan yang lebih tinggi, fungsi perlindungan terhadap latch-up, dan lain-lain dapat diperoleh. Dengan demikian, efek peningkatan kinerja dan stabilitas jalur produksi dapat tercapai.  
Saat ini, proses BCD 130nm sudah cukup matang dan oleh karena itu dapat digunakan sebagai pilihan untuk berbagai teknologi proses. Seperti berbagai tingkat transistor tegangan tinggi, semikonduktor penyimpanan non-volatil, kapasitor MIM (metal-insulating film-metal), dioda Zener/dioda Schottky, dll. Oleh karena itu, tidak hanya fungsi analog/RF yang kompleks dapat diintegrasikan dengan solusi SoC, tetapi manfaat lain juga dapat diberikan. Wafer 8 inci juga memiliki banyak keunggulan.
Wafer 8 inci juga memiliki banyak keunggulan. Misalnya, keunggulan harga wafer 8 inci yang diproduksi pada 350 nanometer.  
Alasannya adalah sebagai berikut: peralatan produksi telah mengalami penyusutan nilai dan proses produksinya relatif sederhana (lapisan yang lebih sedikit). Selain itu, beberapa sirkuit analog mungkin tidak dapat berhasil diminiaturisasi dalam proses baru ini, sehingga harga chip semikonduktor dengan level yang sama seperti 130 nm mungkin lebih tinggi daripada 350 nm. Namun, ketika suatu produk tidak dapat diproduksi karena kekurangan komponen, dalam kebanyakan kasus terjadi situasi yang sangat serius, bukan sekadar perbedaan biaya pada chip semikonduktor.  
Selain itu, fokus orang-orang pada tahap ini adalah meskipun berbagai pabrik semikonduktor beralih dari ukuran 8 inci ke 12 inci, belum ada satu pun produsen yang membuat pernyataan. Meskipun produsen yang ahli dalam ASIC Sinyal Campuran bekerja keras, mereka seharusnya memulai terlebih dahulu dengan port pada diagram rangkaian dan lembar data IC.  
Dalam hal investasi yang dibutuhkan untuk mendesain ulang ASIC, produk lain harus dikoordinasikan untuk menghindari masalah yang sama seperti rantai pasokan 8 inci.  
Ukuran fitur 130nm lebih kecil, sehingga dapat diintegrasikan dengan inti seri "Arm Cortex-M" tanpa meningkatkan biaya. Area chip yang dibutuhkan untuk CPU kelas bawah hanya beberapa milimeter persegi, dan dimungkinkan untuk mengintegrasikannya dengan SRAM 64kbit/128kbit dengan efisiensi tinggi.  
Dilihat dari lembar data saat ini, jadwal dari perancangan ASIC, produksi massal, dan perolehan sertifikasi membutuhkan waktu 14 hingga 24 bulan (tergantung kompleksitasnya). Prototipe Silikon awal seharusnya selesai dalam waktu satu tahun. Jika itu adalah produk otomotif, dibutuhkan sekitar 24 hingga 36 bulan (tergantung kompleksitasnya) dari pembuatan spesifikasi hingga PPAP (Production Part Approval Process). Anggaran umum untuk ASIC 130nm dimulai dari US$600,000 (tergantung kompleksitas aktual dan konten IP). Jika berdasarkan AEC-Q100, biayanya sekitar US$4 juta. Saat ini, biaya Mask Tool untuk proses 130nm (wafer 12 inci) kurang dari US$200,000, yang merupakan proporsi kecil dari keseluruhan biaya.  
Banyak perangkat sinyal campuran diproduksi dari wafer 8 inci yang ketersediaannya terbatas. Karena kurangnya investasi pada lini produksi wafer 8 inci (akibat pengembalian investasi yang rendah), masalah rantai pasokan akan terus berlanjut di masa mendatang.  
 

Kelangkaan pasokan semikonduktor ini sampai batas tertentu merupakan sebuah "peringatan". Perusahaan yang saat ini menggunakan wafer 8 inci sebaiknya mempertimbangkan permintaan di masa mendatang terlebih dahulu. Selain itu, baik itu basis produksi utama maupun pemasok kedua (Second Source), perlu dipastikan waktu yang cukup sebelum semua proses selesai.

Penafian: Artikel ini direproduksi dari "Pengamatan Industri Semikonduktor". Artikel ini hanya mewakili pandangan pribadi penulis dan tidak mewakili pandangan Sacco Micro dan industri. Artikel ini hanya untuk dicetak ulang dan dibagikan guna mendukung perlindungan hak kekayaan intelektual. Harap sebutkan sumber asli dan penulis untuk pencetakan ulang. Jika ada pelanggaran, silakan hubungi kami untuk menghapusnya.

Nomor telepon perusahaan: +86-0755-83044319
Faks/FAX: +86-0755-83975897
Surel: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Manajer Li

QQ: 332496225 Manajer Qiu

Alamat: Ruang 809, Gedung C, Gedung Teknologi Zhantao, No. 1079 Jalan Minzhi, Distrik Baru Longhua, Shenzhen