En ihtiyatlı yaklaşım bile, 8 inç (200 mm) silikon levhalar için mevcut tedarik zinciri durumunun oldukça ciddi olduğunu gösteriyor!

Ancak bu kesinlikle yeni bir sorun değil. Tayvan merkezli bir pazar araştırma şirketi olan TrendForce, Kasım 2020'de yayınladığı bir basın bülteninde şunları belirtmişti: "8 inçlik wafer üretim kapasitesi açısından, 2019'un ikinci yarısından bu yana ciddi bir tedarik sıkıntısı sorunu yaşanıyor."

Dahası, durumu daha da kötüleştiren bir olay olarak, Mart 2021'de Renesas Electronics'in Naka fabrikasında bir yangın çıktı. Sorun, Renesas'ın buradaki fabrikasının birçok model için tedarik sağlaması gerçeğiyle daha da ağırlaşıyor.

Yukarıdaki bilgiler ışığında, birçok faktör birbiriyle "iç içe geçmiş" durumdadır. Ancak, en büyük nedenin COVID-19 olduğu aşikardır. COVID-19 salgını nedeniyle, kulaklık, bilgisayar, televizyon, ekran ve cep telefonu gibi çeşitli elektronik ürünlere olan talep artmıştır.

Otomobiller de yukarıdaki kategorilere girse de, insanlar otomobil pazarının 2021'de yeni koronavirüs salgınının gölgesinden kurtulacağına dair umutlarını koruyorlar. Günümüzde çeşitli ürünler, birden fazla işlevi tek bir yerde birleştiren SoC (Çip Üzerinde Sistem) modelini destekliyor. Bu nedenle, birçok ürünün dijital-analog karışık sinyalli (Karışık Sinyal Çipi) birden fazla IC ile donatılması gerekiyor. Yukarıdaki ürünlerin başlıca kullanım alanları şunlardır: PMIC (Güç Yönetimi IC), CMOS görüntü sensörü, parmak izi tanıma sensörü, otomobil motor/şasi kontrolü, ekran sürücü IC, Sub Giga Hertz kablosuz iletişim çipi vb. Normal şartlar altında, yukarıdakiler 180nm ve 350nm işlemciler için uygundur ve 8 inçlik wafer'larda üretilir.

Yani, bu tür karma sinyal çiplerinde (Mixed Signal Chip) ve güç yarı iletkenlerinde kullanılan ürünlere yönelik artan talep, 8 inçlik wafer'ların üretim kapasitesinin yetersiz kalmasına yol açmıştır.

8 inçlik wafer tedarikindeki sınırlamadan etkilenen dökümhane, üretim kapasitesini genişletmeyi düşünebilir. Dökümhane, dikey entegre üreticinin (IDM: Entegre Cihaz Üreticisi) 8 inçlik wafer üretim ekipmanlarını ve üretim hatlarını satın alabilir. Örnek olarak şunlar verilebilir: Son raporlar, Tayvan'daki UMC'nin Japan Semiconductor'ın (eski adıyla Toshiba'nın yarı iletken üretim şirketi) 8 inçlik üretim hattını satın alma konusunda görüşmelerde bulunduğunu gösteriyor.

Üretici bilgisi yok.
Trend Force'un raporunda da belirtildiği gibi, 2019'un ikinci yarısında başlayan ciddi yarı iletken tedarik sıkıntısının nedeni, neredeyse hiçbir üreticinin 8 inçlik wafer ekipmanı üretememesi ve bu nedenle yarı iletken üretim ekipmanlarının fiyatlarının sürekli artmasıdır.    

TSMC, 8 inç ve 12 inçlik wafer üretim süreçlerini kullanıyor. (Resim kaynağı: eetimes)Ayrıca, 8 inçlik wafer'ların fiyatı 12 inçlik wafer'lara göre çok daha düşüktür. Bu nedenle, dökümhaneler genellikle 8 inçlik üretim kapasitesini genişletmenin maliyet açısından daha az verimli olduğuna inanmaktadır. Sonuç olarak, bir dizi zincirleme reaksiyon meydana geldi. Örneğin, bazı dökümhaneler 8 inçlik wafer'ların fiyatını müşterilerine göre artırdı.  
Başka bir deyişle, 8 inçlik wafer'ların durumu söz konusu olduğunda, "tedarik zinciri kaosu" yerine "üreticilerin yetersiz tedariki" ile karakterize edildiğini söylemek daha doğru olur. 12 inçlik wafer'ların bir kısmı "yer değiştiriyor".
12 inç (300 mm) yonga levha üretim tesislerine gelince, TSMC ve GLOBALFOUNDRIES tarafından temsil edilen çeşitli şirketler üretim kapasitesini genişletmek için büyük bir hevesle yatırım yapıyor. Ancak 8 inçlik üretimde herhangi bir iyileşme görülmüyor.  
8 inçlik wafer üretim kapasitesinde herhangi bir iyileşme olmadığı için, bazı üreticiler mevcut 180nm ve 350nm 8 inçlik üretim hatlarından 12 inçlik waferlara geçiş yapıyor. Ayrıca, birçok dökümhane 12 inçlik waferlarda üretilen 130nm prosesleri sağlayabildiğinden, bunlar ikincil veya birincil tedarik kaynakları olarak kullanılabilir. Bu nedenle, tedarik zincirinin coğrafi çeşitliliğini artırmaya yardımcı olur. 180nm ve 130nm proses teknolojisinin özellikleri
180nm ve 130nm süreçleri benzer işlemlere sahip olsa da, aralarında farklılıklar da bulunmaktadır. Bunun temel nedeni, transistörün eşik voltajının farklı derecelerde düşmesidir. Çekirdek besleme voltajı 1.8V ile 1.5V arasında veya 1.2V kadar düşük olabilir. Ayrıca, 5V/3.3V IO voltajlarını desteklemek için çeşitli işlem teknolojisi seçenekleri mevcuttur ve bu işlem özellikleri, analog/RF tasarımı için son derece önemli olan pasif bileşenler için çok benzerdir.    

Karma Sinyal ASIC'lerinde ve diğer ürünlerde kullanılan başlıca düğüm teknolojilerinin karşılaştırma tablosu. (Resim kaynağı: eetimes)

12 inçlik wafer teknolojisinin birçok avantajı vardır. Eski nesil teknolojilerde alüminyum yerine bakır kullanılabildiğinden, izin verilen akım yoğunluğu daha yüksektir ve elektromigrasyon direnci de mükemmeldir. Ayrıca, daha fazla metal katman bulunur ve transistör boyutu daha küçüktür. Bu nedenle, transistör yoğunluğunu ve kablolama yoğunluğunu artırarak çip boyutu küçültülebilir ve performans iyileştirilebilir.  
Ek olarak, çoğu 180nm işlem teknolojisi ve çoğu 130nm BCD (Bipolar-CMOS-DMOS) işlem teknolojisi, STI (Sığ Hendek İzolasyonu) gibi işlevleri destekleyebilir. Bu nedenle, çoğu 350nm teknolojisinde kullanılan LOCOS (Silikonun Yerel Oksidasyonu) izolasyonuna kıyasla, daha yüksek yoğunluk, kilitlenme koruma fonksiyonları vb. elde edilebilir. Bu sayede hat performansının ve kararlılığının iyileştirilmesi sağlanır.  
Günümüzde 130nm BCD prosesi oldukça olgunlaşmış durumda ve bu nedenle çeşitli proses teknolojileri için bir seçenek olarak kullanılabiliyor. Örneğin, farklı seviyelerde yüksek voltajlı transistörler, kalıcı depolama yarı iletkenleri, MIM (metal-yalıtkan film-metal) kapasitörler, Zener diyotlar/Schottky diyotlar vb. Bu nedenle, yalnızca karmaşık analog/RF fonksiyonları SoC çözümlerine entegre edilebilmekle kalmaz, aynı zamanda başka avantajlar da sağlanabilir. 8 inçlik wafer'ların da birçok avantajı bulunmaktadır.
8 inçlik silikon levhaların da birçok avantajı vardır. Örneğin, 350 nanometrede üretilen 8 inçlik silikon levhaların fiyat avantajı.  
Sebepler şunlardır: Üretim ekipmanının amortismanı gerçekleşmiştir ve üretim süreci nispeten basittir (daha az katman). Ayrıca, bazı analog devreler yeni süreçte başarılı bir şekilde minyatürleştirilemeyebilir, bu nedenle 130 nm ile aynı seviyedeki bir yarı iletken çipin fiyatı 350 nm'den daha yüksek olabilir. Bununla birlikte, bir ürün parça kıtlığı nedeniyle üretilemediğinde, çoğu durumda yarı iletken çiplerdeki basit bir maliyet farkından ziyade son derece ciddi bir durum ortaya çıkar.  
Ayrıca, bu aşamada insanların odak noktası, çeşitli dökümhanelerin 8 inçten 12 inçe geçiş yapmasına rağmen, hiçbir üreticinin bu konuda bir açıklama yapmamış olmasıdır. Karma Sinyal ASIC konusunda uzmanlaşmış üreticiler çok çalışıyor olsalar da, öncelikle devre şemasının portlarına ve IC'nin veri sayfasına bakmaları gerekir.  
ASIC'in yeniden tasarlanması için gereken yatırım açısından, 8 inçlik tedarik zincirinde yaşanan sorunların aynısının yaşanmaması için diğer ürünlerin de koordine edilmesi gerekmektedir.  
130nm özellik boyutu daha küçük olduğundan, maliyeti artırmadan "Arm Cortex-M" serisi çekirdeklerle entegre edilebilir. Düşük seviye CPU için gereken çip alanı sadece birkaç milimetre karedir ve yüksek verimlilikle 64kbit/128kbit SRAM ile entegre edilmesi mümkündür.  
Günümüzdeki veri sayfasına bakıldığında, ASIC tasarımından seri üretime ve sertifikasyonun alınmasına kadar geçen süre (karmaşıklığa bağlı olarak) 14 ila 24 ay arasında değişmektedir. İlk Prototip Silikonun bir yıl içinde tamamlanması beklenmektedir. Otomotiv ürünü ise, spesifikasyonların hazırlanmasından PPAP'ye (Üretim Parçası Onay Süreci) kadar geçen süre (karmaşıklığa bağlı olarak) yaklaşık 24 ila 36 ay sürmektedir. 130nm ASIC için genel bütçe, (gerçek karmaşıklığa ve IP içeriğine bağlı olarak) 600,000 ABD dolarından başlamaktadır. AEC-Q100 standardına göre maliyet yaklaşık 4 milyon ABD dolarıdır. Günümüzde, 130nm prosesi (12 inçlik wafer) için Mask Tool maliyeti 200,000 ABD dolarından azdır ve toplam maliyetin düşük bir oranını oluşturmaktadır.  
Birçok karma sinyal cihazı, tedarikinde sıkıntı yaşanan 8 inçlik silikon levhalardan üretilmektedir. 8 inçlik silikon levha üretim hatlarına yapılan yetersiz yatırım (düşük yatırım getirisi nedeniyle) nedeniyle, tedarik zinciri sorunları gelecekte de devam edecektir.  
 

Yarı iletken tedarikindeki bu kıtlık bir bakıma "uyarı" niteliğinde. Şu anda 8 inçlik wafer kullanan şirketler öncelikle gelecekteki talebi göz önünde bulundurmalıdır. Ayrıca, ana üretim üssü veya ikinci tedarikçi (İkinci Kaynak) olsun, tüm süreçlerin tamamlanması için yeterli zamanın sağlanması gerekmektedir.

Yasal Uyarı: Bu makale "Yarı İletken Endüstrisi Gözlemi"nden alınmıştır. Bu makale yalnızca yazarın kişisel görüşlerini temsil eder ve Sacco Micro ile sektörün görüşlerini yansıtmaz. Yalnızca fikri mülkiyet haklarının korunmasını desteklemek amacıyla yeniden basım ve paylaşım için kullanılabilir. Yeniden basım için lütfen orijinal kaynağı ve yazarı belirtin. Herhangi bir ihlal durumunda, lütfen silinmesi için bizimle iletişime geçin.

Şirket telefon numarası: +86-0755-83044319
Faks: +86-0755-83975897
E-posta: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Yönetici Li

QQ: 332496225 Yönetici Qiu

Adres: Shenzhen, Longhua Yeni Bölgesi, Minzhi Caddesi No. 1079, Zhantao Teknoloji Binası, C Binası, Oda 809