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【芯观点】ST联手TowerSemi,“餐饮店”合作模式走进了无尘室?

来源:爱集微

#芯观点#

09-07 17:25

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6月底,欧洲和中东两家顶尖的半导体企业联手的消息引发了业界热议:意法半导体(以下简称ST)宣布Tower Semiconductor(以下简称TowerSemi)“入伙”其意大利 Agrate R3 12英寸晶圆厂。 

从公布的细节上看,双方的合作方式有些奇特:ST和TowerSemi共享R3的无尘室,TowerSemi 可以在厂房三分之一的空间内安装自己的设备。除了空间共用之外,双方还有人员调配的合作。ST总统筹晶圆厂的运营管理,可以借调部分TowerSemi研发人员担任特定角色,以支持晶圆厂的产品线认证和产能提升,以及其他工程项目角色。

绝妙的组合

根据多家主流半导体媒体的报道,以及ST CEO Jean-Marc Chery在官方网站上披露的信息可以得知,PMIC、模拟混合信号和某些射频领域的130、90和65nm工艺将成为TowerSemi入驻后第一批上线的产品,TowerSemi CEO Russell Ellwanger还补充了一条重要信息,双方的合作能把这座初建于2018年的晶圆厂产能提高两倍。

ST的Agrate厂房内部

ST的Agrate R3晶圆厂从立项到上马经历过一些小插曲。在2018年第四季度财报会上,Jean-Marc Chery公布了这一雄心勃勃的建厂计划,当时他透露公司将在2019年追加12亿-13亿美元的投资,其中一大部分都将砸向Agrate这座新厂。早期计划是在2021年实现量产,发力点主要集中在BCD、IGBT 和PMIC,但最终的量产时间一拖再拖,目前定在了2022年下半年。

综合各方面情况,主要是两方面原因:首先是半导体市场风云变幻,ST在Agrate产品线的走向方面出现了摇摆,出于利润率的考虑,在消费类电子PMIC还是汽车功率类的IGBT的权衡颇费周折;其次则是设备的到位率。当然,也与全球缺芯的大环境息息相关。

意大利政府经济发展部部长Giancarlo Giorgetti出席了Agrate新厂的开工仪式,可以推断政府部门对ST扩产计划给予了政策上的支持。产能压力之下,ST与TowerSemi这桩非同寻常的合作的直接原因也就浮出了水面:晶圆厂的利用率。

TowerSemi 高级副总裁Avi Strum告诉以色列当地媒体,如果从零到一建设一座晶圆厂,从打地基到量产需要2.5年-3年,不但前期投入巨大,而且因为生产周期的原因,风险很高,对正在寻求扩产的TowerSemi来说,这几乎是个完美的时刻,可以无缝衔接。根据协议,TowerSemi将为晶圆厂投资超过5亿美元的设备,其中包括明年(2022年)的1亿美元。

另据报道,双方共享无尘室将使TowerSemi的12英寸产能增加两倍以上。目前,该公司在日本鱼津市(Uozo)有一座与日本新唐(前松下半导体)的合资12寸晶圆厂,TowerSemi还预计ST的Agrate晶圆厂如果满载,每月至少会再为TowerSemi增加3亿—4亿美元的年营业额。由于这是一座新厂,毛利率最初将略高于20%左右(20%也是TowerSemi的毛利率平均水平),而不是老晶圆厂增量销售预期的50%以上。

从ST的角度看,这桩合作也相当符合双赢原则。公司CEO毫不讳言,晶圆厂的工业和经济性能的关键参数之一就是利用率,对目前的Agrate厂来说,无论是生产线规模还是订单对接都与当初的计划发生了重大变化,此时让TowerSemi这样一家和ST产品组合相当有默契感(模拟类芯片、MEMS和电源管理)的专业代工厂入驻,可以从生产的早期阶段就达到晶圆厂的最佳利用率。

TowerSemi何所求?

全球各大半导体企业,尤其对纯代工厂来说,利用率或者开工率直接和成本摊薄、营业利润息息相关,一些Fabless和 IDM公司也在不同程度上面临这个问题,为了解决设备空耗、折旧率以及供需不平衡的难题,设备迁移、改料,平衡自产与外包等等手段不一而足。比如日本汽车芯片大厂瑞萨多年来一直在调整外包比例,甚至为了抵御潜在未知的风险,宁可牺牲10%的设备空转带来的额外成本,也要保证提前拿到订单,优化交付时间,并且在自产和外包之间保持着三七开的流动比率。

今年年初TowerSemi公布了2020年第三财季的财报,财报发布之时恰逢全球汽车缺芯潮有黑云压城之势。TowerSemi为Fabless和IDM企业代工模拟和混合信号半导体芯片,产品组合在汽车芯片领域的应用极为广泛,供应链的不平衡让TowerSemi这样一个模拟代工厂相对处在更强势的一方。相应地,公司在第三财季达到3.1亿美元营收的基础上对第四财季和整个2021财年做了一个相当乐观的估计。

但CEO Russell Ellwanger在财报会议上透露出了一个隐忧。2020年秋季,以色列本土工厂曾遭受黑客网络袭击,对制造车间的设备利用率造成了很大困扰,之后在全球芯片短缺的刺激之下,利用率虽有所提升,但依然徘徊在50%到70%之间,这对立志扩产的TowerSemi 来说显然不是一个理想的数字。纵观目前TowerSemi在以色列本土和美国的四个自有晶圆厂(三座8英寸,一个6英寸),以及日本的三座(包含8英寸和12英寸)产能支持,平均产能利用率也基本在60%左右。

就TowerSemi此次和ST合作一事,Towersemi负责中国区运营的全球副总裁秦磊向笔者解释称,“如果要扩1000片12英寸晶圆的话,算下来投资也要一亿美元左右,而且回报周期较长,没有规模效应很难盈利,TowerSemi与ST同时找到了一个时间节点,双方一拍即合,虽然ST并非TowerSemi的客户,但两家公司把厂房以及工厂运营的成本‘共享’掉一部分之后,在保证投资规模的情况下是符合双边经济利益的。”

集微网还进一步了解到,TowerSemi此举虽很有创制色彩但也并非是完全的“凿空”——20年前,因经济低迷,开工率当时只有30%的TowerSemi和安森美有过类似的合作,安森美拿到了TowerSemi Fab1 厂四分之一的产能,不但重组了制造部门的结构,还一起和TowerSemi平摊了厂房支出成本。

利用率,念兹在兹

那么,对IDM或者纯代工厂来说,晶圆厂利用率达到多少才算的上是优等?

全球知名半导体分析机构的某资深分析师告诉集微网,理想状态下晶圆厂的利用率应该要达到90%,为了提升利用率,各家企业有着不同的手段组合,常见的方式有以下几个:

1、直接砍掉长期闲置的非主流设备的运转;

2、优化楼层平面设计,减少设备入场的等待时间;

3、对有可能存在的各种瓶颈环节仔细诊察,确保关键设备的到位;

4、优化设备的运转,降低重复维修的概率;

5、增强库存管理,尤其要确保有存放周期的化学材料的供应和库进库出。

这位资深分析师还着重告诉集微网,晶圆厂的利用率和产能未必正相关。产能高、利用率也高或者产能低、利用率低这两种情况都很常见。但晶圆厂的利用率是可以控制的,在某些情况下,晶圆厂会故意以低利用率运行——主打存储芯片的IDM在市场条件不佳时往往会选择这样做,因为最适合其晶圆厂费用/收入比率,或者在某些情况下模拟/分立器件晶圆厂在过渡到更大的晶圆尺寸时也会这样做,因为经济规模还在,形势仍然有利于这些厂商(尽管利用率相对比较低)。

那么,交付期(leading time)是否和利用率完全正相关呢?该分析师也给出了否定的回答。订单和交货的时间差长短主要取决于以下几个因素:

1、芯片类型的工艺节点。存储芯片相对逻辑芯片来说走的流程更少,所以交付期往往更短,一般来说工艺越高的芯片,交付期就越长,毕竟这类芯片为了保证良率,走的检测流程也会更长一些;

2、外部的市场环节,尤其是有无接到大的订单;

3、晶圆厂的运行效率。

结语

共享营业空间,分摊折旧费用这类模式在餐饮业所见居多,即早餐店入驻模式。在半导体行业,该现象虽不多见,但背后的动机直指这样一个关键词:利用率。为了更好的互通有无,TowerSemi还准备在意大利设立全资子公司打理相关业务,ST与TowerSemi 的合作模式限于“时也势也”,未必会带动一种行业的新合作风潮,但这种张弛有度的弹性嵌入式分工,可以当做一个非典型范例来研究。(校对/holly)

责编: Aki

隐德来希

作者

微信:entelecheiapw

邮箱:wusz@lunion.com.cn

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