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量產激增的關鍵:12吋晶圓廠開枝散葉
占比超過10%的三大品牌:德州儀器(TI)、亞德諾半導體(ADI)與英飛凌(Infineon)皆掌握了從設計、模擬、制造到銷售的完整功率元件技術,從而以全面性的軟硬件資源支援開發人員,進行高性能電路模擬、混合與數位訊號處理、用于SoC、FPGA與ASIC等具備不同系統整合與客制化程度處理器的電力驅動設計,實現功率元件的整體性能優化。
在設計方面,德州儀器(TI)提供相對多元的模擬軟件與開發工具,例如其借助EDA大廠益華電腦(Cadence)的高性能模擬技術,于今(2020)年最新推出之PSpice for TI模擬器,整合了TI在電源與訊號處理兩大領域的模型庫,能協助芯片設計人員全功能驗證類比電路,縮短研發時間之外,更能以系統層面進行整體效能升級。
就制程而言,擴充12吋(300mm)晶圓的制造產能,是電源芯片供應大廠共同視為炙手可熱的發展目標,進而以自動化基礎設施達成低成本、高量產的電源產品應用。
Yole Developpement就點出,其實不只是德州儀器,英飛凌近兩年更在其全球制造版圖加速部署12吋晶圓廠,首座廠房已于2018年在奧地利落成,第二座廠房也將于2021年在德國完工。
該報告也圈點制程技術之于電源芯片生產與性能的重要性。意法半導體(ST)就鎖定了「雙極—互補金氧半—雙重擴散金氧半制程(bipolar-CMOS-DMOS;BCD)」在12吋晶圓市場的布局,借此不僅可降低電源元件的功率耗損,更能大幅節省封裝成本,大大加速智能功率元件、功率MOS與IGBT等產品系列的開發與制造。
除了自建廠房,也有電源芯片供應大廠采取收購措施,以在電源市場的搶占量產先機。安森美半導體(ON Semiconductor)便于2019年宣布收購格羅方德(Global Foundries)的12吋晶圓廠,強化其功率與類比產品在先進CMOS制程、45nm與65nm技術節點的生產力道。
國際半導體產業協會(SEMI)看好這項趨勢,據其最新報告,受今(2020)年疫情帶動的數位轉型需求影響,12吋晶圓廠的投資總額將凌駕于2018年紀錄,以13%年增長率(YoY rate)成長,預計至2024年全球將增設至少38座12吋晶圓廠,其中,設于中國之廠房占了半數,臺灣則坐落11間。