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【受阻】从四个案例看半导体供应链修复;马来西亚暴雨致封测设备商贝思半导体生产受阻;食物中毒事件引发抗议 鸿海清奈厂将关闭至周日

来源:爱集微

#科技#

2021-12-22

1、【芯观点】修复半导体供应链为何如此难?来看这四个案例

2、马来西亚突发暴雨 封测设备商贝思半导体生产受阻

3、路透社:食物中毒事件引发抗议 鸿海清奈厂将关闭至周日

4、韩国本土开发首款EUV光刻胶通过三星可靠性测试

5、28nm报价将首超台积电 传联电明年3月起再度涨价

6、CPU、GPU、DPU一体是数据中心未来必然的架构

7、IC Insights:三星超英特尔居首 2021年17家半导体公司销售额超百亿

8、TPCA:今年中国台湾PCB产值将达1.25万亿新台币,年增20%

9、鸿海印度工厂将于明年2月开始生产iPhone 13

1、【芯观点】修复半导体供应链为何如此难?来看这四个案例

芯观点──聚焦国内外产业大事件,汇聚中外名人专家观点,剖析行业发展动态,带你读懂未来趋势!

针对当前半导体供应紧张的情况,德国的SNV(Stiftung Neue Verantwortung,是一家致力于应对新技术对当前政治和社会带来的挑战的德国非营利性智库)选择了汽车芯片短缺、ABF基板供应紧张、后端设备短缺和晶圆制造中断这四个不同的案例,解释了半导体供应链上造成不同短缺背后的不同原因,并提出了一些解决方案。

案例一:车用半导体短缺

由于COVID-19导致需求前景悲观,汽车制造商决定在2020年第一季度和第二季度取消芯片订单。这些在代工厂和IDM“释放”出的晶圆产能很快就接到了来自消费电子公司的订单,因为该行业的需求猛增。当汽车需求增加得比预期更快时,汽车制造商很快就用完了芯片,因为他们采用的是即时供应链模型,通常试图避免库存。那段时间,三个因素使汽车制造商无法快速获得必要的芯片:晶圆厂利用率高、制造周期长且资源有限。2020年第四季度,当汽车供应商用完芯片时,发现代工厂和IDM几乎都被预订了,根本没有多余的产能来满足汽车制造商(或任何其他客户)。加上汽车芯片(包括生产过程在内)必须满足严格的安全要求,这也限制了汽车芯片供应商可以依赖的工厂数量,在稀缺时期给已经很紧张的供应链带来进一步的压力。

图源:网络

案例二:化学品短缺

前端和后端制造依赖于数百种不同的化学品和材料。缺乏一种化学物质会在整个价值链上产生多米诺骨牌效应,并可以中断整个制造过程——比如ABF基材的案例。ABF基材对于每一个使用层压封装的芯片来说都是必不可少的。ABF基材的功能是连接芯片内的不同组件,被广泛用于显卡、服务器、智能手机和笔记本电脑等产品的芯片中。

除了游戏机和显卡需求激增导致的ABF基材供应紧张外,主要基板供应商欣兴电子发生两次火灾(2020年10月和2021年2月),以及三个不同供应商(欣兴电子、南亚科技、景硕科技)的良率低问题(低于70%)导致进一步短缺。2021年3月时的预测显示供应将短缺至少25%,交货时间延长至一年以上且价格会上涨。短缺预计会恶化(2022年供应短缺 33%),并可能将持续到至少2023年,一些消息来源甚至预测短缺不会在2025年之前缓解。AMD、台积电、三星和英特尔等大客户正在计划战略投资并与欣兴电子和Ibiden等供应商合作以确保其ABF基材供应。三个因素导致ABF基材短缺:保守的产能投资、有限的来源和加工地点的集中。

由于基材是一种低利润的业务,基材供应商一直对扩大其产能一事犹豫不决。反过来,这又导致了多年来对额外产能的投资不足。当市场同时面临外部冲击和暴涨的需求时,供应商没有空间去生产更多的产品,因为他们已经在满负荷运作。ABF基材供应商欣兴电子在其工厂经历了两次火灾,这导致一些客户转向一个较小的供应商,即南亚科技(全球市场份额为6%)。但南亚科技并不能满足所有从欣兴电子采购ABF基材的客户的需求。同时,ABF基板的主要供应商位于中国台湾(欣兴电子、景硕科技、南亚科技)和日本(Ibiden、新光电气工业)。在这些地区发生自然灾害或与流行病有关的封锁时,会带来很大风险。

案例三:(后端)设备短缺

扩展现有晶圆厂(后端或前端)的产能比建造新晶圆厂更快(18个月vs. 3年)。然而,某些类型的制造设备的供应限制对短期的产能扩张构成了挑战。其中一个例子是引线键合机,通常用于微控制器等成熟工艺组件的封装(后端制造中的一个工艺步骤)。最大的芯片封装公司日月光集团报告说,引线键合占其芯片封装工艺的80%,而从市场领导者Kulicke & Soffa处获得引线键合设备的时间上升至40-50周(2021年第一季度)。因此,由于有限的资源和保守的产能投资,这两个因素相互作用导致的设备短缺使得短期后端产能扩张需要更长的时间。

封装公司和他们的设备供应商保持着密切的关系(强烈的锁定效应),因此导致迅速从其他地方采购设备是不可行的。近年来,成熟节点的产能投资非常有限。因此,设备供应商越来越关注先进工艺晶圆厂(12英寸晶圆)的设备,而不是成熟工艺晶圆厂(8英寸晶圆)的设备。由于缺乏成熟节点的设备,对成熟节点的突然需求无法得到满足。只要设备供应商无法满足对芯片制造机器的需求,代工厂和封装公司就无法扩大其产能。

案例四:晶圆制造中断

2021年2月,三星、恩智浦和英飞凌不得不因得克萨斯州奥斯汀的大暴风雪造成的停电而暂时停止工厂运营数周,造成生产损失和数亿美元的收入损失。停电不仅损坏了生产设备,也损坏了设备基础设施中的组件,可能会影响设施的使用寿命。停电加剧了本已紧张的供应链的中断情况。外部冲击,如停电,不仅扰乱了晶圆制造,也扰乱了整个价值链,主要是由于两个因素:有限的来源和漫长的制造周期。三星代工厂的客户无法轻易将他们的生产转移到不同的代工厂,因为芯片设计总是基于特定公司的工艺节点。由于晶圆制造平均需要三个月的时间,在这样的外部冲击中会损失相当数额的生产,交货时间也会迅速延长。

图源:网络

适应波动的需求所带来的挑战

这四个案例说明了导致不同工艺步骤和投入的各种短缺的许多因素间的相互作用。全球半导体价值链无法快速适应需求的突然增长,主要是因为三种因素,它们都植根于半导体制造的基本特征中,即高市场进入壁垒、高晶圆厂利用率和有限的来源。

高市场进入壁垒(高资本强度+高知识强度)以及资源有限的挑战(高知识强度+高分工

劳动力+强锁定效应)在整个价值链中不会很快改变。

然而,运营目标中对工厂的高利用率(因为资本密集度高)以及由于需求波动和不确定而导致的保守的产能扩张并不是一成不变的——但它们确实很难改变。工厂的高利用率和应对快速变化的需求的能力之间的矛盾,导致了半导体市场中繁荣转萧条的循环周期很多。只有在扩产可以带来经济利益的情况下,额外的产能或新工厂才会得到投资——也就是当高利用率可以快速实现时。因此,当对芯片的需求大于供应(工厂产能)时,就会建造新的工厂,而短缺和囤积这时却已经发生了。晶圆厂在供应短缺的时候能赚更多的钱(晶圆厂的高利用率),而他们的客户那时却还没有动力去支付多余的产能。政府如果只是通过补贴和建造更多晶圆厂来尝试解决,就不会从根本上改变这种动态,因为未来的晶圆厂也将面临实现高利用率的经济压力。

由于扩建现有的工厂至少需要一年时间,而建造和提升一个新的工厂大约需要三年时间,因此需求的能见度对于半导体制造业至关重要。目前的短缺有可能改变晶圆厂和客户之间的业务关系,以提高需求的可见性,使价值链更具弹性。一些代工厂正在就长期协议和客户对未来工厂的预付款项进行谈判,以换取每个客户的晶圆产能保证。另一方面的进展,就是芯片订单的不可取消与不可退还。

半导体价值链的固有特点和动态显示,鉴于需求的突然增加,仅仅增加产能并不会是使供应链更具弹性和灵活性的成功策略。

半导体生产中的供需循环

图源:SNV

抵御外部冲击的能力

这些案例表明,全球半导体价值链在应对外部冲击方面十分脆弱,如自然灾害、人为错误和区域封锁,主要原因是半导体来源是单一或有限的,而且加工地点高度集中,外加制造周期长。

制造周期长是半导体制造复杂过程的一个结构性特征,这是没法改变的。但是关于加工地点上的高度集中(跨国价值链的高度分工)和整个价值链上的单一或有限的资源来源,这些确实是有可能改变的。这两种情况都可以而且应该通过多样化来解决,特别是由于全球变暖,自然灾害发生的频率越来越高。正如案例3所指出的,外部冲击不仅局限于制造过程的中断。一个化学品供应商的事故可能导致整个价值链的严重短缺。

识别出供应链中哪些公司由于高度分工和锁定效应而不可或缺,从而使客户只能依赖单一或有限的供应来源可以作为解决方案的第一步。因此,可以探索替代来源的可能性(至少从长远来看),或者激励这些 “准垄断”企业的多样化。同样,如果一个地区占了某个生产步骤的主要份额(中国台湾的尖端晶圆制造)或提供了某种关键的投入,那么当外部冲击发生时,位于该地区的大多数公司极有可能会出现生产中断。

即使从长远来看,这样的多样化也并不总是有可能做到的,因此半导体客户,如汽车制造商,必须为芯片供应中断做好准备。第一步是提高价值链的透明度,同时加强与供应商和生产关键芯片的战略库存的关系——这些措施似乎已经帮助丰田公司在芯片短缺的情况下使其保持汽车生产的时间远远超过了其大多数竞争对手。

2、马来西亚突发暴雨 封测设备商贝思半导体生产受阻

集微网报道,近日,马来西亚突发暴雨,包括雪兰莪州(Selangor)、吉隆坡(Kuala Lumpur)等地的灾情惨重,对此,也给当地的半导体厂商造成了重大损失。

据台媒报道,荷兰半导体代工设备供应商贝思半导体周一 (20 日) 调降第四季营收预测,主因马来西亚遭遇洪水影响厂房生产,客户诸如台厂日月光控股、鸿海、超丰以及美光等国际大厂恐遭受波及。

贝思半导体表示,公司位于大马莎阿南(Shah Alam)主要生产厂受大雨影响,同时暂停组装价值约2500万欧元(2800万美元)的产品。贝思未提到有哪些客户可能会受到淹水事件影响。不过根据贝思半导体最新年报,其客户包括封测业者日月光、艾克尔(Amkor)、甬硅电子、鸿海、超丰电子、华天科技、英飞凌、长电科技、LG Innotek、美光、恩智浦、意法半导体、东电化与通富微电。

3、路透社:食物中毒事件引发抗议 鸿海清奈厂将关闭至周日

图源:路透社

集微网消息,印度政府消息人士透露,在一起食物中毒事件引发抗议后,苹果供应商鸿海位于印度南部清奈附近的工厂本周将继续关闭。 

据路透社报道,鸿海清奈工厂看起来空荡荡的,外面停着几辆汽车,包括一辆警车。现场没有工作人员,只有两名警卫和其他几名安全官员看守。

泰米尔纳德邦工业安全与卫生局的一位高级官员表示,该工厂自上周六以来一直处于关闭状态,并将一直关闭到本周日。另外两名州高级官员也证实了工厂停工的消息。

据悉,鸿海清奈工厂上周发生了食物中毒事件,导致150名员工入院,清奈厂的员工和家属发动抗议,封堵了一条由清奈通往科技重镇班加罗尔的高速公路。

过去几年鸿海加大了在印度的投资,去年斥资10亿美元在印度建立苹果生产工厂。有消息称鸿海在印度的工厂已经开始生产iPhone 11、iPhone XR、iPad等产品。

4、韩国本土开发首款EUV光刻胶通过三星可靠性测试

图源:ETNews

集微网消息,韩国光刻胶供应商东进世美肯(Dongjin Semichem)表示,近日通过了三星电子的EUV光刻胶可靠性测试(合格)。这款光刻胶为双方合作研发,打破韩国EUV光刻胶完全依赖海外供应商的局面,最快有望明年上半年向产线批量供应。

据ETNews报道,业内人士表示,“东进世美肯在其位于京畿道的华城工厂开发了EUV光刻胶,并在三星电子的华城EUV生产线进行了测试,最终获得了资格。”并补充道:“两家公司的合作,使得EUV光刻胶能够以高技术水平快速开发。”

据了解,虽然KrF和ArF氟化物工艺的光刻胶在韩国已经大量生产,但没有能够绘制更精细电路的EUV光刻胶。这是因为开发非常困难,韩国国内使用的EUV光刻胶大部分是从日本进口的。

2019年日本出台出口限制措施后,东进世美肯开始利用自己的基础设施,如现有的氟化氩曝光机和比利时半导体研究所(IMEC)的EUV设备,将EUV光刻胶本土化。同时,三星提供了EUV测试环境并且成功提高了光刻胶质量,使其能够被成功应用。

三星是否会立即在其半导体产线上使用东进世美肯的EUV光刻胶,还有待观察。通常情况下,测试合格后就会用于大批量生产。因此,有人预测,最早将于明年上半年供应。

双方拒绝就EUV光刻胶认证是否通过一事向ETNews发表评论。三星有关人士表示:“无法与合作伙伴确认是否通过EUV光刻胶验证”,“正在努力使半导体材料、零部件、设备(来源)多样化。”

5、28nm报价将首超台积电 传联电明年3月起再度涨价

图源:经济日报

集微网消息,上个月市场传出联电将启动新一波长约涨价,涨幅约8%至12%不等,2022年元月起生效。据台媒《经济日报》最新报道,市场再度传出,联电将于明年3月起调升全品项晶圆代工报价,涨幅约5%至10%。多家IC设计公司也证实,昨日收到了联电的涨价通知。

对此,联电表示,对市场传闻及客户动向不予评论,强调2022年联电业绩成长幅度将优于晶圆代工产值年增12%的平均值。

供应链分析联电再度涨价的原因有二,一是光阻液等化学材料与周边耗材价格持续升高,加上晶圆代工成熟制程需求续热,二是新扩充的产能来不及满足客户需求。

台媒digitimes则指出,联电在1月与3月涨价后,估算主流28nm制程将达到3200美元,应会首度超过台积电28nm的平均报价3000~3100美元。

6、CPU、GPU、DPU一体是数据中心未来必然的架构

集微网消息,数据作为重要的资源和生产要素,已经成为世界范围内的共识。而这一切背后的支点——数据中心——计算和存储数据的区域,必将是未来科技企业角逐的圣地。

数据中心已不再是原来的大型机时代,即处理关键的单一任务,也走过了在软件定义数据中心下,运行多业务时如何优化利用资源的问题,目前数据中心正从纵向延伸走向了横向扩张,现有的算力便成了瓶颈,英伟达网络事业部亚太区市场开发高级总监宋庆春表示。

GPU很好的解决了算力瓶颈的问题,但仅是针对于单机的,再面向更为广泛的数据中心,特别是对于安全和性能隔离时,该如何解决?

英伟达选择了DPU。“现在在数据中心中CPU、GPU、DPU 3U一体缺一不可,这是数据中心成为计算单元的基础,也是算力成为服务的基础。”宋庆春指出。

DPU即Data Processing Unit,是面向数据中心的基础架构的处理器。从某种角度而言,DPU的出现很好地释放了CPU、GPU的资源,在英伟达眼中,它的出现为以数据为中心的新计算架构带来不同的思路。由DPU执行通信框架、存储框架、安全框架和业务隔离,将CPU、GPU算力资源“解压”给应用,让性能得到更优的释放。宋庆春表示,有了DPU以后,把通信和计算重叠起来,这样可以通过DPU来加速HPC业务中的通信,让CPU与GPU执行真正的浮点计算。

他指出,DPU的出现弥补了在数据中心中对于基础服务加速能力的不足,实现了3U一体的新型数据中心架构,让数据中心成为新的计算单元,这也是一个必然的架构。

英伟达在GTC 2021上发布了新一代 InfiniBand 网络平台Quantum-2。包括 NVIDIA Quantum-2 交换机、ConnectX-7® 网卡、BlueField-3® 数据处理器 DPU(数据处理器)和所有支持这种新架构的软件。这也是迄今为止最先进的端到端网络平台。

宋庆春表示,Quantum-2是一个会计算的网络,真正契合了超级计算和云原生对网络的需求。当超级计算机和云原生超算系统要实现高性能时,所有资源一定需要参与到计算中去。

数据在网络通信过程中,很多通信模型会制约整个系统性能的发展,用传统的冯·诺依曼架构的计算模型就会造成网络拥塞。无论是提升带宽还是降低延迟都无法解决这一问题,如何继续提升数据中心的性能成了业界面临的新挑战。

数据在哪里,计算就在那,宋庆春指出。以数据为中心的新架构即可解决网络传输中的丢包问题和其他瓶颈。新架构可以使通讯延时降低10倍以上,因而网络计算成为现在以数据为中心的架构的关键技术之一。

凭借每秒 400Gbps 的高吞吐量,NVIDIA Quantum-2 InfiniBand 将网速提高了一倍,网络端口数量增加了三倍。它在性能提升 3 倍的同时,还将对数据中心网络所需的交换机数量减少了 6 倍,于此同时,数据中心的能耗和空间各减少了 7%。

NVIDIA Quantum-2 平台实现了多租户之间的性能隔离,这使得一个租户的行为不会干扰到其它租户,同时通过利用先进的基于遥测且支持云原生的拥塞控制机制,确保了可靠的数据吞吐量,并且不受用户或应用需求高峰的影响。 

NVIDIA Quantum-2 SHARPv3 网络计算技术可为 AI 应用提供超出上一代产品 32 倍的加速引擎数量,借助 NVIDIA UFM® Cyber-AI 平台,将为数据中心提供先进的 InfiniBand 网络管理功能,包括预测性维护等。

NVIDIA Quantum-2 平台中集成了纳秒级精度的计时系统可以同步分布式应用,如在数据库处理中,有助于减少等待及空闲时间。这一新功能,其使得云数据中心成为电信网络的一部分,可以托管软件定义的 5G 无线服务。

对比传统超算平台,宋庆春介绍道,Quantum-2可以让网络直接参与到计算中,在Quantum-2平台中,通过先进的网络计算技术、动态路由、拥塞控制技术实现了业务的性能隔离,当在运行多个业务时,每个业务都能发挥到最好的性能,把超算上云时的性能发挥到最优,能够保持Bare-metal的性能。甚至可以通过Quantum-2 InfiniBand DPU 实现计算和通信的重叠,通过计算和通信的重叠又提供另外一个新的优化思路,就是把计算放在了CPU、GPU上,把通信框架放在DPU上,这时候对某些业务来看甚至可以达到比Bare-metal更好的性能,就像做快速傅立叶变换,3D FFT这样一个业务来讲,它就可以达到比Bare-metal还要更好的性能。所以,如果要是推云原生的技术平台,Quantum-2是一个最佳的网络平台去支撑云原生。

对于云原生的概念,宋庆春表示,从英伟达的角度来看,云原生也许未来会改名字,但一定会走到相关技术的方向上去,现在的算力已经成为资源,包括政府号召的节能减排、提升性能、降低功耗,所有这些都希望数据中心能以一个最低的功耗,最少的设备来提供最大的性能,这样在云原生提升性能的这个方向上肯定是毫无疑问,是对的。

7、IC Insights:三星超英特尔居首 2021年17家半导体公司销售额超百亿

图源:AP

集微网消息,市调机构IC Insights更新其第25版McClean报告预测分析显示,在内存市场强劲增长的驱动下,三星将成为2021年全球最大的半导体供应商,销售额预计同比增长34%达8331亿美元,较排名第二的英特尔领先75亿美元。

2021年全球将有17家半导体公司销售额超过100亿美元,其中9家在美国,3家在欧洲,2家在中国台湾,2家在韩国,一家在日本,包括6家Fabless(高通、英伟达、博通、联发科、AMD和苹果)和1家代工厂(台积电)。AMD、NXP以及Analog首次加入“超级供应商”行列。

17家超级供应商的销售额增长率预计从AMD的65%到英特尔的-1%不等。四家公司——AMD、联发科、英伟达和高通——预计今年的销售额增长将超过50%。

需要指出的是,鉴于2020-2021年半导体行业发生多起大额并购案,为了使年度增长率比较更能反映实际增长率,上述销售额数据包括了各企业在2020年和2021年的半导体收购销售额,而不考虑收购的时间。

8、TPCA:今年中国台湾PCB产值将达1.25万亿新台币,年增20%

集微网消息,中国台湾电路板协会(TPCA)理事长李长明在中国台湾电路板国际展会上表示,今年台湾地区PCB产业产值将达到1.25万亿元新台币(单位下同),年增20%。

据台媒《经济日报》报道,桃园市长郑文灿指出,台湾地区PCB厂商在台的产值约为6000亿元,其中60%-70%在桃园,PCB是产业中不可取代的部分,今年虽有缺水缺电挑战但整体仍成长20%。

据了解,TPCA此前的数据显示,第三季度中国台湾厂商两岸PCB产业产值达2214亿元,为历年同期最高,ABF载板供不应求、iPhone新机拉货BT载板推升IC载板产值创下新高。 

展望第四季度及全年表现,TPCA认为,随着疫情趋缓,手机、笔电、汽车与半导体等终端仍具有一定的需求支撑,加上载板供不应求持续,产能开出,预计第四季度产值可达2440亿元,全年产值有望创新高。

9、鸿海印度工厂将于明年2月开始生产iPhone 13

集微网消息,12月21日,据印度媒体报道,苹果公司已开始在鸿海集团位于清奈市(Chennai)的工厂试产iPhone 13,预计将于明年2月在印度正式启动生产,新机将销往印度国内及海外市场。

图源:路透社

报道称,随着芯片供应情况得到改善,苹果逐步扩大iPhone 13 的生产区域,行业高层透露,鸿海位于印度清奈的工厂目前已试产iPhone 13,并预计明年2月开始量产,直接供应印度当地市场及海外出口。

该行业高层还指出,在印度生产的iPhone 13将有助于苹果改善该机在全球市场的供应,因为在印度生产的iPhone 13通常有20-30%用于出口。

对此,苹果及鸿海皆未回应此消息。

据报导,目前,iPhone 11、12是印度国内苹果销量最高的机型,这两种机型都主要由鸿海代工生产,而第二代iPhone SE 则由纬创位于班加罗尔(Bengaluru)的工厂生产。

iPhone 13 系列于今年9月在印度上市,其中,iPhone 13 机款销量超过iPhone 13 Pro、iPhone 13 Pro Max,这也是为何苹果不打算在印度当地生产iPhone 13 高端机型原因之一。

根据集微网此前报道,除了手机代工厂外,印度科技部长还在上周表示,印度已批准一项100亿美元的激励计划,以吸引半导体和显示器制造商,这是印度进一步努力打造全球电子产品生产中心的一部分。

据路透社报道,印度政府在一份声明中表示,将向符合条件的显示器和半导体制造商提供高达项目成本50%的财政支持。“该计划将为半导体、显示器制造和设计领域的公司提供具有全球竞争力的激励方案,从而开创电子制造业的新时代。”

一位政府消息人士对路透表示,除了鸿海外,以色列的TowerSemi以及新加坡的一个财团也表示有兴趣在印度建立芯片工厂, Vedanta Group则渴望在印度建立显示器工厂。

责编: 爱集微

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