MCU扩产缺设备，设备扩产缺MCU：死循环何解？
来源:天天IC发布时间:2022-05-25907浏览
询问 AI作为芯片扩产的基础，当前设备生产的最大掣肘，却也正是来自于缺芯。而这种看似无解的死循环，将给深陷过剩担忧的半导体产业链，带来更多不确定因素。
作者｜思坦 校对｜隐德来希
在当天的会议上，ASML公布了第一季度财报，虽然净销售额、净利润均高于分析师预期，但同环比均大幅度下降，且毛利率下滑超过5个百分点。不尽如人意的表现，固然与当前国际形势不稳、上游原材料涨价相关，但从Wennink当天的发言来看，最关键的掣肘恐怕还在于产能不足。
今年伊始，除了ASML，包括应用材料、爱德万测试等半导体设备巨头都曾多次公开表示产能无法满足需求。笔者从业内了解到，作为芯片扩产的基础，当前设备生产的最大掣肘，却也正是来自于缺芯。而这种看似无解的死循环，将给深陷过剩担忧的半导体产业链，带来更多不确定因素。
据业内人士向笔者透露的3月美国设备厂商会议纪要，由于设备制造所需要的芯片在与汽车芯片的产能争夺中处于劣势，包括AMAT、Lam Research、KLA等设备制造商都面临着芯片短缺问题，KLA主要是传感器短缺。
“这是个死循环，而产能紧缺就是因为死循环而导致的。”事实上，笔者在去年6月发布的《“芯荒”夹击半导体设备 国产厂商能解这个结吗？》一文中，就曾指出过这种死循环的存在，只是由于设备扩产较晶圆代工相对滞后，当时这一核心矛盾尚未爆发，直到今年伊始，才受到了业内的关注。
众所周知，半导体制造设备种类繁多，除了晶圆制造环节以外，更上游的硅片制造每个流程所用设备也不尽相同。在此基础上，不同的设备又需要不同数量和类型的半导体器件，包括FPGA、PMIC、传感器、MCU、PLD，模拟数字转换器，功率放大器和存储芯片等。芯片需求之杂不亚于汽车。
上述人士表示，当前半导体设备缺少的主要是一些通用芯片，包括传感器以及仍在缺芯风口浪尖的MCU。不巧的是，与汽车芯片类似，用于半导体设备的芯片同样对稳定性、耐用性要求甚高，一般寿命要求10-20年，大部分产能同样由几大MCU原厂掌握，而后者有限产能目前更多分配给了汽车。
据了解，半导体制造设备所需的芯片占全球半导体市场的份额远低于1%，从原厂的角度来看，其规模和获利能力远不如汽车芯片，自然排单靠后。且根据笔者此前从业内获悉，原厂原本每年分配给半导体制造设备商的产能就是固定的，如果市场紧缺，也没有多余的货可以出，而且没有应急计划。
然而，正是这不到1%的份额，几乎成为了剩下99%芯片制造的最大掣肘。根据SEMI提出的“乘数效应”，例如，制造一台MCU测试设备需要约100颗FPGA芯片，但该设备一年可以测试近1000万颗MCU，乘数效应约为10万倍。进一步推算，一台测试设备测试的MCU大约可用于制造100,000辆汽车。
可以预见，在晶圆厂状似如火如荼的新产能扩建推进背后的隐忧。根据SEMI预测，2020年-2024年将有86家新晶圆厂或主要晶圆厂扩建，这意味着在此期间，8英寸晶圆厂总产能将增长20%，12英寸晶圆厂总产能将增长44%，如此规模的扩产，对设备厂商产能提出了更高、且几乎难以达到的要求。
在缺芯死循环下，即使在需求终端杂音渐起的当下，半导体设备的交期仍在延长，在某些情况下，交期已从过去的几个月延长至两年或三年，预订的订单也会延迟交付。这种瓶颈已影响到了设备厂商的销售，除了ASML的业绩下滑外，Lam Research 4月也表示，短缺使其无法从强劲的需求中充分受益。
需要指出的是，虽然目前市场对8英寸产线的需求依然火热，但12英寸仍然是大势所趋。据笔者了解，目前主要设备原厂的8英寸设备几乎都停产了，而且停产很久了，绝大部分设备厂产能还是供应12英寸设备。而目前的缺芯困境，也让设备涨价潮从8英寸进一步蔓延至12英寸。
业内人士对笔者表示，在新设备获取受限的情况下，已有不少客户转向二手设备市场。年初至今，12英寸二手设备价格大约上涨了至少30%，个别设备例如CDSEM，已从2019年最低的约15万美元涨至120万美元，“LAM的刻蚀设备从2年前的约55万美元涨到现在的150万美元。”
设备价格的高涨，势必将给新产能投放在即的下游晶圆厂带来压力。就在最近，包括台积电、三星、联电在内的头部厂商均被披露开始了新一轮涨价，在部分终端需求疲软态势超过预期的当下，此番涨价与上游设备和材料的涨价关系甚大，且上游硅晶圆涨价，也与设备涨价有一定关联。
可以预见，代工厂的涨价将进一步挤压更下游设计厂的利润，而这种挤压到了一定程度，为了守住成本线，设计厂对于代工涨价的接受程度一再降低，又将反噬代工厂，届时，代工厂也将成为又一个“夹芯板”，尤其是二、三线代工厂以及在设备获取上本就困难重重的中国大陆代工厂。
危机当头，不少组织和企业均已意识到问题的严重性。上述人士表示，美国半导体行业协会（SIA）已在各处协调，以解决设备厂缺芯问题。MCU原厂之一Microchip表示，已将将芯片设备供应商视为优先客户。“如果某设备制造商确定某个芯片产品是一个瓶颈，这就会成为我们的首要任务。”
设备厂也在采取各种方式确保供应链或在流程上缩短设备交付时间。应用材料表示，该公司已加强了与供应商的合作，增加工厂和现场的劳动力，具体措施包括“向供应商站点发送应用资源、鉴定替代零件、投资供应链，以创造性的方式与客户合作以加速发货，包括在他们的站点合并系统模块”等。
然而，这似乎很难阻止与汽车行业因“一颗芯片引发大规模减产”类似的悲剧在半导体设备上重演。一方面，各大机构需要开出怎样的价码来说服芯片原厂在产能满载下优先向设备厂供应芯片仍然悬而未决，另一方面，除了芯片之外，其他零部件的紧缺，正在将设备厂产能供应不足拖向另一个深渊。
据韩媒报道，美国、日本、德国等先进零部件供应商的交货时间已大幅增加，面临瓶颈效应的产品包括精密温度计、电力线通信(PLC)设备等。一些部件，如PLC设备，交期已延长了12个月以上。从美国进口的试验设备制造韩国企业试图在本土购买零部件，但由于零部件制造企业库存不足，未能如愿。
半导体设备的缺芯困境，再一次凸显了半导体产业的整体性。这种整体性不仅需要上中下游能够对供需情况进行及时传导，并且还要求供应链以全局的视角考虑产能分配的优先级。后者可能是一个全新的视角，给当前因复杂因素试图强行割裂的半导体产业，带来分歧。
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