ВЫБОР РЕДАКЦИИ

SMIC: передовые технологии, производственная база и государственное финансирование

Состояние и перспективы развития производственной базы микроэлектроники

Современное состояние производственной базы микроэлектроники

Состояние рынков интегральных схем, оборудования и пластин

Освоение КНР 14- и 7-нм технологических процессов

Сбываются ли планы КНР по обеспечению самодостаточности в области ИС?

Прогноз продаж полупроводникового оборудования

Huawei остается ведущим поставщиком оборудования связи

SEMI о состоянии полупроводниковой промышленности

SEMI о состоянии полупроводниковой промышленности

SEMI о состоянии полупроводниковой промышленности

Некоторые аспекты развития 3D‑флэш-памяти NAND-типа

Перспективы рынка эпитаксиального и MOCVD‑оборудования

Обзор рынка мощных GaN- и SiC‑приборов

Краткий обзор деятельности ведущих кремниевых заводов

Тайвань и американо-китайская борьба за лидерство в микроэлектронике

КНР готовится к технологическому «разводу» с США

SMIC: передовые технологии, производственная база и государственное финансирование

Некоторые тенденции развития производственной базы микроэлектроники

Возвращение «блудных сыновей»

Китайская технология 3D-флэш-памяти NAND-типа

Состояние и планы развития ведущих кремниевых заводов

Достижения КНР в области индустрии ИС ЗУ

Состояние и планы развития ведущих кремниевых заводов

Intel принимает бизнес-модель IDM 2.0

GlobalFoundries и стимулирование производственной базы микроэлектроники в США

Взгляд изнутри: Китаю желательно использовать подход «больше, чем Мур»

Тенденции развития современных производственных мощностей

Тенденции развития современных производственных мощностей

Выпуск 22 (6696) от 07 ноября 2019 г.
РУБРИКА: ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БАЗА

В настоящее время в мире продолжается освоение технологических процессов изготовления ИС со все меньшими топологическими нормами. При этом сроки освоения новых технологических процессов сокращаются. Хотя площадь ИС, изготавливаемых по новым процессам, уменьшается, высокий спрос на них не дает снижаться отгрузкам необработанных пластин, на которых формируется большинство полупроводниковых приборов и микросхем.

По данным корпорации IC Insights (Global Wafer Capacity 2019–2023 report), с точки зрения устанавливаемых ежемесячно новых производственных мощностей в 2015 г. наибольшая доля приходилась на оборудование под современные технологические процессы с топологиями менее 28 нм. Как ожидается, к концу 2019 г. на данные мощности придется около 49% общих мощностей микроэлектронной промышленности. При этом на оборудование, выпускающее ИС по технологическим процессам с проектными нормами <10 нм, в 2019 г. придется 5% мировых мощностей, а в 2023 г. их доля достигнет 25% и данные мощности станут крупнейшим сегментом парка устанавливаемого оборудования (рис. 1).



Источник: IC Insights

Рисунок 1. Динамика и прогноз устанавливаемых в месяц производственных месячных мощностей в период с декабря 2017 г. по декабрь 2023 г. в разбивке по топологическим нормам технологического процесса.


В настоящее время единственные регионы, где заводы обрабатывают пластины по технологическим процессам с топологиями меньше 10 нм, – ​это Южная Корея (Samsung) и Тайвань (TSMC). Южная Корея и Япония занимают наибольшие доли рынка в сегменте процессов с топологиями от ≥10 до <20 нм, причем подавляющее большинство этих мощностей используется для производства флэш-памяти NAND-типа и ДОЗУ, а также некоторых типов перспективных логических приборов и прикладных процессоров, производимых с 8/7-, 10- или 14-нм проектными нормами. Тайвань также контролирует значительную часть мощностей по производству ИС с топологиями от ≥10 до <20 нм, причем примерно половина из них приходится на мощности кремниевых заводов, а другая половина используется для производства ДОЗУ.

По мере масштабирования тенденции развития новейших процессов менялись, отрасль отходила от «исторических норм». Ответы на вопросы, что представляет собой поколение ИС и как измерить минимальную геометрию процесса, с каждым годом становяится все сложнее. Поэтому любые допущения, сделанные в отношении мощностей заводов по обработке пластин по новым технологическим процессам, могут оказать большое влияние на прогнозы, касающиеся мощностей по обработке пластин с использованием минимальных размеров топологических элементов.

К другим основным выводам, содержащимся в Global Wafer Capacity 2019–2023 report, можно отнести следующие.

В Южной Корее сконцентрирована наибольшая доля производственных мощностей, поддерживающих новейшие технологические процессы (с топологиями <28 нм), по сравнению с другими регионами или странами. Это неудивительно, так как ведущие корпорации страны (и мира), Samsung и SK Hynix, сосредоточены на производстве схем ДОЗУ высокой емкости и флэш-памяти, требующих использования передовых процессов.

На Южную Корею также приходится основная доля суммарных мощностей для этих самых передовых (<20 нм) процессов, – ​больше, чем у любого другого региона. При этом, что касается оборудования под логические процессы с этими топологиями, наибольшими долями оборудования обладают Тайвань, Северная Америка и Южная Корея.

В настоящее время мощности для изготовления ИС по новейшим (<28 нм) процессам в КНР полностью принадлежат иностранным корпорациям, (а именно – ​Samsung, SK Hynix, Intel и TSMC) и контролируются ими.

Самые большие доли мирового парка установленного оборудования по процессам в диапазонах от ≥28 до <65 нм и от ≥65 до <0,2 мкм приходятся на Тайвань. При этом наибольшие объемы прибыли крупнейших тайваньских (и мировых) кремниевых заводов – ​TSMC и UMC – ​генерируются продажами ИС поколений 28, 45/40 и 65 нм [1].

Тенденция наращивания производственных мощностей под новейшие технологические процессы хорошо просматривается на примере крупнейшего кремниевого завода – ​Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC). Эта корпорация осуществляет крупные инвестиции в наиболее современные технологии обработки пластин. Ожидается, что они будут демонстрировать высокую рентабельность, так как во второй половине 2019 г. продолжится наращивание выпуска 7-нм ИС.



Источник: IC Insights

Рисунок 2. Поквартальная динамика продаж TSMC в 2018–2019 гг.


На рис. 2 демонстрируется обновленный недавно прогноз поквартального дохода от продаж ИС в 2019 г. Отмечается два момента:

в I полугодии продажи TSMC были меньше, чем за аналогичное время 2018 г.;

по итогам II полугодия 2019 г. ситуация изменится – ​продажи за этот период по сравнению со I полугодием увеличатся на 32% (при этом продажи полупроводниковых приборов всей отрасли в целом за II полугодие 2019 г. увеличатся только на 10%).

Правда, годовой прирост будет скромнее – ​около 1%. Улучшение положения TSMC обуславливается выпуском новых 7-нм прикладных процессоров для смартфонов корпораций Apple и Huawei.

Доминирование TSMC на рынке кремниевых заводов можно проиллюстрировать следующим примером: ее продажи ИС, реализованных по технологиям с проектными нормами менее 40 нм по итогам 2019 г., окажутся в семь раз больше совокупных продаж следующих за ней GlobalFoundries, UMC и SMIC (22,9 млрд долл. против 3,2 млрд долл.). Крупнейший китайский кремниевый завод SMIC начал производство 28-нм ИС в IV кв. 2015 г., больше чем через три года после TSMC. Выйти на уровень рентабельности по своей новой технологии 14-нм FinFET-технологии SMIC планирует в IV кв. 2019 г. (и освоить 12-нм FinFET-технологию в 2020 г.) – ​опять-таки примерно через три года после внедрения TSMC подобных процессов.

В 2019 г. корпорация TSMC рассчитывает получить 66% доходов от продаж ИС, произведенных по производственным процессам с проектными нормами менее 40 нм. При этом доход от продаж 7-нм ИС составит 8,9 млрд долл. (рис. 3). На эти ИС придется около 26% общих продаж TSMC за 2019 г. (и 33% – ​за IV кв.).



Источник: TSMC, IC Insights

Рисунок 3. Поквартальные доходы TSMC от продаж 10-нм и 7-нм ИС в 2018–2019 гг.


Темпы, с которыми клиенты TSMC внедряют передовые технологические технологии, также ускорились. Для того, чтобы продажи 40–45-нм ИС достигли 20% от общего объема продаж, потребовалось восемь кварталов, для 28-нм процесса для достижения этого же уровня потребовалось пять кварталов, а для 7-нм процесса – ​только три квартала. Специалисты корпорации считают, что для 5-нм технологии для достижения уровня в 20% от общих продаж потребуется еще меньший срок. С этой целью TSMC планирует выделить больше средств на расширение возможностей своих передовых процессов [2].

Увеличение выпуска ИС основано на поставках необработанных кремниевых пластин, также обладающих своей динамикой. По данным Международной ассоциации поставщиков материалов и оборудования для полупроводниковой промышленности (SEMI), после небольшого спада отгрузок пластин в 2019 г. в дальнейшем их рост возобновится и в 2022 г. будет достигнут новый рекорд.

В соответствии с прогнозами, общие отгрузки необработанных пластин за период 2017–2022 гг. увеличатся более чем на 10% (см. таб-лицу).


Таблица

Динамика и прогноз отгрузок кремниевых пластин* в период 2017–2022 гг.

Отгрузки пластин

2017

2018

2019 (оценка)

2020 (прогноз)

2021 (прогноз)

2022 (прогноз)

Площадь, млн кв. дюймов

11,617

12,541

11,757

11,977

12,390

12,785

Прирост, %

9,8

8,0

–6,3

1,9

3,5

3,2

* Кремниевые пластины электронного качества – ​все полированные кремниевые пластины, включая чистые тестовые пластины и эпитаксиальные кремниевые пластины, поставляемые производителями конечным пользователям. В статистические данные не включаются неполированные или восстановленные пластины. Рассматриваемые пластины предназначены только для производства полупроводниковых приборов, продукция для гелиотехнических применений не учитывается.


В 2019 г. падение отгрузок необработанных пластин связано с избыточным накоплением производителями ИС товарно-материальных запасов и вялым спросом.

Кремниевые пластины – ​основной «строительный материал» для полупроводниковых приборов, которые, в свою очередь, представляют собой жизненно важные компоненты практически всех электронных товаров, включая компьютеры, телекоммуникационные продукты и бытовую электронику. Эти разработанные на высоком технологическом уровне тонкие круглые диски выпускаются в различных диаметрах (от 25,4 до 300 мм) и служат подложками, на которых формируется большинство полупроводниковых приборов или микросхем [3].


1. Davis Shannon. Wafer Capacity by Feature Size Shows Rapid Growth at <10nm. Semiconductor Digest, October 18, 2019: https://www.semiconductor-digest.com/2019/10/18/wafer-capacity-by-feature-size-shows-rapid-growth-at/

2. Davis Shannon. TSMC’s Leading-Edge Fab Investments Set Stage for Sale Surge in 2H19. Semiconductor Digest, October 9, 2019: https://www.semiconductor-digest.com/2019/10/09/tsmcs-leading-edge-fab-investments-set-stage-for-sale-surge

3. Davis Shannon. Total Wafer Shipments to Drop 6 Percent in 2019, Resume Growth in 2020, Set New High in 2022. Semiconductor Digest, September 30, 2019: https://www.semiconductor-digest.com/2019/09/30/total-wafer-shipments-to-drop‑6-percent-in‑2019-resume-growth-in‑2020-set-new-high-in‑2022/


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г. г.
Выпуск 23(6747) от 25 ноября 2021 г. г.