Escasez mundial de obleas y contramedidas

En los últimos años, la oferta y la demanda mundial de obleas está desequilibrada y la escasez de obleas de 200 mm continuará durante varios años. Los cinco principales productores de obleas del mundo (SEH de Japón, Sumco, Siltronic de Alemania, GlobalWafter de Taiwán y SK Siltron de Corea del Sur) han invertido miles de millones de dólares en nuevos equipos de obleas el año pasado y representan el 90 por ciento del mercado, con los últimos Las plantas de obleas no comenzarán a producir hasta 2024. Hoy en día, los radares para automóviles, los MEMS para electrodomésticos, los teléfonos móviles 5G, etc., que utilizan una gran cantidad de chips fabricados con obleas de 200 mm, su producción es pequeña y su fabricación es compleja. Sin embargo, la fabricación de obleas no se rige por la Ley de Moore.

Debido a la gran demanda actual de obleas de 300 mm, la capacidad relativa es escasa y el precio de las obleas ha aumentado. Según Dan Tracy, director de investigación de mercado de Techcet, los envíos de obleas crecieron un 14% en 2021. Los envíos de obleas de 300 mm superaron el 13% y los envíos de obleas de 200 mm superaron el 15%. Se espera que los envíos totales crezcan alrededor del 6% en 2022.

Los ingresos del mercado general del silicio (incluidas las obleas SOI) crecieron un 14,5% y crecerán otro 10% en 2022, alcanzando un máximo de 15.500 millones de dólares. Esta es la primera vez en más de 10 años que la industria de las obleas logra dos años consecutivos de crecimiento de dos dígitos. Sin embargo, este aumento se debió principalmente al aumento de los precios de las obleas, más que a una mayor producción de productos distintos de las obleas. La demanda de obleas de 300 mm en 2022 será de unas 7200 obleas por mes (ppm). Pero hasta 2024, incluso funcionando al 100 por ciento, la capacidad total de producción de obleas de 300 mm será aproximadamente un 10 por ciento menor que la demanda. Como resultado, se han asignado algunos clientes, especialmente proveedores de segundo nivel. Al mismo tiempo, no faltan chips basados ​​en obleas de carburo de silicio (SiC) en pequeña escala y en rápido crecimiento. Pero si la demanda va como se espera, también les llegará una escasez de obleas. Los dos mayores proveedores de obleas, la japonesa SEH y Sumco, representan en conjunto más del 50% del mercado.

Se están realizando fuertes inversiones en capacidad para obleas de 300 mm, pero aun así, la demanda seguirá superando a la oferta y es probable que la oferta siga siendo escasa en los próximos años. Los requisitos para las obleas de 300 mm son diversos. No se trata sólo de teléfonos inteligentes. También incluye centros de datos, automóviles, computadoras personales, inteligencia artificial, productos industriales, bienes de consumo y más. Los teléfonos inteligentes siguen siendo un importante impulsor de las obleas de 300 mm, pero la demanda de más chips para centros de datos y automóviles está creciendo a medida que cambia la industria.

GlobalWafers, el tercer proveedor de obleas del mundo, tenía previsto adquirir Siltronic. Originalmente estaba previsto que el acuerdo se cerrara en enero de 2022, pero se descarriló después de que fracasara la aprobación del gobierno. GlobalWafers dijo que los aproximadamente 5 mil millones de dólares que reservaron para la adquisición de Siltronic se utilizarán para la expansión de la capacidad. Al mismo tiempo, Siltronic está operando a plena capacidad y continúa adelante con su inversión de 2 mil millones de euros en su nueva fábrica de 300 mm "FabNext" en Singapur. La planta de Siltronic en Friburgo, Alemania, está construyendo un nuevo taller de producción de cristal, y SK Siltron, de Corea del Sur, también está invirtiendo fuertemente en la fabricación de obleas de 300 mm. En marzo de 2022, la empresa anunció una inversión de aproximadamente 1.200 millones de dólares para construir una fábrica en el Parque Industrial Nacional 3D Fumei.

El mercado de obleas de 300 mm es escaso y puede disminuir ligeramente en 2024. Pero las obleas de 200 mm seguirán escaseando. Ajit Manocha, presidente y director ejecutivo de SEMI, dijo: "Los fabricantes de obleas agregarán 25 nuevas líneas de producción de 200 mm durante un período de cinco años para ayudar a satisfacer la creciente demanda de aplicaciones como 5G, automoción y dispositivos de Internet de las cosas (IoT). Estos Los dispositivos dependen de dispositivos como circuitos integrados (ICS) analógicos, de administración de energía y de controladores de pantalla, MOSFET, unidades de microcontrolador (MCUS) y sensores. Aunque el proveedor finlandés de obleas Oketic ha anunciado una ampliación de su capacidad de producción de obleas de 200 mm, todavía no es suficiente para satisfacer las necesidades del mercado. Los clientes de Oketic utilizan sus obleas para chips en teléfonos inteligentes, dispositivos portátiles, electrónica automotriz, control de procesos industriales y aplicaciones médicas, Internet de las cosas y diversas soluciones para mejorar el uso y la eficiencia de la energía. SEMI informa que las fábricas representarán más del 50% de la capacidad global de fábricas de 200 mm este año, las fábricas analógicas representarán el 19% y las plantas discretas/eléctricas representarán el 12%. A nivel regional, China liderará el mundo en 2022 con una participación del 21 por ciento de 200 millones de metros cúbicos de capacidad, seguida por Japón con un 16 por ciento, Taiwán y Europa/Oriente Medio con un 15 por ciento cada uno. En cuanto a la escasez de obleas de 200 mm, Samuel T. Wang, vicepresidente de investigación, tecnología y proveedores de servicios de Gartner, concluyó: "No se vislumbra un final". "China puede ser la única solución".

En la actualidad, al menos una docena de proveedores de obleas en China han crecido rápidamente y están fijando objetivos agresivos para sus proveedores de obleas. Aunque es necesario mejorar la calidad, ya hay proveedores que ofrecen obleas de 200 mm y 300 mm adecuadas para la producción de 90 nm. Incluyen ESWIN, Hangzhou Semiconductor Wafer Co., LTD. (parte de Nippon Steel Group), NSIG (National Silicon Industry Group), que es inversor en Soitec, oketic, ZingSemi y Simgui, este último colabora con Soitec para producir obleas RF-SOI, etc.), Chongqing Advanced Silicon Technology Co. ., LTD. (" AST ") y Nanjing Guosheng Electronics Co., LTD.

Lo que China realmente está impulsando es el negocio de los semiconductores compuestos. Las obleas de carburo de silicio (SiC) se utilizan en el mercado de aplicaciones de energía y puede haber una cierta escasez de suministro en la actualidad. Las obleas de carburo de silicio son mucho más lentas, consumen más energía y son más caras de fabricar que las obleas de silicio. Las obleas (lingotes) de SiC suelen tardar semanas en crecer en hornos que son dos veces más calientes que las obleas de silicio, producen sólo unas 50 obleas por oblea, tienen pérdidas de rendimiento en el rango del 30% y cuestan entre 20 y 50 veces más que las obleas de silicio. Pero debido a la promesa de los chips de SiC para resolver la ansiedad por la autonomía de los vehículos eléctricos (y otros desafíos relacionados con la energía), el SiC es actualmente una fuente de competencia creciente. Para ello, Wolfspeed, líder en SiC, acaba de abrir la planta de carburo de silicio más grande del mundo en el norte del estado de Nueva York y está ampliando su planta de materiales en Carolina del Norte. Al mismo tiempo, el fabricante de obleas SOI, Soitec, está desarrollando activamente la tecnología Smart Cut para obtener 10 veces más obleas de SiC de lo que es posible actualmente. La primera producción de su nueva planta de obleas se espera para la segunda mitad de 2023.

Cuando hay una escasez grave en la industria de los chips, todos los sectores pueden sentir la escasez. Las empresas están acumulando equipos, materiales e incluso equipos de fabricación. Sólo después de que la industria de los chips haya cerrado el círculo de todo el ecosistema podrán finalmente tener lugar negociaciones serias y productivas. Todos los participantes de la cadena de suministro obtienen la visibilidad y la confianza que necesitan para beneficiarse unos de otros. De lo contrario, la industria corre el riesgo de caer en una crisis cada vez más profunda.

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