การขาดแคลนแผ่นเวเฟอร์ทั่วโลกและมาตรการรับมือ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุปสงค์และอุปทานของเวเฟอร์ทั่วโลกไม่สมดุล และการขาดแคลนเวเฟอร์ขนาด 200 มม. จะยังคงดำเนินต่อไปอีกหลายปี ผู้ผลิตเวเฟอร์ห้าอันดับแรกของโลก ได้แก่ SEH ของญี่ปุ่น, Sumco, Siltronic ของเยอรมนี, GlobalWafter ของไต้หวัน และ SK Siltron ของเกาหลีใต้ ได้ลงทุนหลายพันล้านดอลลาร์ในอุปกรณ์เวเฟอร์ใหม่ในปีที่ผ่านมา และคิดเป็น 90 เปอร์เซ็นต์ของตลาด โดยล่าสุด โรงงานเวเฟอร์ที่ยังไม่กำหนดเริ่มการผลิตจนถึงปี 2024 ในปัจจุบัน เรดาร์รถยนต์ MEMS สำหรับเครื่องใช้ในบ้าน โทรศัพท์มือถือ 5G ฯลฯ ซึ่งใช้ชิปจำนวนมากที่ทำจากเวเฟอร์ 200 มม. ผลผลิตมีขนาดเล็กและการผลิตมีความซับซ้อน อย่างไรก็ตาม การผลิตแผ่นเวเฟอร์ไม่ได้อยู่ภายใต้กฎของมัวร์

เนื่องจากความต้องการเวเฟอร์ขนาด 300 มม. ในปัจจุบันมีความต้องการอย่างมาก ความจุสัมพัทธ์จึงคับแคบ และราคาของเวเฟอร์ก็เพิ่มขึ้น ตามที่ Dan Tracy ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยตลาดของ Techcet ระบุว่าการจัดส่งเวเฟอร์เพิ่มขึ้น 14% ในปี 2021 การจัดส่งเวเฟอร์ขนาด 300 มม. เกิน 13% และการจัดส่งเวเฟอร์ 200 มม. เกิน 15% การจัดส่งทั้งหมดคาดว่าจะเติบโตประมาณ 6% ในปี 2565

รายได้สำหรับตลาดซิลิคอนโดยรวม (รวมถึงเวเฟอร์ SOI) เพิ่มขึ้น 14.5% และจะเติบโตอีก 10% ในปี 2565 สูงสุดที่ 15.5 พันล้านดอลลาร์ นี่เป็นครั้งแรกในรอบกว่า 10 ปีที่อุตสาหกรรมเวเฟอร์มีการเติบโตเป็นเลขสองหลักติดต่อกันถึงสองปี อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นนี้มีสาเหตุหลักมาจากราคาเวเฟอร์ที่สูงขึ้น มากกว่าการผลิตที่ไม่ใช่เวเฟอร์ที่สูงขึ้น ความต้องการเวเฟอร์ขนาด 300 มม. ในปี 2565 จะอยู่ที่ประมาณ 7,200 เวเฟอร์ต่อเดือน (wpm) แต่จนถึงปี 2024 แม้จะดำเนินงานที่ 100 เปอร์เซ็นต์ กำลังการผลิตรวมของเวเฟอร์ขนาด 300 มม. ก็จะน้อยกว่าความต้องการประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ เป็นผลให้ลูกค้าบางส่วนได้รับการจัดสรร โดยเฉพาะผู้ขายระดับที่สอง ในขณะเดียวกัน ก็ไม่มีปัญหาการขาดแคลนชิปที่ใช้เวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ในขนาดเล็กและเติบโตอย่างรวดเร็ว แต่หากความต้องการเป็นไปตามที่คาดไว้ ก็จะเกิดการขาดแคลนเวเฟอร์สำหรับพวกเขาเช่นกัน ซัพพลายเออร์เวเฟอร์รายใหญ่ที่สุดสองราย ได้แก่ SEH และ Sumco ของญี่ปุ่น รวมกันคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 50% ของตลาด

กิจกรรมที่จะลงทุนอย่างมากในด้านกำลังการผลิตสำหรับเวเฟอร์ขนาด 300 มม. ยังคงดำเนินต่อไป แต่ถึงกระนั้น ความต้องการก็ยังคงมีมากกว่าอุปทาน และอุปทานก็มีแนวโน้มที่จะยังขาดแคลนในปีต่อๆ ไป ข้อกำหนดเวเฟอร์ 300 มม. นั้นมีความหลากหลาย มันไม่ใช่แค่สมาร์ทโฟนเท่านั้น นอกจากนี้ยังรวมถึงศูนย์ข้อมูล รถยนต์ คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ปัญญาประดิษฐ์ ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม สินค้าอุปโภคบริโภค และอื่นๆ สมาร์ทโฟนยังคงเป็นตัวขับเคลื่อนสำคัญของเวเฟอร์ขนาด 300 มม. แต่ความต้องการศูนย์ข้อมูลและชิปในยานยนต์เพิ่มมากขึ้นตามการเปลี่ยนแปลงของอุตสาหกรรม

GlobalWafers ซึ่งเป็นซัพพลายเออร์เวเฟอร์รายใหญ่อันดับสามของโลกได้วางแผนที่จะซื้อกิจการ Siltronic ข้อตกลงดังกล่าวเดิมมีกำหนดปิดในเดือนมกราคม พ.ศ. 2565 แต่ต้องหยุดชะงักหลังจากการอนุมัติของรัฐบาลล้มเหลว GlobalWafers กล่าวว่าเงินประมาณ 5 พันล้านดอลลาร์ที่พวกเขาจัดสรรไว้สำหรับการซื้อกิจการ Siltronic จะถูกนำมาใช้เพื่อขยายกำลังการผลิต ในเวลาเดียวกัน Siltronic ดำเนินการอย่างเต็มกำลังการผลิต และยังคงเดินหน้าต่อไปด้วยการลงทุน 2 พันล้านยูโรในโรงงานผลิต 300 มม. "FabNext" ใหม่ในสิงคโปร์ โรงงาน Freiburg ของ Siltronic ในเยอรมนีกำลังสร้างเวิร์กช็อปการผลิตคริสตัลแห่งใหม่ และ SK Siltron ของเกาหลีใต้ก็ลงทุนอย่างหนักในการผลิตเวเฟอร์ขนาด 300 มม. ในเดือนมีนาคม ปี 2022 บริษัทได้ประกาศการลงทุนประมาณ 1.2 พันล้านดอลลาร์เพื่อสร้างโรงงานที่ Fumei National 3d Industrial Park

ตลาดเวเฟอร์ขนาด 300 มม. ขาดแคลนและอาจผ่อนคลายลงเล็กน้อยในปี 2024 แต่เวเฟอร์ขนาด 200 มม. จะยังคงขาดแคลนต่อไป อาจิต มโนชา ประธานและซีอีโอของ SEMI กล่าวว่า "ผู้ผลิตเวเฟอร์จะเพิ่มสายการผลิตขนาด 200 มม. ใหม่ 25 สายการผลิตในช่วงระยะเวลาห้าปี เพื่อช่วยตอบสนองความต้องการแอปพลิเคชันที่เพิ่มขึ้น เช่น 5G ยานยนต์ และอุปกรณ์ Internet of Things (IoT) สิ่งเหล่านี้ อุปกรณ์ต่างๆ อาศัยอุปกรณ์ต่างๆ เช่น อนาล็อก การจัดการพลังงาน และวงจรรวมไดรเวอร์จอแสดงผล (ics), MOSFET, ไมโครคอนโทรลเลอร์ยูนิต (MCUS) และเซ็นเซอร์" แม้ว่า Oketic ซึ่งเป็นซัพพลายเออร์เวเฟอร์ของฟินแลนด์ได้ประกาศขยายกำลังการผลิตเวเฟอร์ขนาด 200 มม. แต่ก็ยังไม่เพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการของตลาด ลูกค้าของ Oketic ใช้เวเฟอร์สำหรับชิปในสมาร์ทโฟน อุปกรณ์พกพา อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์ การควบคุมกระบวนการทางอุตสาหกรรมและการใช้งานทางการแพทย์ อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง และโซลูชั่นต่างๆ เพื่อปรับปรุงการใช้พลังงานและประสิทธิภาพ SEMI รายงานว่าโรงงานจะคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 50% ของกำลังการผลิตโรงงานขนาด 200 มม. ทั่วโลกในปีนี้ โรงงานแบบอะนาล็อกจะมีสัดส่วน 19% และโรงงานแบบแยก/แบบจ่ายไฟจะมีสัดส่วน 12% เมื่อพิจารณาในระดับภูมิภาค จีนจะเป็นผู้นำโลกในปี 2565 ด้วยส่วนแบ่งร้อยละ 21 ของกำลังการผลิต 200 ล้านลูกบาศก์เมตร ตามด้วยญี่ปุ่นร้อยละ 16 ไต้หวันและยุโรป/ตะวันออกกลางอย่างละ 15 เปอร์เซ็นต์ ในส่วนของการขาดแคลนเวเฟอร์ขนาด 200 มม. ซามูเอล ที. หวัง รองประธานฝ่ายวิจัย เทคโนโลยี และผู้ให้บริการของ Gartner สรุปว่า "ไม่มีทางสิ้นสุดที่รออยู่" “จีนอาจเป็นทางออกเดียว”

ในปัจจุบัน ซัพพลายเออร์เวเฟอร์อย่างน้อยหลายสิบรายในจีนได้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและกำลังตั้งเป้าหมายเชิงรุกสำหรับซัพพลายเออร์เวเฟอร์ของตน แม้ว่าจะต้องปรับปรุงคุณภาพ แต่ก็มีผู้จำหน่ายที่นำเสนอเวเฟอร์ขนาด 200 มม. และ 300 มม. ที่เหมาะสำหรับการผลิต 90 นาโนเมตรอยู่แล้ว ได้แก่ ESWIN, Hangzhou Semiconductor Wafer Co., LTD. (ส่วนหนึ่งของ Nippon Steel Group), NSIG (National Silicon Industry Group) ซึ่งเป็นนักลงทุนใน Soitec, oketic, ZingSemi และ Simgui, หลังร่วมมือกับ Soitec เพื่อผลิต RF-SOI เวเฟอร์ ฯลฯ), Chongqing Advanced Silicon Technology Co ., บจก. (" AST ") และ Nanjing Guosheng Electronics Co., LTD.

สิ่งที่จีนกำลังขับเคลื่อนอย่างแท้จริงคือธุรกิจเซมิคอนดักเตอร์แบบผสม เวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ใช้ในตลาดแอพพลิเคชั่นด้านพลังงาน และอาจขาดแคลนอุปทานในปัจจุบัน เวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์ช้ากว่ามาก ใช้พลังงานมากกว่า และมีราคาแพงกว่าในการผลิตมากกว่าเวเฟอร์ซิลิคอน โดยทั่วไปเวเฟอร์ SiC (แท่ง) ใช้เวลาหลายสัปดาห์ในการเจริญเติบโตในเตาเผาที่ร้อนเป็นสองเท่าของเวเฟอร์ซิลิคอน โดยผลิตเวเฟอร์ได้เพียงประมาณ 50 เวเฟอร์ต่อเวเฟอร์ มีการสูญเสียผลผลิตในช่วง 30% และมีราคาสูงกว่าเวเฟอร์ซิลิคอน 20-50 เท่า แต่เนื่องจากคำมั่นสัญญาของชิป SiC ในการแก้ปัญหาความวิตกกังวลเกี่ยวกับยานพาหนะไฟฟ้า (และความท้าทายอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับพลังงาน) ปัจจุบัน SiC จึงเป็นที่มาของการแข่งขันที่เพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้ Wolfspeed ผู้นำ SiC จึงเพิ่งเปิดโรงงานซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกทางตอนเหนือของรัฐนิวยอร์ก และกำลังขยายโรงงานวัสดุในนอร์ธแคโรไลนา ในเวลาเดียวกัน Soitec ผู้ผลิตเวเฟอร์ SOI กำลังพัฒนาเทคโนโลยี Smart Cut อย่างแข็งขัน เพื่อให้ได้เวเฟอร์จากเวเฟอร์ SiC มากกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบันถึง 10 เท่า คาดว่าจะเริ่มการผลิตครั้งแรกของโรงงานเวเฟอร์แห่งใหม่ล่าสุดในช่วงครึ่งหลังของปี 2566

เมื่อเกิดการขาดแคลนอย่างรุนแรงทั่วทั้งอุตสาหกรรมชิป ทุกภาคส่วนสามารถรู้สึกถึงการขาดแคลนได้ บริษัทต่างๆ กำลังสะสมอุปกรณ์ วัสดุ และแม้แต่อุปกรณ์การผลิต หลังจากที่อุตสาหกรรมชิปปิดวงจรของระบบนิเวศทั้งหมดแล้วเท่านั้น การเจรจาที่จริงจังและมีประสิทธิผลจึงเกิดขึ้นได้ในที่สุด ผู้เข้าร่วมทั้งหมดในห่วงโซ่อุปทานจะได้รับการมองเห็นและความไว้วางใจที่พวกเขาต้องการเพื่อสร้างผลกำไรจากกันและกัน มิฉะนั้นอุตสาหกรรมอาจเสี่ยงที่จะตกอยู่ในวิกฤติที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น

Fountyl Technologies PTE Ltd มุ่งเน้นไปที่อุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ผลิตภัณฑ์หลัก ได้แก่: Pin chuck, หัวจับเซรามิกที่มีรูพรุน, เอฟเฟกต์ปลายเซรามิก, คานสี่เหลี่ยมเซรามิก, แกนหมุนเซรามิก ยินดีต้อนรับสู่การติดต่อและการเจรจา！