如何增加半导体产能利用率

2021-03-02 17:54:56

为了满足当前全球芯片短缺期间日益增长的需求，半导体行业正在大大提高其晶圆厂的产能利用率。该术语指在任何给定时间使用的总可用制造能力的百分比。然而，提高半导体容量的利用率需要时间。并不像“扳动开关”，一夜之间提高芯片产量那么简单。

当市场需求较高时，例如在当前周期性的市场复苏中，前端半导体制造设施或晶圆厂的产能利用率通常会超过80%，而一些个别晶圆厂的产能利用率可能高达90-100%。如下表所示，在过去两年中，行业整体晶圆厂利用率稳步提高，预计利用率将进一步提高，以满足2021年大部分时间的需求。更高的晶圆厂利用率将增加芯片产量，使整个行业充分满足日益增长的市场需求。

不幸的是，提高半导体容量的利用率需要时间，因为半导体的生产极其复杂。制造芯片的过程非常复杂，需要高度专业化的投资和设备才能在微尺度上实现所需的精度。仅在半导体硅晶片的整体制造中，就可能有多达1400个处理步骤(取决于处理的复杂性)。此外，每个过程步骤通常涉及使用各种高度复杂的工具和机器。简而言之，制造半导体非常困难，所以需要时间。

如何提高半导体容量的利用率？

那么为客户制造芯片需要多长时间呢？研究表明，晶圆厂为客户制造成品芯片可能需要长达26周的时间。主要原因如下：成品半导体晶圆的周期时间平均需要12周左右，而先进工艺可能需要14-20周。需要更多的时间——大约24周——来改进芯片制造工艺，以提高产量和产量。

然后，一旦制造过程完成，硅片上的半导体就需要经过称为后端组装、测试和封装(ATP)的最终生产阶段，然后芯片最终被制造出来，准备交付给制造商。最终客户。ATP可能还要6周才能完成。因此，客户可能需要长达26周的时间才能下单并收到最终产品。下表提供了芯片制造过程中所需的一些平均时间。

这最终意味着半导体行业正在短期内尽最大努力提高利用率，满足汽车行业乃至所有客户不断增长的需求。通过强迫谁得到芯片和谁没有芯片来迫使行业选择赢家和输家，并不能克服上述制造半导体的时间常数。

半导体行业拥有丰富的复杂供应链经验，能够成功应对当前需求环境的挑战。比如半导体公司除了提高利用率和产量外，还成立了指挥中心，协助最迫切的客户需求，与客户紧密合作，确保订单不翻倍。这些策略有助于在这个充满挑战的时期为客户提供最快、最有效的产品交付。

从长远来看，全球晶圆厂的总产能最终将需要增加，以满足仅通过提高利用率无法满足的芯片长期需求增长。因此，全球半导体行业正计划在制造业和R&D实现创纪录的投资水平，以满足未来几年的预期市场增长。