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從PMIC缺貨看到的

2020-11-30
來源:半導體行業(yè)觀察
關鍵詞: PMIC CPU 芯片

  每次iPhone有新品發(fā)布,總會有人立即分解。每當有新品發(fā)布,率先入手,分解并逐一查看里面采用了哪些部件并公布在“Teardown(分解)”這一網(wǎng)站上。

  在以半導體為首的電子零部件行業(yè),這是慣用做法,由于互聯(lián)網(wǎng)的普及,在這些信息公布之前,新品就已經(jīng)在各家公司的實驗室分解。對于電子產(chǎn)品行業(yè)的相關人士來講,下面的信息至關重要。

  采用主CPU的客戶的工程小組是如何靈活運用CPU的特性、性能,并如何進行基板設計的(尤其是導熱設計、Air Flow等),了解這些有助于新品的研發(fā)。

  從DRAM、Flash等必須品的品牌可以如實地了解如今競爭對手企業(yè)的水平。假如某個廠家發(fā)生了嚴重的供給不足問題,也可以了解被誰家的產(chǎn)品取代了。

  尤其是有關設計的BOM(Bills Of Materials:零部件表),是決定各零部件市場價格的重要指標。

  分解了最近蘋果發(fā)布的iPhone12后,并公開了其內(nèi)部采用的零部件。果然吸引人眼球的還是作為主CPU的A14、5G 調(diào)制解調(diào)芯片、有機EL顯示屏等產(chǎn)品,近期有新聞指出,由于近期的功率元件的供給不足問題,iPhone 12的生產(chǎn)停滯。不管搭載的CPU有多么高端,少一個不起眼的功率元件,也無法組裝成最終產(chǎn)品。

  功率元件領域的經(jīng)驗

  筆者在半導體領域的大部分經(jīng)驗源于在AMD銷售LSI產(chǎn)品,后來又銷售了五年的硅晶圓,后來筆者又積累了很多有關半導體供應鏈的經(jīng)驗。其中,對筆者而言,新的體驗是以功率MOSFET為代表的功率元件行業(yè)的經(jīng)驗。

  最近的功率元件的技術潮流主要是面向于SiC(碳化硅)、GaN(氮化鎵)等新材料,但大部分市場還是由硅占據(jù)。日本半導體企業(yè)已經(jīng)徹底放棄LSI,而功率半導體還健在,大部分的日本功率半導體廠家在采用了6\8英寸晶圓的Fab里生產(chǎn)各式各樣的元件。

  筆者曾在AMD積累了大量的有關高性能CPU、大容量存儲半導體行業(yè)的經(jīng)驗,然而由于功率元件領域的技術不同于其他,因此開始的時候相當“迷惑”。LSI的制程大致如下:多采用12英寸晶圓,且使用硅晶圓的表面做成由幾億個晶體管組成的復雜線路,在對線路進行細微加工,制成LSI;而功率元件與之不同,大部分功率元件廠家(除去一部分大型廠家)都采用6/8英寸晶圓,且硅的性能直接與元件本身的性能掛鉤。

  由于在生產(chǎn)硅錠(Silicon Ingot)時注入的少量不純物的種類、電阻值、氧濃度、生命周期等硅材料的物性都是重要的指標,且提交給客戶的規(guī)格書涉及很多復雜詳細的技術信息,因此對于僅有銷售、市場營銷經(jīng)驗的筆者而言是十分困難的。結(jié)果,筆者連一份規(guī)格書也沒有做出來,全部拜托給了技術部。

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  硅表面的電阻值的均一性是十分重要的指標。

 ?。▓D片出自:筆者收藏)

  如今,外延(Epitaxy)的處理能力左右著供應鏈

  對于功率元件的生產(chǎn)而言,不可或缺的一個重要工序是“外延(Epitaxy)工序”,通過正確地“外延生長”,以及在高溫“外延爐”內(nèi)對襯底(Bulk Wafer,進行高純度鏡面研磨后)的表面噴射硅烷(Silane Gas)等氣體并成膜,使元件的高速化、高耐壓化、高信賴性成為可能。

  能否精確地完成以上工藝直接關系到功率元件的性能、良率。但是,以上這個工藝花費大量的功夫和時間,大部分情況下,晶圓提供方很難提出一個滿足成本的合理價格。筆者認為,由于新晶圓的認證需要花費較長的時間,因此對晶圓銷售方來說也不是盈利性高的業(yè)務。近期由于功率元件的緣故,筆者比較關注下記信息。

  Apple的最新品iPhone12的生產(chǎn)因功率元件供給不足而停滯。

  臺灣的大型智能手機半導體解決方案公司-—Media Tek收購了原英特爾持有的功率技術部門-—“Enpirion”。

  為增強功率元件的供給,作為Fabless的Media Tek購入了價值約16億新臺幣的生產(chǎn)設備,并借給其Foundry合作伙伴---PowerChip(新聞中雖沒有明確的記錄,筆者推測此次購入的設備中包含“外延爐”。)

  ASM產(chǎn)的單片式外延爐。

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  (圖片出自:筆者收藏)

  據(jù)新聞報道稱,英特爾的Enpirion部門原是收購FPGA廠家--Altera時附帶收購的,結(jié)果也沒有實現(xiàn)盈利。新聞報道大概是想強調(diào)功率半導體業(yè)務的難做程度。通過為智能手機的半導體提供解決方案而正在風頭上的Media Tek的未來究竟如何呢?我們拭目以待。

  實際上,半導體供應鏈涉及很多材料、設備、技術、工藝,關鍵領域的關鍵零件的供給問題對于最終產(chǎn)品的生產(chǎn)至關重要。

  實現(xiàn)高速化、節(jié)能化等附加值的產(chǎn)品將會成為未來電子技術的趨勢,因此未來功率元件的價值也會越來越高。

  臺積電躍躍欲試

  電源管理芯片(PMIC)緊到不行,供應鏈消息傳出,臺積電決定親自出馬,從第三代半導體新材料GaN(氮化鎵),擴充產(chǎn)能,甚至采用專利授權(quán)方式,從GaN快充切入,除解決電源芯片管理短缺的需求,市場也傳出可能顯示Apple正在考慮未來將轉(zhuǎn)進GaN快充方案。

  今年面臨疫情、華為囤貨,8吋晶圓代工和封測產(chǎn)能吃緊,加上下游電子需求反彈,多校加乘因素,讓電源管理芯片供不應求的現(xiàn)象遲遲無法紓解。

  為擴大PMIC產(chǎn)品線,IC設計廠聯(lián)發(fā)科透過子公司立锜,以8500萬美元收購英特爾(Intel)旗下Enpirion電源管理芯片產(chǎn)品線,美國模擬IC大廠ADI更斥資210億美元購并Maxim Integrated。

  電源管理芯片強勁需求成為近期產(chǎn)業(yè)的燃眉之急,最上游的晶圓代工龍頭也有相關因應,供應鏈消息指出,近期臺積電買了Aixtron的機臺放進晶電的竹南工廠,以專利授權(quán)的方式給晶電代工GaN的快充產(chǎn)品。

  臺積電今年開始小量提供6吋GaN晶圓代工服務,但目前臺積電GaN的產(chǎn)線已滿載,現(xiàn)在電源相關的需求太過強勁,急單加量都加不進去。

  電源管理迎來產(chǎn)業(yè)旺季,連帶也將帶動快充技術興起,因5G智能機為提高電池續(xù)航,具輕薄短小、高轉(zhuǎn)換效率的氮化鎵(GaN)技術被多應用在Type-C接口快充充電器,市場預期明年將逐步成為市場主流。

  供應鏈也指出,目前GaN快充技術都是中國手機品牌在使用,因為今年Apple iPhone 12將不再隨機附贈充電器,后續(xù)可能將帶動更多ODM/OEM廠跟進,也有聽說Apple也在考慮要轉(zhuǎn)到GaN的方案,快充市場有望快速起飛。

 


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