要理解为什么这个问题现在已经延续到第二年,以及为什么该行业急迫须要办理它并没有产生什么结果,请仔细看看为什么这统统都如此繁芜。
欧洲芯片供应商意法半导体是仅次于德国英飞凌的欧洲第二大法意半导系统编制造商,正在积极应对环球短缺问题。STM 正在向其位于意大利米兰附近的阿格拉特的新制造工厂或“晶圆厂”投资高达 30 亿美元。
但半导体工厂培植缓慢,本钱高昂,运营繁芜,与汽车制造商习以为常的大规模生产装置线比较,产量有限。阿格拉特也不例外。
汽车厂常日每周事情五天,生产两个班次,统共 10 个班次。如果汽车制造商须要通过增加夜班和周末班次来提高产量,这个数字可以增加到多达 21 个班次。
比较之下,STM 的芯片工厂已经或将要建成,一年 365 天,一天 24 小时运转,险些没有或根本没有提高产量的空间。
一个新的汽车工厂可以在两年内从破土动工到投产,并在短短六个月内达到满负荷生产。芯片厂的相同过程须要长达五年.虽然制造一辆汽车须要 15 到 30 个小时,但生产、包装和运送芯片到汽车制造商安装在汽车上须要五个月的韶光。
米兰附近的工厂拥有约 2,400 名员工,24/7 全天候运营。
这便是坏。
好是,为应对环球范围内的短缺,芯片制造商加快了投资步伐,以知足汽车行业的需求。这场危急迫使汽车制造商和芯片制造商之间进行更直接的沟通。它让人们认为芯片工厂该当能够供应能够知足更前辈技能需求的微芯片,这些汽车将完备或部分电动并不断连接。
巨额投资
台积电,或台积电,从6月开始培植亚利桑那州芯片厂。这家供应环球近四分之一芯片的公司操持在美国的新项目上投入 120 亿美元。但要到 2024 年才能开始生产芯片。据宣布,台积电现在也在谈论在德国建造新晶圆厂的可能性。
与此同时,韩国电子巨子三星目前正操持投资 170 亿美元在德克萨斯州新建一家芯片工厂。美国芯片制造商英特尔于 9 月破土动工,在亚利桑那州进行了 200 亿美元的芯片产能扩展。
为了改进芯片供应,STM 正在培植一个 12 英寸的晶圆厂,这将使供应商能够将每片晶圆的芯片数量增加 2.4 倍,同时提高工艺生产率。
STM 的制造和质量卖力人Orio Bellezza表示,新晶圆厂将严重依赖自动化,这将大大减少职员需求。在该行业陷入 2021 年短缺和供应线崩溃之前,该公司于 2018 年开始投资新工厂。STM 启动该项目是为了跟上需求的预测增长并提高其自身的制造效率。
构建阶段很长,而在 Agrate 中,它比平时更长。该工厂建在旧工业建筑首先必须迁居的地皮上。与大盛行干系的运营问题进一步导致了日程耽误。
培植阶段险些完成,新晶圆厂刚刚收到第一批机器,用于建造一个足球场那么大的所谓清洁室。清洁室是将硅晶片变成芯片的地方。
Bellezza 表示,第一块晶圆将于 2022 年第一季度末生产,批量生产将于 2022 年底开始。芯片在硅片中量产。单个晶圆包含多达 1,000 个芯片。
但是,须要更长的半导体认证流程的汽车客户将不得不等到 2023 年底才能重新工厂交付芯片。
然后,从 2024 年开始,STM 将开始扩建新工厂——根据未来的需求,将其 91,000 平方英尺的清洁室险些翻一番,达到 161,000 平方英尺。STM 估量扩展将持续到 2025 年或 2026 年。
自 2018 年以来,STM 的新晶圆厂一贯在培植中。
一旦 Agrate 的第一个生产阶段在 2024 年完成,工厂投资将达到 20 亿美元。Bellezza 表示,随着公司建立额外的生产模块以根据市场需求逐步增加产能,这一数字将会上升。
Bellezza 说,新晶圆厂将在第一阶段完备自动化,并雇佣 700 至 800 名操作员,然后在增加更多清洁室空间时雇佣更多工人。比较之下,STM 现有的晶圆厂拥有 1,400 名操作员,总劳动力为 2,400 人,包括质量、物流、掩护和一些生产职员。
但升级到 12 英寸晶圆厂并没有让汽车行业的其他产品需求得不到办理。STM 目前的 8 英寸晶圆厂生产用于安全气囊、导航系统和无钥匙进入的芯片。该晶圆厂的产出将包括用于汽车的仿照和射频产品芯片,以期减少因短缺而造成的积压。
小型化
令对更大容量的追求感到困惑的一点是,芯片客户正朝着两个相互抵牾的方向努力。
对付消费电子和个人电脑行业,改变芯片生产的两个关键成分是小型化和提高效率。但对付汽车客户而言,关键成分是利用寿命和在极度条件下运行的能力。这便是为什么欧洲的汽车芯片生产份额高于天下其他地区,却没有小型化领域的晶圆厂(即低于 10 纳米)的部分缘故原由。纳米即是十亿分之一米,数字越小越好,由于中心处理单元的晶体管之间的间隔越小,效率越高。
STM 最前辈的工厂是位于法国 Crolles 的 28 纳米晶圆厂,在该工厂生产用于多种汽车运用的芯片,包括用于 Mobileye 的视觉处理器和下一代微掌握器。
STM 的汽车客户并没有哀求它制造具有 10 纳米或以下纳米能力的晶圆厂,但确实存在对这种专业知识水平的需求。目前,STM的欧洲本土市场还没有。