老舊生產線的管理對于中國半導體業(yè)有十分重要的意義,因為生產線中設備的平均使用壽命在15年左右,不能一勞永逸長遠使用下去,所以總是會面臨備件與服務以及設備的更新?lián)Q代問題。在半導體業(yè)中實際上尚需要200mm生產線甚至小于200mm生產線用來生產模擬、混合信號及功率器件。據SemicoResearch的近期報告顯示,全球硅片消耗有39%采用200mm生產線,9%是小于200mm生產線。從技術節(jié)點看,有近50%采用130nm及以上技術。
作為老舊生產線的經理,必須有能力來平衡工藝技術、產品出貨時間及制造成本。目前絕大部分的設備制造商關注更多的是生產300mm設備,甚至在研發(fā)450mm設備,已經很少關注200mm及以下設備,然而實際上全球那么多老舊生產線仍需要包括技術、備件與服務方面的支持。
二手300mm設備市場增長帶來挑戰(zhàn)
對于老舊生產線管理者來說,一個關鍵問題是如何升級生產線工藝及適時地擴充產能。
全球二手設備市場逐年增長,2013年可達30億美元規(guī)模。據筆者的判斷,可能不包括光刻機在內。因為僅ASML一家,它的季度銷售額中有約25%來自翻新設備,2012年銷售額達47億歐元,單項二手光刻機設備的年銷售額就達12.5億歐元。
如果依2004年為300mm硅片的導入時間點,至今已有10年歷史,全球硅片產能中300mm占比已達61%。從二手設備市場來看,由于二手設備的轉移時間大多在設備使用15年左右,因此近期全球300mm生產線的二手設備銷售已經開始,但是尚不會太多??梢钥隙ㄈ?strong>硅片產能中有近40%用在存儲器制造中,所以相對存儲器生產線中設備的轉移會更加活躍。
另外,由于二手設備市場的供應商開始專業(yè)化,并提供全面服務包括售后服務,因此許多國際大廠如TI、格羅方德、意法半導體、美信等IDM及代工廠都在使用二手設備,意味著采購二手設備是一種市場需求,并不表示技能的差異性。
對于老舊生產線的管理者來說,面臨的一個關鍵問題是如何升級生產線工藝及適時地擴充產能。因此在購買新設備或是采用翻新的、有質量保證的二手設備之間需要作出最佳的選擇。二手設備的價格通常相比新的設備價格會低20%~30%,它與設備的使用年數、目前狀況、可用度等相關。但是在有些情況下,那些頂級OEM設備制造商已經停止供應200mm設備,包括服務。從生產線上的工程師角度來講,不管是新的設備或是二手設備,他們關心的是是否能生產出合格產品,在高成品率下有利潤,可實現(xiàn)高性價比。同樣,對于供貨時間、安裝與驗收等要求是盡可能保證迅速到位。
因此對于二手設備供應商來說,必須十分清楚庫存內設備的現(xiàn)狀,包括數據、設備的基線。它們可能在全球各地的倉庫中存放一定種類的設備,可以方便地提供給客戶。同樣二手設備供應商必須提供相應的專家,能夠解釋每類設備在各個型號之間的差異性,來幫助客戶做出正確的選擇。舉個例子,200mm設備的原始指標是可用于180nm生產線,但是實際上可以輕松地擴展到130nm生產線。
備件選擇需專業(yè)咨詢服務
備件的供應需要有各類專業(yè)人員,清楚各類設備的改型以及備件的更新情況,此類專業(yè)的咨詢服務十分重要。
在SemicoResearch有關老舊生產線的報告中指出,對于芯片制造商、OEM以及二手設備供應商來說,它們最頭痛的問題是如何找到可更換的備件,提供合理的價格以及詳實的設備文件,包括部件明細及設備的電路與布線資料等,以及如何準確告知客戶那類部件已經改型或者停止供貨。
此外,OEM會采用二級分銷商的備件,導致備件的庫存失去控制。為此,有一個工業(yè)組織fabowner協(xié)會開展了一項網絡服務,把短缺的備件序號放到網上,以便各方協(xié)調來解決。近年來二手設備交易增長,如TI購買奇夢達的300mm設備,并進行轉換改造,由生產存儲器變成生產模擬RF的生產線。
總之,備件的供應需要有各類專業(yè)人員,它們清楚各類設備的改型以及備件的更新情況,甚至不同供應商之間可能的更迭情況,所以此類專業(yè)的咨詢服務十分重要。
需混合模式迎接后摩爾定律
在60nm產品中許多工藝可以采用二手設備如CMP、CVD、干濕法腐蝕等。
”混合模式”是指在一條生產線中如果有180臺二手設備,占總設備臺數的67%,可以延伸到60nm技術,那其中有10臺左右的設備要更新,以及要采用82臺新的設備(30%),來滿足更細小尺寸與最新技術的需要。
某些金屬層和NWell和PWell離子注入機可以用二手設備,而要求精細圖形的其它層則要求新的設備,有些工藝則可混合使用新舊及翻新設備。在60nm產品中許多工藝可以采用二手設備如CMP、CVD、干濕法腐蝕以及3DIC的互連和封裝線等。
在半導體業(yè)中老舊生產線的管理需要擁有非常專業(yè)知識的人才,盡管二手設備的價格可能低于新設備30%左右,可節(jié)省很大的支出,但同時也蘊含極大的風險。國內已有這樣的先例,由于一味追求節(jié)省投資,采用了多個廠商供應的二手設備,結果在設備發(fā)生故障時,由于缺乏人力與備件等有效的支持,導致整條生產線喪失基線,不能正常運轉。要重新實現(xiàn)正常生產需花費更多資金,反而得不償失。
權衡選購二手設備
認識二手設備需要有個過程,實際上這是一種權衡。如果一切從投資與回報來考量,二手設備市場在中國還是大有作為的。
目前市場上有兩類二手設備供應商:一類是原廠翻新設備,產品質量有保證,并可得到支持與服務,但是價格高;另一類是非原廠翻新,其中魚目混雜,有能力強的也有一般的供應商,導致二手設備價格差異很大。所以購買二手設備目的要非常明確,有三種情況可以考慮:一是做產品研發(fā)用;二是產品雖有特殊工藝要求,然而市場前景不明;三是產品的需求數量不夠大,產能擴充有限。但是,也要明白這雖能節(jié)省部分費用,但必然要付出相應的代價。如果產品前景好,需求量大,一定建議要購買新的設備,這樣既經濟又有保障。
在考慮購買二手設備時,有如下幾點經驗供參考:一是如果是批量采購,二手設備廠商應盡可能集中,這有利于進行價格談判及爭取更好的服務與支持。二是二手設備的故障率相對于新的設備肯定要高,廠商最好配備一定的維修人員。由于通常服務費用很高,除在保修期內以及特殊情況下,應盡量少用原廠提供的服務。同時在實際運作中,每年二手設備的維修費用要提前做出計劃。三是選擇新設備還是二手設備的界線要界定好。視實際情況而定,這與自身經驗與能力有關,二手設備的價格太低并非一定是好事。
二手設備市場在中國曾經有一階段“非常風光”,但如今產業(yè)開始成熟,包括引進整條二手設備生產線的項目已不多見。認識二手設備需要有個過程,實際上這是一種權衡。如果一切由投資與回報來考量,二手設備市場在中國還是大有作為的。