浅析物联网芯片制造，“中国芯”自建200mm产线难度在哪？

随着物联网的发展，200mm(8英寸)晶圆生产线受到欢迎，产能利用率大幅提高。因此，建议我国应尽快建立一条以国产半导体设备为主的200mm生产线。这是基于国家战略高度考虑。近期美国对华挑起贸易摩擦的可能性上升，所以我们应当做好最不利的情况发生时的应对准备。

物联网时代200mm生产线是热点
全球200mm生产线正处于特殊的历史时期。移动技术催生物联网、5G、云计算、AI等技术的发展，推进了全球物联网市场扩大，上百亿部的智能终端将接入网络，给芯片厂商带来前所未有的机遇，特别是物联网芯片大量采用200mm生产线进行晶圆制造，给200mm厂商带来机遇。

据2016年9月ICInsight对于物联网市场的预测，2015年市场规模154亿美元，增长29%;2016年为184亿美元，增长19%;2017年预测为211亿美元，增长15%;2019年预测为296亿美元，增长17%。那么，为什么物联网芯片对于200mm生产线青睐有加呢?

首先，先进工艺制程的研发投入太高，难以得到大量客户的青睐。通常一个产品的设计费用(如28nm)需要投入700万美元，其产品未来的销售额至少要达到10倍以上，即7000万美元，才能达到财务平衡。

如果产品的设计费用要3.57亿美元(如10nm)，那么产品的销售额要达到35.7亿美元才能做到财务上平衡。显然要寻找如此大规模的应用市场，是非常难的。这导致采用先进工艺制程的客户数量越来越少。

其次，未来物联网市场呈金字塔状的分散形态。据GSMA预期，到2020年，全球互联设备将突破270亿台，移动互联设备有望达到105亿台，新的市场机遇将进一步增多，主要集中在M2M(机器对机器，即所有增强机器设备通信和网络能力技术的总称)和消费类电子产品领域。

物联网尽管是siliconization of everything(每样东西都能"硅化"，含有半导体)，但是与之前的那些市场相比较，它的需求品种多，但量都不大，几乎少有超过10亿部出货量的情况，甚至单一细分市场1亿部的情况都不多见。IBS估计在2020年时只有少数物联网产品能售出1000万部以上。

最后，物联网器件主要采用模拟及混合信号，并不需要最先进工艺制程。其中主要的产品类型包括传感器、电源、人机接口或者RF，它们的功能不需要如先进工艺制程的缩小，不需要低阀值及微电流。据此，在2015年最广泛采用的设计是130nm，实际上180nm也用得相当好。未来几年中，可能会采用到65nm、40nm及28nm工艺。

200mm生产线需关注维护成本
现阶段全球200mm生产线用火热来形容并不过分，然而也暴露出许多问题。由于大部分的200mm生产线建于上世纪末，已经使用了近20年，按生产线的平均寿命约15年计，许多已到报废的阶段，许多二手设备买不到，200mm设备由于零配件的来源少，导致维护困难。这有可能导致二手设备的价格急剧上升，将使200mm生产线失去该有的吸引力。

据ICInsight的数据，2016年年底全球有8英寸硅片月产能520万片及12英寸(300mm)硅片月产能530万片。另据SEMI的数据，2007年全球有8英寸生产线199条，2015年时只有178条，预测2020年时将增加到191条，相当于2008年水平。SEMI认为在2017年至2021年期间，中国的200mm产能会增加34%。

2015年全球200mm的产能按应用分别是模拟占11%、分立器件占14%、代工占47%、逻辑+MPU占21%、存储器占3%及MEMS与其他占4%。

建一条以国产设备为主的200mm生产线
200mm生产线在物联网中的应用是一次难得的机会，中国半导体业应动用产业链的力量紧紧抓住它。中国半导体设备厂有足够的能力可以做200mm设备，也已经产出不少种类的产品。目前最大的问题是200mm设备缺乏在生产线中稳定运行的数据及完善的维修与服务体系。其实，这样的过程对于半导体设备企业是不可缺少的。

中科院院士刘明呼吁要给予国产半导体设备试错的机会。进口的半导体设备，它们在产品出厂之前已经进行反复多次的修改，所以产品的可用性更好，而国产设备连实际测试的机会都很少，怎么能马上变成令人可信的优秀产品。

因此建议以国家资金为主，建设一条集中最优秀的国产设备的200mm生产线，进行成熟制程的产品量产，其中有一个主要目的，即全面审视国产设备在大生产中的实战表现，积累国产设备的数据，并不断加以完善。

国产设备厂要全力以赴，把自己的产品真正推向市场。生产线的月产能可从1万片起步，逐渐扩大至5万～6万片，并建议最好选择一家对于国产设备抱有充分信心的200mm芯片制造商，从产业角度要有相应的激励措施。

由于国产半导体设备的品种不全，要联成芯片生产线几乎是不可能的，因此采用"混合模式"在所难免，但是