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【制造/封测】全球20%份额+2纳米工艺,欧洲半导体的新目标

来源:中国电子报    原作者:陈炳欣    

尽管欧洲在全球半导体产业链中占据极为重要的地位,可晶圆制造特别是先进工艺的实力并不强。近日,面对美国、日韩纷纷强化半导体制造能力的情势,欧洲也再次燃起先进半导体制造的雄心。在一项名为《2030数字指南针》计划中,欧盟委员会提出新的目标,到2030年欧洲先进和可持续半导体的生产总值至少占全球生产总值的20%,生产能力冲刺2nm。那么,欧洲是否有能力打造一座先进工艺的半导体制造厂?又该如何发展?

Fablite模式盛行限制了制造产能扩张

“欧洲的半导体产业的整体实力很强。概括来说,欧洲的半导体研究历史悠久、产业链各环节基础扎实、科研机构实力强劲。”半导体专家莫大康在接受记者采访时指出。从半导体产业链各环节来看,全球最大的移动IP供应商ARM、光刻机行业巨头阿斯麦(ASML)、德国化工巨头巴斯夫、全球知名的独立公共研发平台IMEC均起源于欧洲。

更加值得重视的是英飞凌、恩智浦和意法半导体这三大巨头。英飞凌在20世纪90年代末由西门子半导体部门独立而来,恩智浦则是2006年从飞利浦的半导体业务独立而来,意法半导体来自于法国和意大利两国的强强技术联合。正是因为有着这样的渊源,英飞凌、恩智浦、意法半导体等欧洲半导体公司在射频技术、嵌入式AI、智能传感器、微控制器、低功耗技术、安全部件等方面拥有很强的实力,这些技术广泛应用于智能制造、汽车电子等领域。

然而,与强大的设计、研发实力相比,欧洲在晶圆制造特别是先进工艺上的实力相对薄弱。IC Insights数据,在价值4400亿欧元的全球半导体市场中,来自欧盟的份额大约在10%,也就是440亿欧元左右。欧州半导体制造产能在全球市场中只占9%。集邦咨询发布的2021年第一季度全球十大晶圆代工厂商中,也没有来自欧洲的厂家。

为什么欧洲在半导体制造方面实力不足呢?“台湾经济研究院”研究员刘佩真指出,重要原因是欧洲企业的意愿不强。恩智浦主攻车载通信和射频芯片模块,收购飞思卡尔又使其一举成为MCU领域的全球第一,去年再次收购Marvell的无线连接业务,开始大力拓展UWB、NFC等射频业务。英飞凌近来持续加码功率半导体业务,2015年收购美国国际整流器公司,进一步强化了第三代化合物半导体的技术优势;2019年收购赛普拉斯,加强了MCU与互联技术的实力。依托传感器、MCU、功率半导体等业务的实力,意法半导体同样关注汽车、工业半导体与消费电子领域。“这些领域的芯片所使用的工艺技术多为传统特色工艺,加之终端客户大多位于亚洲,因此欧洲半导体企业更倾向于采取Fablite模式,即核心的产品技术在自家晶圆厂中生产,而将非核心产品委托给代工厂加工。这就导致欧洲企业并没有建设庞大晶圆制造产能的需求。”莫大康也表示。

欧洲发展晶圆制造变得迫切起来

专注于汽车电子、工业产业等稳健领域,使得欧洲企业错过了存储器、晶圆代工、智能手机芯片等需要先进工艺的热门领域。但是,近年来,汽车的智能化、网联化趋势越来越明显,制造业也在不断推进数字化、智能化改造,芯片在汽车、工业创新中所发挥的作用越来越明显,算力需求越来越强劲。

恩智浦大中华区主席李廷伟就表示,恩智浦下一代S32平台中将采用5纳米制程,以满足先进汽车架构对高度整合、低功耗和高运算能力的需求,支持更多智能化的汽车应用和创新,进一步推动汽车向强大的道路计算系统转变。这也显示出,欧洲发展晶圆制造特别是先进工艺的需求正变得迫切起来。

事实上,欧洲曾经多次推动本土芯片制造能力的恢复。2009年,从英飞凌拆分出来专攻DRAM制造的奇梦达公司宣布破产,成为欧洲发展先进半导体制造的一个重大挫折。2012年,欧盟负责数字议程的委员Neelie Kroes也曾经着手推动欧洲半导体芯片业务,并提出了著名的“芯片空中客车(Airbus of chips)”议程,即将公司、地区和欧洲利益相联合,以重振芯片制造。

Future Horizons公司首席执行官Malcolm Penn表示,如果欧洲各机构、研究中心和半导体公司能够联合起来,欧洲有望实现芯片制造能力的恢复。

如何实施新版“芯片空中客车”计划?

那么,欧洲应当如何实施其新版的“芯片空中客车”计划呢?Penn认为,应该从技术研发方面切入,发挥欧洲在技术研发上的优势。当前全环绕栅极效应管(Gate-All-Around)技术就是另一个难得的机会。该技术尚处于起步阶段,对所有人来说都是陌生的。欧洲可以不用追赶鳍式场效应管(FinFET)技术上的领先者,而是和台积电、三星等公司处于同一起跑线上。

莫大康则强调,现在人们一提到芯片制造往往想到晶圆代工。然而,欧洲发展先进工艺并不适合采用代工模式,而是应当依托现有大型半导体企业,依托这些企业在技术、市场以及晶圆制造方面的雄厚基础。只要资金有保证,是有很大机会发展起来的。

不过,值得注意的是,很多欧洲半导体企业对发展先进制造的意愿并不强烈。英飞凌CEO Reinhard Ploss表示,欧洲的科技产业规模不够大,不值得让芯片生产本地化。即使资金被用来在欧盟境内兴建晶圆制造厂,它们的最大客户仍然是外国科技巨头,在这种情况下,生产本土化于事无补。ASML首席执行官Peter Wennink也对此持怀疑态度,他表示:“建立全球无摩擦半导体生态系统已经花费了数十年的时间。如果打算将其分解,将增加成本。”

毫无疑问,欧盟计划建设先进工艺晶圆厂的原因,离不开全球先进晶圆产能逐渐向三星和台积电等巨头集中的现状。然而,计划能否成功,尚需说服更多企业对此计划产生足够的意愿。因此,计划最终能否成功,仍需拭目以待。

封面图片来源:拍信网