Un informe de la industria de diciembre de 2021 describió un mercado de semiconductores atrapado entre la demanda urgente de chips y la capacidad limitada para expandir la capacidad de fabricación rápidamente. Citó comentarios oficiales sobre la continua escasez de chips, un pronóstico de equipos de fin de año de SEMI, anuncios de gastos de capital de fundición e informes de que los equipos de fabricación de semiconductores tardan muchos meses o incluso más en llegar.
Cada valor de ventas, tasa de crecimiento, declaración de tiempo de entrega y plan de expansión a continuación pertenece a finales de 2021. No es un pronóstico de equipo actual. La lección duradera es que la capacidad de fabricación de obleas es un sistema de herramientas interdependientes, instalaciones, materiales, personas, recetas de procesos y calificaciones de los clientes; ordenar una máquina no crea capacidad vendible.
El pronóstico del equipo 2021
El informe citó el pronóstico de fin de año de SEMI de USD 103,0 mil millones en ventas mundiales de equipos de semiconductores durante 2021, descrito como 44.7% por encima de 2020, y USD 114,0 mil millones proyectados para 2022. También citó 88.000 millones de dólares para equipos de front-end 2021, 7.000 millones de dólares para equipos de envasado y 7.800 millones de dólares para equipos de prueba.
Estas fueron estimaciones y pronósticos disponibles en diciembre de 2021. No deben mezclarse con datos reales posteriores sin confirmar las definiciones de categoría, la moneda, la edición del informe y si los valores cubren la facturación, los envíos o las ventas. Los fuertes ingresos por equipos indicaron actividad de inversión, no alivio inmediato para cada categoría de chips.
Por qué una herramienta puede tardar tanto
Los equipos de nodos avanzados y maduros contienen etapas de precisión, óptica, sistemas de vacío, energía de RF, bombas, válvulas, sensores, controles de movimiento, electrónica de potencia, computadoras, cables y materiales especializados. Su propia cadena de suministro puede verse limitada por la misma escasez de semiconductores que los clientes están tratando de resolver.
La capacidad también se concentra en relativamente pocos proveedores calificados para ciertos procesos. La configuración personalizada, las licencias de exportación, la aceptación de fábrica, la logística internacional, el acceso a salas limpias, la conexión de servicios públicos, la instalación, la calibración y la aceptación del sitio agregan tiempo más allá de la fabricación. Una fecha de entrega cotizada debe especificar si significa envío en fábrica, llegada, mudanza, finalización de la instalación o liberación de la producción.
Los ejemplos históricos de la fundición
El informe de diciembre de 2021 hizo referencia a un plan de la junta de UMC para invertir TWD 76.273 mil millones y declaró que los equipos seleccionados de 28 nm y 14 nm podrían tener plazos de entrega de hasta 30 meses cuando la elección del proveedor era limitada. También informó que SMIC había discutido los retrasos relacionados con las aprobaciones, la entrega de proveedores, la logística, la instalación y la pandemia.
Estas declaraciones describen los planes y restricciones reportados en ese momento. No establecen el gasto actual, la entrega o la capacidad instalada. Un equipo de compras debe obtener coticiones actuales de proveedores, estado de licencias, configuración, fechas de hitos y remedios contractuales para su herramienta específica.
Un fab necesita un conjunto de herramientas equilibrado
Una nueva herramienta de cuello de botella no puede aumentar la producción si los pasos aguas arriba o aguas abajo permanecen restringidos. La litografía, la deposición, el grabado, el implante, la limpieza, la metrología, la inspección, el procesamiento térmico, la entrega de productos químicos, el manejo de materiales, el embalaje y la prueba deben respaldar el flujo del proceso y la mezcla de productos específicos.
Los planificadores deben modelar las obleas por hora, tiempo de actividad, mantenimiento, reelaboración, muestreo, cambio, calificación de recetas y rendimiento. La redundancia de la herramienta puede ser necesaria para la continuidad incluso cuando la capacidad promedio parece ser suficiente. La mezcla de productos es importante porque diferentes chips consumen diferentes capas, máscaras, tiempo de ciclo, tiempo de prueba y recursos de cuello de botella.
La preparación del sitio puede convertirse en la ruta crítica
Antes de la entrega, el fab puede necesitar espacio de sala limpia, soporte estructural, energía, agua de refrigeración, gases de proceso, productos químicos, escape, reducción, vacío, protección contra incendios, red y permisos ambientales. Las interfaces de las instalaciones deben coincidir con la configuración exacta de la herramienta. Los cambios tardíos pueden retrasar la instalación o crear trabajo temporal inseguro.
Un registro de plomo largo debe incluir tanto el equipo como la infraestructura de apoyo. Debe identificar la congelación del diseño, la orden de compra, el dibujo del proveedor, la aceptación de fábrica, el envío, las aduanas, la mudanza, la conexión, la aceptación del sitio, la calificación del proceso y la liberación de la producción como hitos separados con propietarios responsables.
La calificación viene después de la instalación
Una herramienta que se enciende aún no tiene capacidad de producción. Los ingenieros deben establecer recetas, correlación de medición, capacidad de proceso, rendimiento de defectos, adaptación a las herramientas existentes, mantenimiento preventivo, piezas de repuesto, capacitación del operador y control estadístico. Los equipos de productos pueden necesitar confiabilidad y aprobación del cliente antes de que se envíen las obleas.
La rampa debe incluir obleas de ingeniería, lotes divididos, estructuras de monitoreo, excursiones, análisis de fallas y aprendizaje de rendimiento. Las previsiones que cuentan el rendimiento nominal de la herramienta desde la fecha de entrega pueden exagerar la producción a corto plazo.
Plan de control de la expansión de la capacidad
Los equipos comerciales deben mantener tres fechas separadas: entrega nominal de herramientas, disponibilidad de producción calificada y suministro reconocido por el cliente. Cada uno puede moverse independientemente. Un proveedor puede poseer equipos instalados, pero aún carecen de rendimiento estable, materiales aprobados, personal capacitado, capacidad de prueba final o liberación del cliente para el dispositivo exacto que requiere la demanda.
- Traducir la demanda en mezcla de productos, inicio de obleas, pasos de proceso, empaque, prueba y supuestos de rendimiento.
- Identifique los grupos de herramientas de cuello de botella reales y las dependencias de instalaciones en múltiples escenarios de demanda.
- Verifique la configuración, la capacidad del proveedor, los componentes, las licencias, los criterios de aceptación y las definiciones de hitos.
- Ordene la infraestructura del sitio, los repuestos, la metrología, las pruebas y la capacitación con el conjunto de herramientas de producción.
- Realice un seguimiento del riesgo de programación en los niveles de componentes, herramientas, logística, instalación, proceso y calificación del cliente.
- Preservar el control de cambios para que las sustituciones no alteren silenciosamente el rendimiento o el estado de aprobación.
- Actualice el modelo de capacidad con la instalación real, el tiempo de funcionamiento, el tiempo de ciclo, el rendimiento y la demanda del producto.
Las interconexiones de equipos también requieren calificación
Las herramientas de semiconductores utilizan energía, señal, datos, neumáticos, vacío e interfaces de fluidos en entornos donde las partículas, los productos químicos, la vibración, el acceso al servicio y el tiempo de funcionamiento son importantes. Constructores de equipos pueden evaluar Soluciones de conector personalizado WLconnectivity Como una referencia temprana de diseño, seguida de una revisión específica de seguridad, materiales, limpieza y confiabilidad de la aplicación.
La escasez de 2021 mostró que la expansión de la capacidad se ve limitada por la dependencia calificada más lenta. Los responsables de la toma de decisiones deben reemplazar un tiempo de entrega principal con un programa controlado que cubra las herramientas, las instalaciones, la integración, el rendimiento y la liberación del cliente.
