Un rapport de l'industrie de décembre 2021 décrivait un marché des semi-conducteurs pris entre une demande urgente de puces et une capacité limitée à augmenter rapidement la capacité de fabrication. Il a cité des commentaires officiels sur les pénuries continues de puces, une prévision d'équipement de fin d'année SEMI, des annonces de dépenses en capital de fonderie et des rapports sur des équipements de fabrication de semi-conducteurs prenant plusieurs mois, voire plus, à arriver.
Chaque valeur des ventes, taux de croissance, relevé de délai d'exécution et plan d'expansion ci-dessous appartient à la fin de 2021. Ce n'est pas une prévision d'équipement actuelle. La leçon durable est que la capacité de fabrication de plaquettes est un système d'outils, d'installations, de matériaux, de personnes, de recettes de processus et de qualifications des clients interdépendants; la commande d'une machine ne crée pas de capacité vendable.
La prévision des équipements 2021
Le rapport cite les prévisions de fin d'année de SEMI pour 103,0 milliards de dollars de ventes mondiales d'équipements semi-conducteurs en 2021, décrites comme étant de 44,7% supérieures à 2020, et de 114,0 milliards de dollars prévues pour 2022. Il a également cité 88,0 milliards USD pour l'équipement frontal 2021, 7,0 milliards USD pour l'équipement d'emballage et 7,8 milliards USD pour l'équipement de test.
Il s'agissait d'estimations et de prévisions disponibles en décembre 2021. Ils ne doivent pas être mélangés avec des données réelles ultérieures sans confirmer les définitions de catégorie, la devise, l'édition du rapport et si les valeurs couvrent les facturations, les expéditions ou les ventes. De solides revenus d'équipement ont indiqué une activité d'investissement, pas un soulagement immédiat pour chaque catégorie de puces.
Pourquoi un outil peut prendre si longtemps
L'équipement avancé et mature contient des étages de précision, des optiques, des systèmes de vide, une puissance RF, des pompes, des vannes, des capteurs, des commandes de mouvement, des électroniques de puissance, des ordinateurs, des câbles et des matériaux spécialisés. Sa propre chaîne d'approvisionnement peut être limitée par la même pénurie de semi-conducteurs que les clients tentent de résoudre.
La capacité est également concentrée chez relativement peu de fournisseurs qualifiés pour certains processus. Configuration adaptée aux besoins du client, autorisation d'exportation, acceptation d'usine, logistique internationale, accès de cleanroom, connexion de service, installation, calibrage, et acceptation de site ajoutent le temps au delà de la fabrication. Une date de livraison indiquée doit préciser si elle signifie l'expédition départ usine, l'arrivée, le déménagement, l'achèvement de l'installation ou la libération de production.
Les exemples de fonderie historiques
Le rapport de décembre 2021 faisait référence à un plan du conseil d'administration de l'UMC visant à investir 76,273 milliards de TWD et indiquait que les équipements sélectionnés 28 nm et 14 nm pourraient avoir des délais pouvant aller jusqu'à 30 mois lorsque le choix du fournisseur était limité. Il a également signalé que le SMIC avait discuté des retards liés aux approbations, à la livraison des fournisseurs, à la logistique, à l'installation et à la pandémie.
Ces énoncés décrivent les plans et les contraintes signalés à ce moment-là. Ils n'établissent pas les dépenses actuelles, la livraison ou la capacité installée. Une équipe d'approvisionnement doit obtenir les devis actuels des fournisseurs, l'état des licences, la configuration, les dates d'étapes et les recours contractuels pour son outil spécifique.
Un fab a besoin d'un ensemble d'outils équilibré
Un nouvel outil de goulot d'étranglement peut ne pas augmenter la production si les étapes en amont ou en aval restent limitées. La lithographie, le dépôt, la gravure, l'implant, le nettoyage, la métrologie, l'inspection, le traitement thermique, la livraison de produits chimiques, la manipulation de matériaux, l'emballage et les tests doivent prendre en charge le flux de processus et le mélange de produits ciblés.
Les planificateurs doivent modéliser les plaquettes par heure, temps de disponibilité, maintenance, reprise, échantillonnage, changement, qualification de recette et rendement. La redondance de l'outil peut être nécessaire pour assurer la continuité même lorsque la capacité moyenne semble suffisante. Le mélange de produits est important car différentes puces consomment différentes couches, masques, temps de cycle, temps de test et ressources de goulot d'étranglement.
La préparation du site peut devenir le chemin critique
Avant la livraison, le fab peut avoir besoin de l'espace de cleanroom, du support structurel, de la puissance, de l'eau de refroidissement, des gaz de processus, des produits chimiques, de l'échappement, de la réduction, du vide, de la protection incendie, du réseau, et des permis environnementaux. Les interfaces d'installation doivent correspondre à la configuration exacte de l'outil. Les modifications tardives peuvent retarder l'installation ou créer un travail temporaire dangereux.
Un registre à long terme devrait inclure à la fois les équipements et les infrastructures de soutien. Il devrait identifier le gel de conception, le bon de commande, le dessin du fournisseur, l'acceptation de l'usine, l'expédition, les douanes, le déménagement, le raccordement, l'acceptation du site, la qualification du processus et la libération de la production en tant que jalons distincts avec les propriétaires responsables.
La qualification vient après l'installation
Un outil qui est mis sous tension n'est pas encore la capacité de production. Les ingénieurs doivent établir des recettes, corrélation de mesure, capacité de processus, performance de défaut, appariement aux outils existants, entretien préventif, pièces de rechange, formation d'opérateur, et contrôle statistique. Les équipes de produits peuvent alors avoir besoin de fiabilité et de l'approbation du client avant que les plaquettes ne soient expédiées.
La rampe devrait inclure des plaquettes d'ingénierie, des lots divisés, des structures de surveillance, des excursions, une analyse des défaillances et un apprentissage du rendement. Les prévisions qui comptent le débit d'outil nominal à partir de la date de livraison peuvent surestimer la production à court terme.
Un plan de contrôle de l'expansion de la capacité
Les équipes commerciales doivent garder trois dates distinctes: livraison nominale des outils, disponibilité de la production qualifiée et approvisionnement reconnu par le client. Chacun peut se déplacer indépendamment. Un fournisseur peut posséder de l'équipement installé mais manquer encore de rendement stable, de matériaux approuvés, de personnel formé, de capacité de test final ou de libération du client pour le dispositif exact que la demande exige.
- Traduisez la demande en mix de produits, en démarrages de plaquettes, en étapes de processus, en emballages, en tests et en hypothèses de rendement.
- Identifier les groupes d'outils de goulot d'étranglement réels et les dépendances d'installations dans plusieurs scénarios de demande.
- Vérifiez la configuration, la capacité des fournisseurs, les composants, les licences, les critères d'acceptation et les définitions des jalons.
- Commandez l'infrastructure du site, les pièces de rechange, la métrologie, les tests et la formation avec l'ensemble d'outils de production.
- Suivre les risques liés au calendrier aux niveaux des composants, des outils, de la logistique, de l'installation, des processus et de la qualification des clients.
- Préservez le contrôle des changements afin que les substitutions ne modifient pas silencieusement les performances ou le statut d'approbation.
- Mettez à jour le modèle de capacité avec l'installation réelle, le temps de disponibilité, le temps de cycle, le rendement et la demande de produits.
Les interconnexions d'équipement nécessitent également une qualification
Les outils à semi-conducteurs utilisent des interfaces d'alimentation, de signal, de données, pneumatiques, sous vide et fluides dans des environnements où les particules, les produits chimiques, les vibrations, l'accès au service et la disponibilité sont importants. Les constructeurs d'équipement peuvent évaluer Solutions de connecteurs personnalisés WLconnectivity Comme référence de conception précoce, suivie d'un examen de sécurité, de matériaux, de propreté et de fiabilité spécifiques à l'application.
La pénurie de 2021 a montré que l'expansion de la capacité est limitée par la dépendance qualifiée la plus lente. Les décideurs devraient remplacer un délai d'exécution principal par un calendrier contrôlé couvrant les outils, les installations, l'intégration, le rendement et la libération des clients.
