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意法半導體製造業務布局 多產地製造,全盤掌控供應鏈

本文作者:陳慧芬       點擊: 2023-05-18 20:16
前言:
照片人物: 意法半導體執行副總裁暨中國區總裁 曹志平

ST在世界各地擁有許多製造基地。前段製程製造基地主要分佈在四個國家,包括瑞典、法國、義大利和新加坡。此外,還在義大利、法國、摩洛哥、馬爾他、馬來西亞、中國深圳和菲律賓擁有很多封裝和測試工廠。因此,ST擁有供應鏈,以及遍佈不同國家的前段製程和後段製程工廠。特別是在過去三年因應新冠疫情的挑戰——有時某些地方會因為疫情而被封鎖,但ST仍可以非常順利地管理內部生產和供應鏈。 

意法半導體執行副總裁暨中國區總裁 曹志平表示,ST 的經營策略是成為一家垂直整合製造商(IDM),涵蓋晶片設計、晶圓製造、封裝和測試、銷售和支援的整條價值鏈的企業。ST涵蓋了無廠模式、半導體代工和後段製程,如封裝測試等。在掌控關鍵差異化技術及其相關製程,ST有能力做得更好。

多樣的先進技術使產品差異化,協助客戶取得成功



曹志平表示,ST擁有豐富的技術組合,而且大部分技術具有專有技術,也就是ST的獨家技術。例如,ST是世界上第一家開發BCD技術的公司。此外,還提供 STi²GaN和 VIPower,能夠利用專門的光學影像感測器製程等。就功率技術而言,提供功率MOSFET、IGBT、碳化矽(SiC)和氮化鎵 (GaN)。ST還擁有特殊的MEMS技術,以及類比和混合訊號技術。就數位化技術而言,擁有 FD-SOI技術。還與代工廠合作提供FinFET技術。就快閃記憶體技術而言,ST擁有許多聚焦嵌入式快閃記憶體、CMOS的特殊技術。除此還擁有射頻CMOS和BiCMOS技術,能夠提供特有的防輻射功能。就封裝技術而言,ST能夠非常靈活地提供包括引線框架、層壓板、感測器模組、晶圓級等所有技術在內的優選組合。

ST的工廠不只是單純的工廠。我們已經將技術研發融入到每個工廠。工廠不僅專注於產品製造,還擁有大量專注於研發設計的人員,以推動技術的持續創新。ST不僅專注於晶圓技術的研發,也專注於封裝和測試的創新。此外,還與封測代工廠(OSAT)合作,透過封測外包的形式,利用最新的技術持續推動創新,以滿足終端市場,例如智慧出行、電源與能源,以及物聯網&連網等市場的需求。

技術研發和製造策略是ST達成營收目標的關鍵要素
 

曹志平表示,技術研發和製造策略是ST達成營收目標的關鍵要素之一。ST不斷投資具有競爭力的專利技術,擴大內部產能,輔之以外包加工。我們致力於為客戶打造可靠的供應鏈。ST計畫在2022 年至2025 年間將12吋晶圓的內部製造產能擴大一倍。由於汽車電動化和可再生能源領域對碳化矽(SiC)的需求特別大,因此也投資了碳化矽技術。此外,ST亦持續投資氮化鎵(GaN)。目前我們專注於提升8吋晶圓的內部研發能力,計畫在2023年達成8吋晶圓的內部製造。此外, ST還與外包合作夥伴(包括晶圓代工廠和封測代工廠OSAT)合作,與領先的數位技術和封裝技術供應商合作,以滿足客戶日益成長的需求。

 

提升12吋晶圓產能

ST斥巨資投資兩個12吋晶圓工廠。 一個工廠位於法國的克羅爾,另一個則位於義大利的阿格拉特。目標是以2023年的產能作為基礎,並在2025年將 12吋晶圓的產能提升一倍。就擴張寬能隙半導體的產能而言,ST正在義大利卡塔尼亞工廠投資碳化矽技術。 

ST所有工廠和格羅方德所有晶圓廠(包括格羅方德德國德累斯頓工廠)都通過了 ISO 環境和能源管理認證。透過這個新工廠,ST旨在減少大量能源消耗和溫室氣體排放。ST長久致力於確保高標準的空氣和水品質。 

此外,ST亦採用數位孿生技術,尤其是法國克羅爾和義大利阿格拉特這兩個12吋晶圓廠。藉由這些技術,ST能夠快速提升阿格拉特12吋晶圓新廠的產量。展望未來,ST甚至可以利用這個技術,加速許多其他12吋晶圓廠的產能提升。

將碳化矽基板整合到碳化矽元件

曹志平表示,對於碳化矽這樣的新技術,控制整個製造鏈非常重要,包括碳化矽基板、前段製程晶圓製造、後製程封測和客製化SiC功率模組。

ST已經制定了非常詳細的計畫,包括以下四個方向:
供應鏈垂直整合:2019年第四季完成對Norstel AB(現更名為ST SiC AB)的收購
2020年第一季首次内部供應6吋(150mm)基板
2021年第三季推出首批 8 吋(200 mm)晶圓樣品,預計2024 年前量產
規劃建設新廠,目標在 2024 年達成内部採購逾40%的比重

在收購 Norstel AB 後,ST 真正擁有了一個完整的製造鏈。現在,Norstel AB已更名為 ST SiC AB,這代表著ST進入了碳化矽供應鏈的上游基板製造。此外,基板晶圓已經整合到ST的製造鏈,同時不斷擴大產能。例如,提升了主要功率元件製造廠卡塔尼亞工廠的產能,新加坡生產線更是增加了一倍產能,而6 吋升級到 8 吋的專案亦已在籌備中。ST後段製程封測廠位於摩洛哥的布庫拉和中國深圳。ST深圳工廠是主要的碳化矽封裝基地,多數的相關產品都是在深圳完成封測製造。

ST計畫在2017至2024年間將產能提升9倍。

ST已經在進行8吋升級,ST SiC AB工廠推出了首批內部用8 吋原型晶圓。然後,在製造過程中導入特别是基板製造、自動化和優化技術,這意味著ST的製造業務具有更大的靈活性,且更容易滿足市場需求。

2022 年 12 月,ST宣布將與 Soitec 合作開發碳化矽基板製造技術,雙方同意在未來的8吋(200mm)SiC基板製造過程中導入將 Soitec的SmartSiC 技術。ST 和 Soitec 的合作將有助於加速在先進的SiC基板技術上取得突破,改善產品性能,掌握碳化矽大規模製造所需的技術。

提升氮化鎵的技術能力和產能,支援公司達成營收目標
 

曹志平表示,除了進行碳化矽的投資之外,我們還致力於提升氮化鎵(Gan)的技術能力和產能,以達到公司的營收目標。ST 認為,功率 GaN是整個功率電晶體市場的一個主要貢獻者。產業分析機構如OMDIA和Yole推出了報告並預測整個功率市場在2021-2026 年間複合年成長率約 9%,從195億成長到302億美元。即便到 2026 年,功率 GaN 在整個市場的比重仍然很小,最多僅 10%。綜合考量到價格及所帶來的收益,GaN技術有非常具體的應用情境。ST將重心放在開發週期較長的電源能源、工業和汽車應用領域,將會不斷地強化在這些市場的投入,同時ST也選擇性地佈局特定的消費性和個人電子產品市場。

ST擁有功率轉換GaN和射頻功率GaN技術。在法國圖爾還擁有了8吋功率GaN晶圓廠。同時,外延基板研發能力和試製生產線也已經準備就緒。2022年完成了晶圓廠的生產認證,將在2023年開始量產和增產。除此,在義大利卡塔尼亞擁有6吋射頻GaN晶圓廠,該廠在2022年完成了晶圓廠生產認證。

ST已經採用台積電業界先進的GaN製程生產ST的產品。 同時也收購了法國氮化鎵新創公司EXAGAN ,將其整合到更廣泛的 ST功率GaN 業務中。

關於未來製造優化策略,對外,透過與代工廠合作,縮短產品上市時間,並達成多地量產來完善生產計畫;對內,掌握法國圖爾工廠的8吋晶圓製造機會,發揮專有之100V、650V技術專長。

曹志平表示,ST 的策略是雙管齊下,我們既提供 SiC,也提供GaN。目前,SiC仍是現今設計人員的首選技術。而GaN HEMT(高電子遷移率電晶體)的工作頻率遠高於 SiC MOSFET,是SiC 的良好替代品,未來可用於OBC充電器和DC-DC 轉換系統。

曹志平表示,除了在內部產能擴建,ST也與一些外包合作夥伴進行合作,發展策略性的製造外包。例如,就前段製程而言,有80%的晶圓產能透過ST內部資源完成,而有20%的產能需透過與合作夥伴合作獲取外部資源完成。就後段製程而言,ST內部能完成65%的封測工作,而ST的封測代工廠 (OSAT)則能完成 35% 的封測工作。透過採用策略和運營模式,因應客戶需求的成長,管理內部產能擴張計畫,確保所有流程的流暢性,為客戶提供高品質的服務。

永續發展的製造

ST的目標是在2027 年實現碳中和。為了達成此一目標,ST需要在製造過程中不斷推動永續性發展。

曹志平表示,25 年來,永續發展一直是ST的指導原則,自 2000 年以來一直是聯合國全球合約(UNGC)的簽署方,並是責任商業聯盟(RBA)的成員,ST一直與業界攜手攻克永續發展面臨的巨大挑戰,例如,衝突礦產、健康與安全、環境保護、社會問題和供應鏈管理。

曹志平表示,除了永續性發展之外,ST 還在數位化轉型和工業 4.0投入了大量資金。利用數位技術將ST的供應鏈打造成由需求驅動的供應鏈,以因應與各種挑戰,包括市場波動、供應鏈中斷、供應鏈重複、環境挑戰、貿易戰等。ST利用更多的數位元技術減少浪費,打造穩定且具有彈性的供應鏈,以因應市場中的各種變化。
 

 

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