自去年下半年以來，全球半導體因為需求端持續低迷而進入下行通道，到目前為止，這樣的趨勢仍未改變，在這樣的形勢下，很多公司選擇停止擴張，收縮抗寒 ，不過也有一些公司選擇在未來優勢領域布局，以期在未來市場好轉時搶得先機，意法半導體（ST）就采取了這樣的策略。

近日，意法半導體執行副總裁、中國區總裁曹志平就與電子創新網等專業媒體分享了ST未來3年的制造戰略，總體來看，ST將持續發力以碳化硅、氮化鎵為代表的功率半導體，ST 計劃在 2022 年至 2025 年間將 12 英寸晶圓的內部制造產能擴大一倍！

在媒體會上，他首先分享了一些有趣的半導體制造數字：例如如果要為整個晶圓廠的潔凈室換氣，所需的時間僅需七秒。利用一噸沙子，我們可以制造出5000片8英寸晶圓。如果想知道晶圓廠制造一顆晶片的整個工序所經歷的流程長度，答案是40公里左右。

而芯片的制造周期是35周左右，因為芯片的制造流程涉及的工藝很多，例如20~30 周是單純的制造時間，如果將產品從前端運輸到后端工廠的時間，裝卸貨時間、以及安排交貨所需的所有時間都考慮在內，那么半導體的交貨時間通常是 20 周到 35 周，甚至到 40 周不等，具體取決于產品的類型也就是說用8個月時間才可以把沙子變成一顆可以使用的芯片。

|ST的制造能力

他表示ST 是一家垂直整合制造商（IDM），是一家涵蓋芯片設計、晶圓制造、封裝和測試、銷售和支持的整條價值鏈的企業。

“我們在世界各地擁有許多制造基地。前工序制造基地主要分布在四個國家，包括瑞典、法國、意大利和新加坡。此外，我們還在意大利、法國、摩洛哥、馬耳他、馬來西亞、中國深圳和菲律賓擁有很多封裝和測試工廠。ST 在全球范圍內擁有大約 50,000 至 60,000 名員工，分布在法國、意大利、亞洲和其他一些國家及地區。”他介紹說。

據介紹，ST 擁有豐富的技術組合，并且大部分技術都是專有技術，“我們擁有包括 BCD 在內的智能功率技術。順便提一下，ST 是世界上第一家開發 BCD 技術的公司。

此外， 我們還提供 STi2GaN 和 VIPower，能夠利用專用光學圖像傳感器制造工藝等。

就功率技術而言，我們提供功率 MOSFET、 IGBT、碳化硅 （SiC）和氮化鎵（GaN）。我們還擁有特殊的 MEMS 技術，以及模擬和混合信號技術。就數字化技術而言，我們擁有 FD-SOI 技術。我們還可以與代工廠合作，提供 FinFET 技術。就閃存技術而言，ST 擁有許多聚焦嵌入式閃存、CMOS 的特殊技術。

我們還擁有射頻 CMOS 和 BiCMOS 技術，由于這些技術能夠提供特有的防輻射功能，非常適合制造衛星相關的技術產品。就封裝技術而言，我們能夠非常靈活地提供包括引線框架、層壓板、傳感器模塊、晶圓級等所有技術在內的優選組合。”他強調。

他指出，ST 的工廠不僅僅是單純的工廠。ST已經將技術研發融入到了每個工廠當中，同時ST擁有專注于研發設計的設施— —在 ST 的很多制造基地，這些研發設施距離我們的生產制造廠房很近。因此，ST的工廠不僅僅專注于產品制造，還擁有大量專注于研發設計的人員，以推動技術的持續創新。

他還強調，ST不僅專注于晶圓技術的研發，也專注于封裝和測試的創新。此外，ST還與封測代工廠（OSAT）合作，通過封測外包的形式，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&互聯等市場的需求。

|ST未來制造戰略

他表示ST 計劃在 2022 年至 2025 年間將 12 英寸晶圓的內部制造產能擴大一倍。

“由于汽車電動化和可再生能源領域對碳化硅（SiC）的需求特別大，因此我們也在投資碳化硅技術。此外，我們也在持續投資氮化鎵（GaN）。目前我們專注于提高 8 英寸晶圓的內部研發能力，計劃在 2023 年實現 8 英寸晶圓的內部制造。”他指出，“就 12 英寸晶圓產能而言，我們斥巨資投資了兩個工廠。一個工廠位于法國的克羅爾，另一個則位于意大利的阿格拉特。

之前我有提到，我們的目標是在今年的產能基礎上，截至 2025 年將 12 英 寸晶圓的產能提高一倍。就寬禁帶半導體的產能擴張而言，我們正在意大利卡塔尼亞工廠投資碳化硅技術。這個畫面右上角是我們在 2022 年 10 月 5 日拍攝的照片。畫面中右下角是我們在法國圖爾投資的氮化鎵工廠。這些就是我們進行 12 英寸晶圓和寬禁帶產品產能擴張的主要工廠。”

FD-SOI工藝是全耗盡型絕緣層上硅技術的縮寫，它也是FinFET工藝發明者胡正明教授發明的工藝技術，優勢是可以實現極低的功耗，近年來，隨著物聯網的全面爆發，低功耗技術需求增大 ，很多需要低功耗的器件轉向這個工藝，造成FD-SOI制造產能嚴重不足，雖然格芯已經擴大了在德累斯頓的產能但還是不能滿足客戶需求。

曹志平表示ST 是 FD-SOI 技術創新的先行者，已經生產 FD-SOI 芯片多年，為各種終端市場提供定制和標準的先進產品。特別值得一提的是，該技術支持汽車行業的全數字化和軟件定義汽車架構轉型，以及無人駕駛技術。他說我們期待與市場領先的研發機構合作開發下一代 FD-SOI 技術，為我們的客戶克服在向全數字化轉型和支持低碳經濟過程中面臨的挑戰賦能。

2022年7月，意法半導體和格芯宣布，雙方將在意法半導體現有的法國Crolles 12英寸晶圓廠附近建立一個新的12英寸晶圓聯營廠，該工廠的目標是到 2026 年提高到最大產能，在建成后，最高年產能將達每年62萬片12英寸晶圓 (意法半導體約占 42%，格芯約占58%)。

曹志平特別強調當這個工廠投入使用后，它將成為全球半導體行業清潔工廠的標桿。“ST 所有工廠和格芯所有晶圓廠（包括格芯德國德累斯頓工廠）都通過了 ISO 環境和能源管理認證。通過這個新工廠，我們旨在減少大量的能源消耗和溫室氣體排放。”他表示。

他還表示，ST會把碳化硅襯底制造廠整合到ST的整體制造戰略當中。“眾所周知，如今碳化硅的需求量很大，半導體行業很難提供足夠的碳化硅。其中一個挑戰就是來自襯底。因此，ST 已制定計劃并采取實際行動，將碳化硅襯底整合到碳化硅器件和技術的整個制造戰略當中。2019 年，我們收購了一家名為 Norstel 的公司。

目前，我們正在盡一切努力擴大產能，包括將生產從瑞典的北雪平遷至意大利的卡塔尼亞。所有這些舉措都將有利于滿足 ST 汽車和工業客戶對碳化硅器件日益增長的需求。”他解釋說，“該項目是歐洲首創的6英寸碳化硅外延襯底量產加工一條龍工廠，承諾在不久的將來開發出8 英寸晶圓，預計2023年開始投產，以平衡碳化硅襯底內部供應和外部采購比例。ST將在未來五年投資7.3 億歐元建設這個項目。”

|ST在功率半導體發力

他特別指出意大利卡塔尼亞工廠是ST功率技術創新的重要基地。“ST 在碳化硅領域的先驅地位要歸功于25 年持續的專注和研發投入，以及大量關鍵技術專利組合。卡塔尼亞工廠是ST最大的碳化硅研發和制造基地。

卡塔尼亞工廠擁有成熟的功率電子生態系統，在當地ST與不同的機構和企業保持長期的合作關系，包括卡塔尼亞大學、CNR-意大利國家研究委員會、設備及產品制造企業，以及供應商網絡等。通過加大投資，ST將夯實卡塔尼亞工廠作為全球碳化硅技術創新中心的地位。”他進一步解釋說，“這是我們擴大 12 英寸晶圓產能的概覽圖。

到 2025 年，我們 12 英寸晶圓產能在所有尺寸晶圓總產能當中的比率將從17% 提高到 33%。12 英寸晶圓的主要生產基地是法國的克羅爾工廠和意大利的阿格拉特工廠。”

他表示意大利阿格拉特12英寸晶圓廠2023產能提升計劃正在順利推進中，預計將在2023 年上半年安排大部分的生產認證。得益于積塔半導體(Tower Semiconductor) 的產能共享，這個工廠實現了快速的產能拉升。2022年10月，這個工廠的首個晶圓生產批次成功下線。通過意大利阿格拉特和法國利克羅爾雙工廠的協同合作，ST可以將克羅爾工廠的制造工藝引進到阿格拉特工廠，以加快阿格拉特工廠的生產認證。

阿格拉特工廠將專注模擬混合信號、BCD、eNVM技術。為實現這兩個晶圓廠的設計方案相互兼容，我們采用了數字孿生技術，以加速所有的流程，并確保兩個工廠都能夠通過協同合作并充分發揮對方的豐富經驗。

除了投資擴建12英寸晶圓的產能，ST也在加速擴建碳化硅器件的產能。2017 年，ST開始量產碳化硅器件，車規級碳化硅出貨量突破一億。就產能而言，相比2020年，ST在 2022 的產能增長了2.5倍以上，并且產能擴張還在繼續進行中。目前，卡塔尼亞和新加坡兩個工廠是其生產碳化硅器件的主要基地。

而位于中國深圳和摩洛哥布斯庫拉的兩個工廠則負責碳化硅器件的封裝和測試。“我們的目標是到 2024 年實現 40%以上碳化硅襯底的內部供應。因為我們知道，ST 不可能永遠依賴外部提供襯底。”他指出。

在增加碳化硅投資外，ST也致力于提高氮化鎵的技術能力和產能，以實現公司的營收目標。據他介紹，ST擁有功率轉換GaN和射頻功率GaN技術。ST在法國圖爾擁有8英寸功率GaN晶圓廠。同時，外延襯底研發能力和試制生產線也已經準備就緒。ST在2022 年完成了晶圓廠的生產認證，將在2023 年開始量產和增產。除了該8英寸的功率GaN晶圓廠，ST還在意大利卡塔尼亞擁有6英寸射頻GaN晶圓廠，該廠在2022 年完成了晶圓廠生產認證。

在制造上，ST也執行戰略性制造外包，“就前工序而言，80% 的晶圓產能通過 ST 內部資源完成，20%的產能通過與合作伙伴合作獲取外部資源完成。就后工序而言，ST 內部完成 65%的封測工作，而 ST 的封測代廠（OSAT） 完成 35% 的封測工作。通過采用這種戰略和運營模式，我們可以非常靈活地應對客戶需求的增長，管理我們的內部產能擴張計劃，并確保所有流程的流暢性，以為客戶提供高水平的服務。”他指出。

面對全球綠色環保大趨勢，他表示ST 是一家非常注重可持續發展的公司。我們的全球目標是在 2027 年在公司層面實現碳中和。為了實現這個目標，ST需要在制造過程中不斷推動可持續性發展。2021 年，ST所有工廠的 EHS 環境健康安全團隊完成了 53個能源管理改進項目，總計節電 35 千兆瓦時。所有這些舉措都在減少碳排放量，用水和用電量等方面取得了非常積極的成果.

“我們正在努力減少每個工廠的碳足跡。這是我們在新加坡工廠工作的概況。作為ST全球產量最大的晶圓廠，新加坡工廠采用了區域供冷系統。該工廠向環境減排量多達12萬噸碳，相當于其2021年碳排放量的30%。此外，它還幫助 ST每年節省制冷用電量20%， 預計20 年內項目價值總額將達到3.7 億美元。”他舉例說，“此外，我們還有如何管理水資源方面的實例。我們的晶圓廠生產超凈水，并不斷改善廢水處理和排放水質。

我們采取各種措施，盡可能地減少法國克羅爾工廠、中國深圳工廠、摩洛哥布斯庫拉工廠的用水量，并盡可能地循環利用水，這樣就可以減少所有這些工廠的碳足跡 。” 除了可持續性發展之外，他表示ST 還在數字化轉型和工業 4.0 領域投入了大量資金。ST的晶圓廠實現了高度自動化。例如，就送料而言，給制造設備送料 100%由自動化物料搬運系統完成。就生產而言，在生產設備上的制造流程 100%自動啟動。就自動化流程而言，95%的調度決策自動發布，無需人工干預。因此，憑借高度的自動化，ST的工廠可以一年 365 天 24 小時不間斷地運行。




審核編輯：劉清