德州晶圓廠「凍僵」 晶片缺貨雪上加霜
2021-02-18
作者
Alan Patterson，EE Times特派記者
美國德州遭遇超級寒流襲擊，導致嚴重能源供應短缺與電力中斷，包括Samsung、NXP與Infineon三家半導體業者位於奧斯汀的晶圓廠因此停擺...
美國德州遭遇超級寒流襲擊，導致嚴重能源供應短缺與電力中斷，包括三星(Samsung)、恩智浦(NXP)與英飛凌(Infineon)等業者位於德州首府奧斯汀(Austin)的晶圓廠也因此停擺。
在美國時間2月16日德州奧斯汀電力公司Austin Energy宣布中斷供電後，上述業者的生產線也也跟著停工，但對於產量造成的影響以及何時復工，這些公司都未發表任何評論。恩智浦在一份新聞稿中表示，考量一般大眾的健康、安全與人道服務，奧斯汀電力公司將優先供電給住宅區，因此恩智浦兩座位於奧斯汀的工廠都被暫停供電。
德州地方新聞媒體《Austin American-Statesman》則引述了三星發言人Michele Glaze說法：「因為提前接獲(停電)通知，廠房以及生產中的晶圓片都已經採取了恰當的措施。」
半導體顧問業者Semiconductor Advisors總裁Robert Maire接受《EE Times》電子郵件採訪時表示，若是有秩序地停工，半導體生產線上的晶圓片以及設備受到的影響程度可以被減至最小程度；「如果他們是提前幾個小時收到停電通知，可能會把大部份晶圓片從設備中移走，並且以有系統地關閉機台方式，完成『軟』停工。」
不過Maire也表示，就算是最好的情況，那些晶圓生產線可能也要花上一至兩週時間才能復工；但要是停電時間拉長，問題可能會更糟，因為廠房內與生產設備溫度會降低。此外，晶圓廠內的空氣溫溼度必須要經嚴密控制，而且得過濾灰塵汙染，電力中斷將使得相關設施都無法正常運作。
在價值達數十億美元的資本密集晶圓廠內，業者需要維持生產線24小時運轉以最大化營利；這不是一項簡單任務，因為有這麼多對環境條件非常敏感的精密設備。Maire表示：｢在尖端晶圓廠內，設備24小時全年無休運轉，因此讓它們維持溫度並維持校準需要花很多時間，特別是微影設備。」
他指出，如果極紫外光(EUV)或深紫外光(DUV)微影工具的鏡頭未妥善控制溫度一段時間，就需要花非常多時間去讓它們「回溫」，維持運作穩定與校準。
半導體產業研究機構VLSIresearch分析師Andrea Lati則對《EE Times》表示，上述三家晶片業者在奧斯汀當地的總半導體產能是每月11萬5,000片左右的約當12吋(300m)晶圓，而全美總半導體產能應該有每月1,200萬片晶圓，因此奧斯汀的晶圓產能佔據全美總產能的比例在9%到10%之間。
晶片缺貨問題雪上加霜
奧斯汀三大半導體業者生產線停擺，讓全球晶片缺貨的問題雪上加霜，也因此會加劇從汽車到智慧型手機的各種系統生產速度減緩的情況。在2020年，新冠病毒肺炎疫情影響了汽車市場需求，車廠紛紛在第三季砍掉車用晶片訂單；然而2020年第四季汽車訂單就開始回溫，成熟半導體製程產能如40奈米與55奈米也出現短缺現象。
「關鍵的問題在於這是一場大混亂，」Maire表示，三星八成遭受嚴重的衝擊，因為奧斯汀是該公司在美國唯一的生產據點。而另一家產業研究機構IC Insights的副總裁Brian Matas對《EE Times》表示，三星可能需要重新考量是否要在德州斥資百億美元興建新晶圓廠的計畫。
「德州電力系統在這場寒流中發生的狀況，會是三星考量奧斯汀作為投資百億美元興建新晶圓廠潛在地點的大問題；」Matas進一步指出：「不只有三星，其他潛在晶圓廠營運商必然也會對州政府提出針對德州能源可靠度委員會(Electric Reliability Council，ERCOT)的質疑與尖銳問題。」
他表示，「當本地電網故障，沒有備用電源也無法從鄰近的其他州採購可靠電力，是一個非常大的致命傷；」ERCOT是由德州的電力公司組成的團體，負責管理/控制當地電網，服務超過2,500萬用戶，佔據德州總電力負載的九成。
美國德州時間2月16日，電力短缺導致德州的電費飆漲到1MWh(megawatt-hour)超過9,000美元；但一個星期之前，同樣1MWh電費不到30美元。德州州長Greg Abbott因此宣示，會將ERCOT的改革列為州議會的第一優先事項，他也將針對ERCOT進行調查，以判定造成電力短缺的原因，並找出長期解決方案。
車用晶片產能更稀缺
Matas表示，英飛凌與恩智浦都是車用晶片主流供應商，在停電之前就已經面臨晶片產能緊缺的狀況；「幾乎可以確定的是，奧斯汀晶圓廠停工已經呈現上揚的車用晶片單價再添額外的飆升壓力，預期價格將會在今年進一步上漲。」
「這不會是車廠與車用系統業者樂見的，但他們可能會面臨更嚴重的價格壓力，而且得忍受更長的車用晶片交貨期──至少在近期都會如此。遺憾的是，他們對於改變這種情況有些無能為力；」Mata指出，過去就連短暫的晶圓廠生產中斷，也為導致晶片長期缺貨與價格飆升，這對已是現在進行式的全球晶片缺貨問題當然不是好消息。
在此同時，奧斯汀當地可說是一片愁雲慘霧，包括那些正在家中遭受嚴寒的民眾。奧斯汀市政府已經宣佈進入災難狀態，但預期情況不會拖過2月。奧斯汀是美國的半導體製造重鎮之一，當地也形成材料業者、製造設備業者的產業生態系。
三星斥資約90億美元興建的12吋晶圓廠S2在2011年於奧斯汀完工，生產45奈米製程。恩智浦在奧斯汀有兩座8吋晶圓廠，最初是由摩托羅拉(Motorola)在1990年代建成，由恩智浦收購飛思卡爾半導體(Freescale Semiconductor)取得。英飛凌在的奧斯汀8吋晶圓廠Fab 25，則是該公司自Cypress收購的資產。
編譯：Judith Cheng
（參考原文：Chipmakers Halt Production in Texas After Power Outages，By Alan Patterson）
