应对芯片短缺

Jean-Marc指出,半导体行业需求与准备产能之间存在巨大缺口。不是芯片缺货的问题,而是没做好备产。在整个价值链中,从电子元器件、OEM到EMS代工厂,不论是独立器件,还是嵌入式电子,每个市场参与者都没有为市场井喷做好准备。

ST的短期积极应对措施是,对汽车行业迅速做出反应,去年12月将资本支出从15亿美元提高到20亿美元,在制造设备和封装设备厂商支持下,提高产能,4月份宣布的今年营收也将超过120亿美元。

他认为,目前供需缺口仍在25%左右,因此,短期内解决芯片短缺问题别无他法,只能与全体客户、车企、一级供应商、工业OEM密切合作,尽可能防止缺货引起停产,控制损失程度,降低对客户的影响。

对于2022年以后,ST正在与客户探讨经验教训和预防举措,如何将未来生产规划的更好,如何为半导体供应链提供更可靠的需求预测信息,以便半导体公司灵活备产,做好低风险产能准备。

Jean-Marc举例解释说,半导体行业面临的挑战在于,一辆汽车的制造周期是一天,电路板的制造周期却是一个星期,而且资本支出非常大。晶圆制造设备的交货周期是9个月,封装测试设备是6个月。必须找到一种方法来调整汽车行业的传统商业模式,使其与材料需求规划和滚动预测更加一致,实现灵活多变性,以便半导体行业提前做好产能规划。这就是ST正在与客户一起做的事情。

推进汽车产业链变革

Jean-Marc告诉记者,在战略方面,ST是推动汽车行业从内燃机到电动汽车成功转型的先驱,20年前就已涉足SiC二极管和MOSFET,当时ST就看到优化电机控制性能和功耗对工业和电动汽车至关重要。得益于多元化产品组合,包括MCU、功率驱动器件、BCD技术、高性能模拟芯片和传感器,ST在提供功率芯片解决方案(功率开关管、SiC MOSFET模块、车载充电机、电机控制、DC/DC转换器、动力电池管理系统)方面独具优势。

他指出,在汽车领域,软件越来越重要,所以需要与客户建立密切合作关系,利用嵌入式处理器和各种类型传感器优化电动汽车的动力总成系统。在智能化方面,包括信息娱乐、导航定位、网络连接和ADAS在内的子系统为许多新的市场参与者提供了新机会,因为每次改变竞争格局的重大突破都会为新进者创造机会,提供一个高效的平台。但是对ST来说,业务一切照旧。

ST是一家全球性公司,能够在实验室和设计中心对应用进行本地化处理,实现越来越多的本地化设计。在不同地区,ST的商业模式和技术合作模式可能会略有不同,但都是以智慧出行和汽车电动化战略为核心。

据介绍,ST与亚太地区的主要车企建立了联合实验室和合作伙伴关系,在电动化和智能化方面布局未来汽车行业的整体生态系统,特别是本地化带来的一些新的市场参与者,如比亚迪、长安、长城、上汽等。

退群单飞不会成功

现在,欧盟、日本、美国和韩国等都在追求芯片自主可控,作为一家全球性运营的企业,ST是怎么想的?

Jean-Marc说:“这是一件危险的事情。观察半导体行业竞争格局现状,整个行业分为计算机、通信、存储器和多元化器件。市值超过100亿美元的公司大概有25家,有两种运营模式:一种是无晶圆厂,另一种是IDM。其中3家计算机和微处理器公司、5家通信芯片公司、5家存储器公司和8家产品多元化半导体公司,包括ST。在代工领域,有3家市值超过100亿美元的上市公司,分别是台积电、联电和中芯国际,还有两家没有上市(GlobalFoundries和三星)。另外还有3家主要EDA公司、5家主要工艺设备制造商。现阶段保证半导体行业不断发展和创新非常重要,各国提供激励措施,鼓励公平创新和均衡制造,这是我们所期望的和未来规划的方向。”

他指出,ST不打算布局一个只在本地开发IP、本地设计、本地研发和本地制造才能开展业务的世界,这不是其谋划的世界。虽然从政府鼓励政策中看到重要的政治意愿,但还是希望这些政策能够推动公平竞争,推进行业发展。他认为,在芯片短缺的现状下,出现这种情况也属正常。

一些客户也在改变他们的想法,对资本参与持开放的态度。ST不打算支持某些国家的芯片完全独立自主的倡议和行动。不要忘记,在晶圆厂和制造技术背后,还有封测厂,这是一个复杂的后道工序。需要有设备制造商提供晶圆制造和封装设备,还需要EDA供应商提供IP和设计工具。随着人工智能的到来,技术研发变得更加重要,最后还要有材料制造商。

制造业格局在发生变化,市场集中度不高了,但这并不是令人担心的事情。作为IDM模式运营的ST战略源于社会大趋势,将通过自我调节在欧洲和亚洲部署技术创新中心和应用实验室,为汽车和工业市场提供多元化半导体产品,仍然是全球化运营。

“与世界脱钩,会给半导体行业带来灾难。像一些国家和地区退群单飞是不可行的,这不会发生。我理解这个想法,但我认为,这不利于半导体行业的长远发展,”他说。

差异化走向趋同

每家芯片厂商都在强调差异化,但通过近些年的收购使主要芯片厂商之间的技术出现趋同趋势。如何看待差异化呢?

Jean-Marc以嵌入式处理解决方案举例说,在某个时间点前,评测微控制器参考的行业标准是基于CMOS技术,然后是嵌入式NOR闪存或嵌入式分离栅极技术。差异化更多是围绕生态系统和微控制器构建软件生态系统,以简化解决方案设计过程。同样重要的是广泛的产品规划,在微控制器的某一发展阶段,差异化主要集中在产品组合上。STM32是广泛的产品组合,提供高性能和低功耗,并不断加持强大的开发生态系统。

现在,工艺节点不断缩小,可以根据应用和功耗提供更高的实时性能。差异化的机会仍然存在,例如ST开发的分离栅极替代技术、28nmPCM相变存储器技术。ST的28nmFD-SOI技术车规微控制器内置PCM存储器和闪存,下一代产品技术正在开发。

在功率器件方面,ST的差异化方法是开发宽带隙材料,研发模块,改进BCD架构和技术,还有电流隔离技术、能够处理高压的系统级芯片和智能功能。

光学传感器的差异化方法是研发飞行时间技术、模块和红外成像等集成解决方案,为客户提供整体方案。

他介绍说,ST的Agrate和Crolles工厂采用BCD和CMOS技术开发和制造高性能模拟技术。为了实现多样化和差异化,ST在10多年前就有选择地脱离了通信市场,转而深耕汽车和工业市场,因为这是提供差异化优势产品的机会。

机遇与挑战

随着疫苗接种率的提高,全球或将迎来产业复苏。对半导体行业而言,未来的机遇和挑战在哪里呢?

Jean-Marc现身说法,疫情之前,公司战略源于重要的电子系统发展趋势,包括智慧出行、电力和能源、物联网和5G。作为一家产品多元化的半导体公司,其产品组合包括嵌入式处理解决方案(以STM32为主的微控制器)、电源管理解决方案、光学传感解决方案、MEMS传感器和模拟器件。“我们不在先进数字核心技术之列,但是,我们有一些特定的合作关系,尤其是在汽车智能化方面,我们与Mobileye合作开发自动驾驶应用,”他说。

对于个人电子产品、通信基础设施和设备,ST有选择布局的策略不会改变,已经准备好继续领涨所服务的市场。在制造技术方面,嵌入式处理解决方案开发路线图包括FD-SOI技术的下一个节点28nm,在后道工序和中间生产线的投入将更加激进。通过与台积电和三星合作,将采用更先进的CMOS技术开发工业微处理器。

在功率器件方面,ST正在开发先进的宽带隙材料,如第四代SiC产品和GaN器件,还在开发新一代的IGBT、低压MOSFET和BCD技术。

现在先进车规半导体技术是110nm,先进消费电子技术是90nm节点。ST将开发下一代40nm技术。至于内部产能,其所有制造设施都已满负荷运行,并计划在Agrate新建一个300mm晶圆厂,2022年开始安装生产线,以支持ST今后3至5年的发展。

Jean-Marc认为,疫情后的挑战在于,让客户存续并持续增长非常重要,要了解并避免因ST供应链不堪重负使客户遭受结构性损害;保护客户非常重要,要分析需求和产能之间的缺口,及时做出调整。另一个挑战是半导体行业脱钩现象,这将中断半导体行业的全球化进程。

他认为:“半导体行业成功的关键是创新、全球化和规模化。这使得行业能够以客户可承受的价格完成创新成果转化。未来,世界各国应该通过各种鼓励政策公平、平等地支持这种创新。”

加速发展,共同创新

Jean-Marc最后强调:“我们将长期投资支持电子行业赋能趋势发展所需的关键技术,瞄准那些既受益于我们的技术,同时又能提高技术采用率的特定市场和应用领域。我们开发创新、可持续发展的技术,以及客户需要的产品和解决方案,帮助他们应对挑战和机遇。客户、合作伙伴、ST员工的紧密合作,将加速发展,共同实现创新。”