來源：內容由公眾號半導體行業觀察（ID:icbank）原創，謝謝！
上周，在公司電話會議上，德州儀器（TI）表示，將在未來幾年內關閉其最後兩個150mm（6英寸）晶圓廠，同時，在其德克薩斯州Richardson工廠建造下一個300mm（12英寸）晶圓廠。德州儀器投資者關係主管Dave Pahl在電話會議上說：「這將是一項多年計劃，預計不遲於2023年至2025年完成。」
Pahl表示，每年在這兩個150mm晶圓廠生產約15億美元的產品，很大一部分將轉移到300mm晶圓廠，從而提高生產率和經濟效益。
該公司表示，Richardson新的300mm晶圓廠預計將在2021年底前完成廠房建設，之後會根據市場的具體需求添加設備。
2019年4月，德州儀器發布了這座300mm晶圓廠的興建計劃，預計投資31 億美元。不過，鑑於2019年低迷的半導體市場，以及不甚理想的營收狀況，TI在Richardson 投資建設300mm晶圓廠計劃並不如當初預想的那樣順利，可能要推遲兩年才能完成。
該公司表示，建成後，這座新工廠將能提供具有競爭力的交貨時間和成本的產品，因為更大的300mm晶圓生產的模擬晶片數量是150mm晶圓的兩倍以上。選擇Richardson的原因之一是：與其現有的RFAB十分靠近，有助於運營效率提升。目前的300mm晶圓廠RFAB於2009年開業，專注於汽車和工業市場。
大量150mm晶圓廠關閉
隨著製程工藝的成熟與進步，以及市場需求的增加，越來越多的公司採用20nm以下的先進工藝設計、生產IC和器件，這使得越來越多的IDM和代工廠淘汰生產效率低下的晶圓廠。
據IC Insights統計，在過去的10年中(2009-2018年)，全球半導體製造商總共關閉或重建了97座晶圓廠。其中，關閉了42座150mm晶圓廠和24座200mm晶圓廠，而關閉的300mm晶圓廠數量僅佔關閉總數的10%。具體如下圖所示。
而從地區來看，日本關閉的晶圓廠數量最多。以瑞薩為例，該公司最近關閉的兩座晶圓廠都是150mm的，包括位於日本高知縣的一家工廠，該工廠主要生產模擬、邏輯器件以及一些型號陳舊的微型元器件。此外，瑞薩還將位於日本滋賀縣大津的工廠調整為生產光電器件。據悉，瑞薩預計將會在2020年或2021年再關閉兩座150mm晶圓廠。
IC Insights預計，隨著建設新的晶圓廠和製造設備的成本飆升，未來將會有越來越多的IC公司專注於晶圓代工或Fabless模式，也將會有越來越多的低效率晶圓廠被關閉。
德州儀器目前在9個國家有15座晶圓廠，當然，這些廠房中包括即將關閉的落後產能，以及新建的300mm產能。2019年4月，Diodes公司完成了對位於英國蘇格蘭Greenock的德州儀器150mm / 200mm晶圓廠（GFAB）的收購，這也是TI逐步摒棄落後產能策略的一部分。
在關閉落後產能方面，行業內主要的模擬和模數混合晶片IDM廠商都有著普遍的共識，除了TI和瑞薩之外，另一家大廠ADI也計劃在2021年關閉位於加利福尼亞州米爾皮塔斯的150mm晶圓廠。
提升利潤率
在模擬晶片市場，像TI、ADI、Maxim這樣的廠商，都有著高於行業平均水平的毛利率。以TI為例，在過去10年內，其利潤和利潤率保持上升態勢，並在2018年創造了新高。按照TI的說法，創造高利潤率與他們用12英寸晶圓廠生產模擬晶片、降低成本有關。數據顯示，TI的模擬晶片在2018年的運營利潤率高達46.7%，但嵌入式處理器的運營利潤率僅為29.6%。
近些年，TI一直在穩步提升其300mm晶圓模擬晶片的產量，以削減成本並提高生產效率。TI表示，300mm晶圓廠的產量比競爭對手使用的200mm工藝生產的晶片便宜40％。此外，對於模擬用途，300mm晶圓廠的投資回報率可能更高，因為它可以使用20到30年。
TI將很多邏輯和嵌入式IC生產外包給代工廠，但模擬晶片主要都是在其自家的工廠生產。該公司目前擁有兩個300mm晶圓廠，分別名為RFAB和DMO56。截至2017年，其300mm模擬晶片產量佔其整體模擬晶片產量的40％，而到了2018年，這一比例提升到了50％左右。考慮到5G，IoT、汽車和雲計算等應用的成熟和大規模擴展，會推動相關模擬晶片需求的增長，因此，該公司有充分的理由進行300mm晶圓廠擴展，以保持並進一步提升其高利潤率。
150mm晶圓市場依然可觀
行業內大量的150mm晶圓廠被關閉，越來越多的300mm晶圓廠上馬並逐步實現量產。那麼，這是不是意味著150mm晶圓正在逐步退出歷史舞臺呢？答案是否定的，150mm晶圓依然有著巨大的市場空間。
以上提到的陸續關閉的150mm晶圓廠，它們的製造工藝主要都是第一代基於矽的MOS技術，如BiCMOS、DMOS、金屬柵CMOS，多晶矽柵CMOS，以及BiPolar等。這些都是半導體行業最為傳統的工藝技術，生產的晶片也都是一些傳統應用，如電源管理、照明、熱管理和放大器等。這些晶片的性能指標相對不高，夠用就可以，因此，它們的應用市場整體處於萎縮態勢，其相應的150mm晶圓自然也就越來越缺乏市場動力。
而在新工藝技術和應用的推動下，特別是對相應模擬晶片的性能指標提出更高要求的情況下，第二代和第三代化合物半導體的市場需求量越來越大，發展前景廣闊。而這些模擬晶片通常都是採用150mm晶圓生產的。因此，化合物半導體市場對150mm晶圓的需求量依然旺盛，而且，總體來看，目前處於供不應求的狀態。
第二代化合物半導體方面，砷化鎵（GaAs）是目前的主力軍。近年來，LED推動了化合物半導體技術的進一步發展，而新的發展來自於兩類光電子應用：用於數據網絡的雷射光源和波導技術，以及用於先進3D成像的雷射二極體和光電探測器技術。
與CMOS技術不同，GaAs需要一些特定類型的設備，如垂直腔表面發射雷射器（VCSEL）在可能的情況下將使用單片式工藝。這與傳統的一次性批量處理多片晶圓不同，這些三五族（III-V）材料技術最終將通過3D人臉識別等新興應用進入更廣泛的消費市場。而GaAs主要採用150mm、200mm晶圓，因為它不需要邏輯晶片那樣高的集成度和先進位程，而相關模擬晶片又有很廣闊的應用前景，特別是AR/VR和3D成像技術，給相應晶圓廠提供了很大的盈利空間。
而在第三代化合物半導體方面，碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）是典型代表，特別是SiC，在高功率應用領域越來越受到歡迎，而這些晶片也都是基於150mm晶圓的。
當下，有越來越多的SiC功率MOSFET應用於電動汽車。以美國市場為例，未來10年，在美國上路的輕型客運車輛中，有15%都是電動汽車。隨著越來越多的應用需要高壓開關，SiC晶圓廠商科銳（Cree）越來越看好150mm晶圓的市場前景。其子公司Wolfspeed作為SiC功率MOSFET器件製造商，對該市場非常樂觀，認為2023年SiC器件的可用市場總額將達到50億美元。
除了Cree之外，以英飛凌、意法半導體（ST）和羅姆為代表的IDM也都非常關注SiC和GaN市場的發展。今年1月中旬，意法半導體宣布與羅姆旗下公司SiCrystal籤署一項SiC晶圓長期供應協議。協定規定，SiCrystal向意法半導體提供總價超過1.2億美元的150mm碳化矽晶片，滿足時下市場對SiC功率元件日益增長的需求。
實際上，意法半導體一直在布局和擴大SiC業務。2019年初，該公司與Cree籤署了多年供貨協議，協議規定，Cree向意法半導體供應價值2.5億美元的先進150mm碳化矽裸晶圓和外延晶圓。
2019年底，意法半導體完成了對瑞典SiC晶圓製造商Norstel AB的整體收購，Norstel主要進行150mm碳化矽裸片和外延片的生產。
在GaN方面，業內也有多家領導廠商在進行著研發，如我國化合物半導體的領先企業三安集成，正在拓展150mm矽基GaN晶圓代工業務。該公司運用於高壓AC/DC和DC/AC電力電子領域的150mn矽基GaN代工服務已經面向全球市場開放。
結語
在以MOS為代表的傳統工藝領域，150mm晶圓市場正在萎縮，300mm晶圓大量湧現，這已經成為不可阻擋的趨勢。然而，在化合物半導體領域，隨著技術的成熟和進步，特別是市場應用需求的帶動，相應150mm晶圓市場愈加活躍，需求量巨大。因此，150mm晶圓市場冰火兩重天的局面愈加突顯。