新冠肺炎疫情蔓延全球,迅速消耗防疫物资与医疗设备。口罩、面罩与防护衣等在相关厂商加量生产及其他领域厂商跨足支援下,供不应求的状况趋缓;不过以医疗设备来看仍有明显缺口,制造环结又因涉及精密半导体元件,故仅能仰赖厂商加速生产填补,而加速的瓶颈(Bottleneck)则视医疗用芯片的交货时间(Lead Time)而定。

 

医疗级呼吸器缺货严重,晶圆代工厂商加速生产相关芯片提供支援


医疗级呼吸器需使用芯片以精密调节呼吸状况,但半导体芯片交货时间基本以月为单位累计,本来就是终端装置各元件中交货期较久的项目;而医疗用芯片的需求量又普遍低于大宗应用,客户库存经常控管在既定水位少有大幅度调整。


在此情况下,身为 IDM 供应链厂商尚有主控权调整出货顺序,加上当季出货受疫情影响较直接,或有余裕调整急件的生产排程;对晶圆代工厂商而言,排程调整虽不是难事,但考量维护多方客户权益,仍需审慎评估执行效果。


在新冠肺炎疫情蔓延快速的影响下,半导体供应链厂商不免也逐渐调整策略来提升医疗芯片的优先程度,举例来说,晶圆代工厂联电(UMC)为支援防疫,以最急件处理等级(SHR,Super Hot Run)来生产 NAND Flash 控制 IC 厂群联(PHISON)用于医疗级呼吸器的紧急订单,将原本需时 2 个月的交货时间(Lead Time)缩短至近 1 个月,甚至还能再缩短至 1 个月内。联电采用 SHR 等级生产医疗用芯片订单,除积极满足客户需求,也突显晶圆代工厂在加速医疗芯片生产环节中的重要性与功效。


值得一提的是,联电承接的急单包含投片 8 吋晶圆,采用 SHR 生产对目前 8 吋晶圆产能的吃紧程度而言,虽可能在生产进度控管方面略增压力,但对于防疫医疗的贡献仍不言而喻。因此当出现如此次的医疗级呼吸器急单需求,采用最高速生产做法确有其必要性;在晶圆代工厂商努力下,相信未来将有更多厂商能彰显加速医疗用芯片生产带来的成效,对疫情做出重要贡献。


SHR 属特定芯片少量生产类型,调度得宜或有助代工厂商巩固客户信心


对晶圆制造厂商来说,为达到生产线的最大使用效率,依照晶圆处理周期(Cycle Time)的设定范围与在设备机台上处理的先后顺序做配货调整,以先进制程为例,大致分为 3 种处理级别:首先是 SHR(Super Hot Run)为最急件处理,Cycle Time 最短,除特殊原因外严禁生产进度递延。


此外,定义为 Super Hot Run 的产品在设备机台的处理排程最优先,不仅一定要在 Cycle Time 的设定范围内处理完毕,下一阶段的处理机台要提前清空预备,让产品在当站机台处理完后能立刻无缝接轨的进入下一站机台处理,除了运输时间外几乎没有延误,达到最高效率的处理速度,能大幅度减少产品 Lead Time。


其次是 HR(Hot Run)次急件处理,Cycle Time 较 SHR 略长,同样要在限时内将各阶段处理完毕;最后是标准处理等级,NR(Normal Run)为一般件处理,Cycle Time 按照产品处理程序的基本流程所定,无需特别缩短时间范围,大多数产品都是用 NR 的等级做处理。 过去使用 SHR 场景多半为客户的重点开案,需短期内得到产品验证数据,或新制程开发所需的特殊处理流程,用于量产机会相对不多,加上执行 SHR 会让机台出现闲置(Idle)等待时间,实质上还是会对整体生产线的效率造成些许影响,因此一般采用 SHR 等级处理的晶圆数量不会很多。


在此次疫情影响其间,即便晶圆厂的生产没有中断,但在物流与人力调度不免受到阻碍的情形下,部份产品的处理级别可能下调,或在某些较安全的处理流程上也有增加 Cycle Time 的可能性,以避免因突发事件而增加维持生产难度。


另一方面,SHR 在执行上其实也存有风险,由于 SHR 强调最快处理速度且属于相当重要的产品,在处理过程中需非常小心,尽可能降低影响良率的潜在因子,若稍有处理不慎产生问题,后续导致产品报废的可能性会提高。


从目前状况看来,晶圆代工厂商加速特定芯片的生产进度,一方面固然是为配合因应客户的急单需求;另一方面或许也可视为对客户的反馈补偿,藉由主动调整客户产品的生产速度等级,以确保最终出货时间不会因疫情任何影响而递延。


虽然能定义为 SHR 等级做处理的产品量不算大,但在新冠疫情期间可能造成资源供给有限情况下尚能如此调度,也彰显晶圆代工厂商的危机处理与营运策略确有其独到之处,加添客户对晶圆代工厂商抗衡疫情影响生产的信心。