醫療設備嚴重緊缺,晶圓代工廠加速芯片生產助力抗疫

新冠肺炎疫情蔓延全球,迅速消耗防疫物資與醫療設備。口罩、面罩與防護衣等在相關廠商加量生產及其他領域廠商跨足支援下,供不應求的狀況趨緩;不過以醫療設備來看仍有明顯缺口,製造環結又因涉及精密半導體元件,故僅能仰賴廠商加速生產填補,而加速的瓶頸(Bottleneck)則視醫療用芯片的交貨時間(Lead Time)而定。

醫療級呼吸器缺貨嚴重,晶圓代工廠商加速生產相關芯片提供支援

醫療級呼吸器需使用芯片以精密調節呼吸狀況,但半導體芯片交貨時間基本以月為單位累計,本來就是終端裝置各元件中交貨期較久的項目;而醫療用芯片的需求量又普遍低於大宗應用,客戶庫存經常控管在既定水位少有大幅度調整。

在此情況下,身為 IDM 供應鏈廠商尚有主控權調整出貨順序,加上當季出貨受疫情影響較直接,或有餘裕調整急件的生產排程;對晶圓代工廠商而言,排程調整雖不是難事,但考量維護多方客戶權益,仍需審慎評估執行效果。

在新冠肺炎疫情蔓延快速的影響下,半導體供應鏈廠商不免也逐漸調整策略來提升醫療芯片的優先程度,舉例來說,晶圓代工廠聯電(UMC)為支援防疫,以最急件處理等級(SHR,Super Hot Run)來生產 NAND Flash 控制 IC 廠群聯(PHISON)用於醫療級呼吸器的緊急訂單,將原本需時 2 個月的交貨時間(Lead Time)縮短至近 1 個月,甚至還能再縮短至 1 個月內。聯電採用 SHR 等級生產醫療用芯片訂單,除積極滿足客戶需求,也突顯晶圓代工廠在加速醫療芯片生產環節中的重要性與功效。

值得一提的是,聯電承接的急單包含投片 8 吋晶圓,採用 SHR 生產對目前 8 吋晶圓產能的吃緊程度而言,雖可能在生產進度控管方面略增壓力,但對於防疫醫療的貢獻仍不言而喻。因此當出現如此次的醫療級呼吸器急單需求,採用最高速生產做法確有其必要性;在晶圓代工廠商努力下,相信未來將有更多廠商能彰顯加速醫療用芯片生產帶來的成效,對疫情做出重要貢獻。

SHR 屬特定芯片少量生產類型,調度得宜或有助代工廠商鞏固客戶信心

對晶圓製造廠商來說,為達到生產線的最大使用效率,依照晶圓處理週期(Cycle Time)的設定範圍與在設備機臺上處理的先後順序做配貨調整,以先進製程為例,大致分為 3 種處理級別:首先是 SHR(Super Hot Run)為最急件處理,Cycle Time 最短,除特殊原因外嚴禁生產進度遞延。

此外,定義為 Super Hot Run 的產品在設備機臺的處理排程最優先,不僅一定要在 Cycle Time 的設定範圍內處理完畢,下一階段的處理機臺要提前清空預備,讓產品在當站機臺處理完後能立刻無縫接軌的進入下一站機臺處理,除了運輸時間外幾乎沒有延誤,達到最高效率的處理速度,能大幅度減少產品 Lead Time。

其次是 HR(Hot Run)次急件處理,Cycle Time 較 SHR 略長,同樣要在限時內將各階段處理完畢;最後是標準處理等級,NR(Normal Run)為一般件處理,Cycle Time 按照產品處理程序的基本流程所定,無需特別縮短時間範圍,大多數產品都是用 NR 的等級做處理。 過去使用 SHR 場景多半為客戶的重點開案,需短期內得到產品驗證數據,或新制程開發所需的特殊處理流程,用於量產機會相對不多,加上執行 SHR 會讓機臺出現閒置(Idle)等待時間,實質上還是會對整體生產線的效率造成些許影響,因此一般採用 SHR 等級處理的晶圓數量不會很多。

在此次疫情影響其間,即便晶圓廠的生產沒有中斷,但在物流與人力調度不免受到阻礙的情形下,部份產品的處理級別可能下調,或在某些較安全的處理流程上也有增加 Cycle Time 的可能性,以避免因突發事件而增加維持生產難度。

另一方面,SHR 在執行上其實也存有風險,由於 SHR 強調最快處理速度且屬於相當重要的產品,在處理過程中需非常小心,儘可能降低影響良率的潛在因子,若稍有處理不慎產生問題,後續導致產品報廢的可能性會提高。

從目前狀況看來,晶圓代工廠商加速特定芯片的生產進度,一方面固然是為配合因應客戶的急單需求;另一方面或許也可視為對客戶的反饋補償,藉由主動調整客戶產品的生產速度等級,以確保最終出貨時間不會因疫情任何影響而遞延。

雖然能定義為 SHR 等級做處理的產品量不算大,但在新冠疫情期間可能造成資源供給有限情況下尚能如此調度,也彰顯晶圓代工廠商的危機處理與營運策略確有其獨到之處,加添客戶對晶圓代工廠商抗衡疫情影響生產的信心。


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