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✦文章来源:电子产品世界
欧洲是世界半导体的重要一极。意法半导体(ST)是全球知名的半导体巨头,被称为欧洲半导体的“三驾马车”之一。和一些出身名门,自带一定应用市场的公司相比,ST的特点是要靠自己找市场、摸爬滚打,以解决生存和发展问题。
据市场研究机构Garnter数据,ST 2022年营收158.4亿美元(ST官方数据为161.3亿美元),年增长率为25.6%,是欧洲最大、世界第11大半导体公司。大浪淘沙、洗牌无数的半导体行业,ST是如何显露出真金本色,成为欧洲乃至世界半导体巨头的?又是如何布局未来的?
▲表1 2022年前20大半导体公司(来源:Gartner)
1 传奇人物缔造了ST,开创市场联盟方式
1987年,两家历史悠久的半导体公司——意大利SGS微电子和法国Thomson半导体分部,因志同道合而决定联姻,至此,一家欧洲独立芯片厂商——SGS-THOMSON Microelectronics(注:1998年5月更名为STMicroelectronics, 简称ST,意法半导体有限公司)由此诞生。在合并成立ST之前,其前身的两家公司均是创立已久的半导体公司,最早可追溯到1957年,并进行了多次并购。
相比同年代诞生在美国的芯片公司,欧洲的营商环境要差很多。出生在意大利西西里岛的公司第一位总裁兼CEO是一位传奇人物,不仅缔造了欧洲半导体三驾马车之一——意法半导体,还开创性地通过市场联盟方式实现了商业创新。
Pasquale Pistorio认为,半导体工艺不断向更小的几何尺寸迈进,给用户提供了更多应用的机会。ST获得成功的关键是:帮助用户的产品取得成功。这需要与用户密切合作,充分了解用户对未来产品的看法。因此开创了市场联盟模式。
ST通过与当时的高科技头部品牌结成市场联盟,生产用于手机、打印机、电脑以及硬盘等产品的芯片,通过双赢战略使公司得以快速发展。
不仅如此,这位传奇人物也重视亚洲市场。在上世纪90年代,随着亚洲经济的起飞,ST在亚洲建立前、后端基地,以贴近用户的方式,完成了国际化布局。例如,ST在新加坡就兴建了多座晶圆工厂,并在马来西亚、菲律宾等地建有后端封测工厂。1994年,ST在深圳福田设立了中国第一家封装测试厂。事实上早在1984年,ST早已作为首批在中国设立营业机构的国际半导体公司之一,在中国设立办事处。
在Pistorio先生的努力下,21世纪之交,在新科技崛起与互联网泡沫破灭交织的达尔文时刻,ST稳扎稳打地建立了IDM模式,集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身,跻身世界最大的半导体公司之列。
2 靠多重应用,走出低谷
2005年,ST之父Pistorio先生宣布退休。此后,公司在发展道路上出现了一些波折。
所幸的是,ST实力雄厚,业务横跨多重电子应用领域,降低了损失风险。ST改变了思路,避开了高调热门且风险高企的领域,把眼光放到智能生活领域的创新。2012年公司升级标识(logo)进行了重新设计,原来的菱形风格全面圆角化,并做了颜色加深和立体化处理,使得新标识更具科技感。在“ST”下面还有一句宣传口号:life.augmented(科技引领智能生活)。ST希望用其完整、无所不及的生态为用户提供全栈式服务。
▲旧logo(左)与新logo
由STM32和MEMS等明星产品领衔,ST汽车和分立器件(ADG)、模拟器件、MEMS和传感器(AMS),以及微控制器和数字IC(MDG)三大产品部犹如三驾马车齐头并进,使ST股价下降的态势得以停止,后续随着产品的逐渐起量,营收也开始逐步回归。2020年公司全年净营收102.2亿美元,首次跻身百亿美元俱乐部,终于重回一线大厂。
2020年ST晒出了部分产品的出货量成绩单:
✦传感器(MEMS+光学传感器)190亿+;
✦STM32MCU60亿+;
✦智能电源开关10亿+;
✦ST智能电力解决方案驱动的低压电机10亿+;
✦汽车智能功率解决方案VIPower 10亿+;
✦飞行时间(ToF)模块10亿+。
其中,STM32系列MCU(微控制器)的崛起堪称业界佳话。而斥资第三代半导体SiC制造,是该公司投资未来的亮丽一笔。
3 用ArmMCU带来蝴蝶效应,将STM32播撒大地
“一只蝴蝶在巴西轻拍翅膀,可以导致一个月后德克萨斯州的一场龙卷风。”ST是第一家向市场上推出Arm Cortex-M核的MCU厂商,STM32也像其logo蝴蝶一样,为MCU世界带来了一场革命风暴。
▲STM32的logo
这只蝴蝶是怎样诞生的呢?时间还要追溯到更早的2004年10月,Arm公司发布了Cortex-M3核,这是第一个面向嵌入式微控制器的32位内核。此前,Arm的Cortex-A系列内核在手机处理器市场已大获成功,市占率超九成,市场已趋饱和。为了进一步拓展市场,Arm把眼光转向了MCU,欲把其成功的处理器架构IP及经验改造后推向嵌入式领域。
在嵌入式领域,8位MCU在市场如日中天,但此时智能设备兴起,是物联网时代的初步发展期,需要更高性能的MCU。因此,已有一些头部厂商推出32位MCU架构。但ST还没有找到合适的32位架构,因此与Arm一拍即合,第一时间站在了巨人的肩膀上,并于2007年6月向市场推出了32位的STM32系列MCU,从此书写了一段骄人神话。
✦2007到2013年,STM32全球出货量达10亿颗;
✦2016年,STM32全球出货量达20亿颗;
✦2020年7月,STM32全球出货量达60亿颗;
✦2023年3月,STM32全球出货量达110亿+。
根据市场调研机构Omdia的报告,2021年,STM32在全球通用MCU市场排名第一。2023年3月,STM32全球出货量已超110亿颗。
那么,当年Arm推出Cortex-M3核时,有多家MCU公司也推出了相关MCU,为何ST排名一直向上、出类拔萃呢?
ST中国区微控制器和数字IC产品部(MDG)总监曹锦东解释道:1. 智能化和数字化时代需要有更多的MCU,但这些MCU更多是来自32位 MCU的需求。2. 有更多的新客户在用STM32,例如在中国,已有超过10万个客户;而同时在现有客户中,ST的市场份额也是在不断提升中。3. 更重要的原因是STM32一直有新产品推出,背后是持续创新的产品和创新的性能,能够集成创新外设IP,能够让产品提供给客户他们所需要的性能。4. 更进一步的是加强供应链的安全性和坚韧性,确保用户在过去、今天和未来都有一个很可靠的供应链。所以,客户持续信任STM32、持续使用STM32的背后是一整套的基础和信任的存在。
EEPW记者也从网络上查到ST在中国市场的部分战术。
再把时间退回到2007年,根据市场研究机构iSuppli公司资料显示,2007年中国市场中的10大MCU供应商排名中,ST营收排名第10位。在2007年,中国是MCU最大单一买家,占全球14.5%份额。因此面对市场格局已经成型的中国MCU市场,对于ST来说,这场仗并不好打,战术就显得尤为重要。
▲表:2007年中国MCU供应商排名(来源:iSuppli)
恰巧此时MCU市场缺口,这是ST切入市场的绝佳机会,算是天时。
随后ST一鼓作气,直击MCU市场痛点——价格高和资料少。
首先,ST发布业内首款基于ARM Cortex-M3内核的MCU,在技术路线上可谓是划时代,而且型号多、处理频率高、I/O接口多、功能模块多、开发库丰富,即使是在早期有bug的阶段,这款产品对很多工程师来说已是够用。
其次,在保证性能的基础上,ST直接把MCU和开发板的价格打到“骨折”,据一些中国工程师回忆,ST单颗芯片的价格只有其他品牌的几分之一,其他品牌4位数的开发板,在ST这里用100多元的价格就能拿到。
因此,STM32的出现可谓“为有源头活水来”。
如果用低价取得市场信任是ST冲入市场的第一把利器,那么抓住工程师群体则是其中的关键力量。工程师是MCU选型的决定性力量,ST深谙此道,要想抓住ST市场的未来,就得先抓住工程师和预备工程师(大学生)这一核心群体。
为了这一目标,ST周密部署,大致可以分下面几步:
1. 在工程师活跃网站广泛撒网:发资料,送板子,赢得一众好评,一年一度的STM32全国巡回研讨会已举办了十多年,这几年还在电子产品研发与制造重地——深圳举办STM32中国峰会,也差不多一年举办一次。
2. 在学生端,和大学合作,在教学端导入ST,开设各类论坛和讲座,促进应用普及。
3. 送开发板,别人一块开发板要几十上百元人民币,ST直接送。有工程师回忆道:“早些年ST在广铺市场的时候,官方完全在赔本赚吆喝”。
把客户吸引过来之后,ST尤其擅长留存转化。在这方面,ST走的是价格和服务的“亲民”路线,深受国内占大头的中小企业和初创公司欢迎。例如,ST在2017年时称:STM32的出货量七成流向中小企业和初创公司,三成流向大客户。
由于有价格和STM32生态的优势,ST公司也向下撼动了传统8位MCU市场,获得了原本是8位MCU的份额。
在ST一顿猛烈攻势后,技术先行、广撒网、拓渠道、重服务,使ST MCU的出货量蹭蹭上涨。
ST在Arm MCU市场上大获成功,一些公司在打价格战反击,ST下一步还会继续走低价策略吗?
ST执行副总裁、中国区总裁曹志平在2023年STM32中国峰会上称,ST现在更多关注的是价值。公司提供的是一套全方位的服务,而不仅仅只是芯片,即“不止于芯”(more than silicon),不仅是硬件的价格,更多关注的是给客户提供一套全方位的系统解决方案的价值,包括硬件、软件、生态系统、功能安全、信息安全、无线连接等,以及各种开发工具,合作伙伴的系统等。
4 深入布局新兴半导体工艺
ST MCU等芯片的一大优势是产能和质量的保证。
在半导体产业的定位中,ST是一家垂直整合制造商(IDM)。在半导体行业里,有的公司专注于无工厂模式(fabless),有的专注于半导体代工(foundry),还有的专注于封装测试等。而ST等芯片巨头往往采用IDM模式,涵盖芯片设计、晶圆制造、封装和测试、销售和支持的整条价值链。换句话,ST涵盖了无工厂模式、前工序(半导体制造)和后工序(封装测试)等。
因此,ST在世界各地拥有许多制造基地。前工序制造基地主要分布在四个国家:瑞典、法国、意大利和新加坡。此外,ST还在意大利、法国、摩洛哥、马耳他、马来西亚、中国深圳和菲律宾拥有封装和测试工厂。这为ST提供了独特的优势,特别是在2020—2022应对新冠疫情挑战方面:有时某地会因为疫情而被封锁,但ST仍然可以顺利地管理自己的生产和供应链。
ST拥有丰富的技术组合,并且大部分技术是专有技术。例如,ST拥有包括BCD在内的智能功率技术。实际上,ST是发明BCD技术的公司,这项技术于2021年荣获电气与电子工程师协会(IEEE)授予的里程碑奖,表彰其为推进人类科技发展做出的贡献。
就功率技术而言,ST提供功率MOSFET、IGBT、碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)。此外,ST还拥有特殊的MEMS技术,以及模拟和混合信号技术。就数字化技术而言,ST拥有FD-SOI技术。ST还可以与代工厂合作,提供FinFET技术。就闪存技术而言,ST拥有许多聚焦嵌入式闪存、CMOS的特殊技术。ST还拥有射频CMOS和BiCMOS技术,由于这些技术能够提供特有的防辐射功能,非常适合制造卫星相关的技术产品。就封装技术而言,ST能够非常灵活地提供包括引线框架、层压板、传感器模块、晶圆级等所有技术在内的优选组合。
ST不仅专注于晶圆技术的研发,也专注于封装和测试的创新。此外,ST还与封测代工厂(OSAT)合作,通过封测外包的形式,利用最新的技术持续推动创新,以满足智慧出行、电源与能源,以及物联网&互联等长期趋势和相关终端市场的需求。
5 投资未来——第三代半导体SiC制造
21世纪初,随着电动汽车、太阳能电池等新能源行业的迅速崛起,半导体材料SiC因其高温、高压、高频等优异性能成为备受关注的研究热点。不过,在这个新兴领域,成本仍然是制约SiC产品普及的软肋,而大规模生产是实现降本的重要方法。为此,SiC巨头纷纷行动、跑马占地,一方面加大自身研发与制造投资,另一方面通过收购、联合等方式完成制造产业链的布局,以抢占市场高地。
▲图:SiC、GaN、Si的性能比较
ST也十分重视这样的契机,计划在2017—2024年间把SiC产能提高9倍。为此,在这方面的投资与合作非常活跃。EEPW记者简要梳理了ST近几年在SiC方面的重要收购和联合:
✦2019年,与Cree签署超5亿美元的SiC晶圆购买合同;
✦2019年,完成对瑞典SiC晶圆制造商Norstel AB的整体收购,实现内部量产150mm SiC裸晶圆和外延晶圆;
✦2022年10月,ST宣布将在意大利卡西西里岛的卡塔尼亚建造一座价值7.3亿欧元(约8亿美元)的碳化硅衬底晶圆厂,预计2023年投产,可提供单晶的SiC晶棒和外延芯片及芯片制造业务;
✦2022年12月,ST宣布将与Soitec合作开发SiC衬底制造技术,双方同意在未来的8英寸(200mm)SiC衬底制造过程中引入Soitec的SmartSiC 技术;
✦2023年6月,ST和中国化合物半导体龙头企业三安光电签署协议,将在中国重庆建立一个新的8英寸SiC器件合资制造厂。新的SiC制造厂计划于2025年第四季度开始生产,预计将于2028年全面落成。
那么,ST为何要在SiC的衬底和晶圆制造上大举投资?
ST执行副总裁、中国区总裁曹志平解释道,对于像SiC这样的新技术,尽可能多地控制整个制造链非常重要,包括SiC衬底、前工序的晶圆制造、后工序的封测以及定制SiC功率模块。
在收购Norstel AB公司后,ST真正拥有了一个完整的制造链。现在,Norstel AB已更名为ST SiC AB,这标志着ST进入了SiC供应链的上游衬底制造。
此外,ST还不断扩大产能,例如,提高了主要功率器件制造厂意大利卡塔尼亚工厂的产能,新加坡生产线更是增加了1倍产能,6英寸升级到8英寸的项目已在筹备中。ST的后工序封测厂位于摩洛哥的布库拉和中国深圳。ST深圳工厂是ST的主要的碳化硅封装工厂,ST最走量的产品都是在深圳完成封测的。
那么,计划在2024将SiC衬底的内部供应提升至40%以上,这能为ST带来什么优势?
实际上,ST的经营策略是成为IDM厂商,这意味着,要把控关键的差异化技术及其相关工序和工艺。SiC就符合这种情况。
如今,全球SiC衬底晶圆市场主要掌握在几家供应商手里。ST主要是从一家美国公司和一家日本公司采购6英寸衬底晶圆。关于内部产能情况,ST正在卡塔尼亚建设一座总价7.3亿欧元(约8亿美元)的衬底晶圆厂。ST既要提高内部供应比例,又要不断拉低成本。出于这个考虑,ST准备把生产线升级到8英寸(200mm)晶圆。
在新技术投入方面,在未来几年里,ST将在产前测试合格后启用SmartSiC技术。目前,SiC衬底是从单晶SiC晶棒上切割下来的圆片,这种方法的缺点是单晶SiC晶棒很薄,只能获得数量有限的芯片,成本居高不下。通过SmartSiC制造工艺,ST可以从晶棒上切下一层SiC,然后将它粘合到更容易获得、更容易生产的多晶碳化硅衬底上。换句话说,这个工艺是在多晶碳化硅衬底上掺杂单晶碳化硅层。单晶硅的优点是电阻率较低,性能更好。因此,SmartSiC制造工艺降低了总体成本,并且会带来性能提升。
6 保护环境,追求可持续卓越
ST是率先认识到环境责任重要性的国际半导体公司之一。早在上世纪90年代就开始公司的环境责任行动。此后,在环境问题上取得了令人瞩目的进步。
2023年5月,ST发布了2023年可持续发展报告,详细介绍了2022年其在可持续发展方面取得的成绩、策略和目前在执行的计划。其中指出,公司2027年有望成为首个实现碳中和的半导体公司,全球可再生能源发电购电量占比从2021年的51%增至2022年的62%。2022年,77%的新产品被评定为负责任产品(2021年为69%)。
报告指出,基于在诸多领域的出色表现,ST再次荣登多个企业ESG(环境、社会、企业治理)排行榜,入选多个可持续发指数,并通过多项国际认证,其中包括道琼斯可持续发展全球指数和欧洲指数、EuroNext VIGEO Europe 120、富时罗素社会责任指数(FTSE4Good)、ISS ESG企业评级和MSCI。
7 与客户一起塑造明天
今天,智慧出行、电源&能源、物联网&互联技术正在全面巅峰人们的生活方式。作为产品线和技术极为丰富的全球百强创新企业,全盘掌握半导体价值链的IDM,MCU、汽车半导体和传感器的重要厂商,第三代半导体技术的先驱,ST携手全球5万多名员工/9,000名研发人员,及20万+客户与合作伙伴,专注于重塑工业和社会的面貌,不断创新,支持世界的可持续发展。
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