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?文章來源:電子產品世界
歐洲是世界半導體的重要一極。意法半導體(ST)是全球知名的半導體巨頭,被稱為歐洲半導體的“三駕馬車”之一。和一些出身名門,自帶一定應用市場的公司相比,ST的特點是要靠自己找市場、摸爬滾打,以解決生存和發展問題。
據市場研究機構Garnter數據,ST 2022年營收158.4億美元(ST官方數據為161.3億美元),年增長率為25.6%,是歐洲最大、世界第11大半導體公司。大浪淘沙、洗牌無數的半導體行業,ST是如何顯露出真金本色,成為歐洲乃至世界半導體巨頭的?又是如何布局未來的?
▲表1 2022年前20大半導體公司(來源:Gartner)
1 傳奇人物締造了ST,開創市場聯盟方式
1987年,兩家歷史悠久的半導體公司——意大利SGS微電子和法國Thomson半導體分部,因志同道合而決定聯姻,至此,一家歐洲獨立芯片廠商——SGS-THOMSON Microelectronics(注:1998年5月更名為STMicroelectronics, 簡稱ST,意法半導體有限公司)由此誕生。在合并成立ST之前,其前身的兩家公司均是創立已久的半導體公司,最早可追溯到1957年,并進行了多次并購。
相比同年代誕生在美國的芯片公司,歐洲的營商環境要差很多。出生在意大利西西里島的公司第一位總裁兼CEO是一位傳奇人物,不僅締造了歐洲半導體三駕馬車之一——意法半導體,還開創性地通過市場聯盟方式實現了商業創新。
Pasquale Pistorio認為,半導體工藝不斷向更小的幾何尺寸邁進,給用戶提供了更多應用的機會。ST獲得成功的關鍵是:幫助用戶的產品取得成功。這需要與用戶密切合作,充分了解用戶對未來產品的看法。因此開創了市場聯盟模式。
ST通過與當時的高科技頭部品牌結成市場聯盟,生產用于手機、打印機、電腦以及硬盤等產品的芯片,通過雙贏戰略使公司得以快速發展。
不僅如此,這位傳奇人物也重視亞洲市場。在上世紀90年代,隨著亞洲經濟的起飛,ST在亞洲建立前、后端基地,以貼近用戶的方式,完成了國際化布局。例如,ST在新加坡就興建了多座晶圓工廠,并在馬來西亞、菲律賓等地建有后端封測工廠。1994年,ST在深圳福田設立了中國第一家封裝測試廠。事實上早在1984年,ST早已作為首批在中國設立營業機構的國際半導體公司之一,在中國設立辦事處。
在Pistorio先生的努力下,21世紀之交,在新科技崛起與互聯網泡沫破滅交織的達爾文時刻,ST穩扎穩打地建立了IDM模式,集芯片設計、芯片制造、芯片封裝和測試等多個產業鏈環節于一身,躋身世界最大的半導體公司之列。
2 靠多重應用,走出低谷
2005年,ST之父Pistorio先生宣布退休。此后,公司在發展道路上出現了一些波折。
所幸的是,ST實力雄厚,業務橫跨多重電子應用領域,降低了損失風險。ST改變了思路,避開了高調熱門且風險高企的領域,把眼光放到智能生活領域的創新。2012年公司升級標識(logo)進行了重新設計,原來的菱形風格全面圓角化,并做了顏色加深和立體化處理,使得新標識更具科技感。在“ST”下面還有一句宣傳口號:life.augmented(科技引領智能生活)。ST希望用其完整、無所不及的生態為用戶提供全棧式服務。
▲舊logo(左)與新logo
由STM32和MEMS等明星產品領銜,ST汽車和分立器件(ADG)、模擬器件、MEMS和傳感器(AMS),以及微控制器和數字IC(MDG)三大產品部猶如三駕馬車齊頭并進,使ST股價下降的態勢得以停止,后續隨著產品的逐漸起量,營收也開始逐步回歸。2020年公司全年凈營收102.2億美元,首次躋身百億美元俱樂部,終于重回一線大廠。
2020年ST曬出了部分產品的出貨量成績單:
?傳感器(MEMS+光學傳感器)190億+;
?STM32MCU60億+;
?智能電源開關10億+;
?ST智能電力解決方案驅動的低壓電機10億+;
?汽車智能功率解決方案VIPower 10億+;
?飛行時間(ToF)模塊10億+。
其中,STM32系列MCU(微控制器)的崛起堪稱業界佳話。而斥資第三代半導體SiC制造,是該公司投資未來的亮麗一筆。
3 用ArmMCU帶來蝴蝶效應,將STM32播撒大地
“一只蝴蝶在巴西輕拍翅膀,可以導致一個月后德克薩斯州的一場龍卷風。”ST是第一家向市場上推出Arm Cortex-M核的MCU廠商,STM32也像其logo蝴蝶一樣,為MCU世界帶來了一場革命風暴。
▲STM32的logo
這只蝴蝶是怎樣誕生的呢?時間還要追溯到更早的2004年10月,Arm公司發布了Cortex-M3核,這是第一個面向嵌入式微控制器的32位內核。此前,Arm的Cortex-A系列內核在手機處理器市場已大獲成功,市占率超九成,市場已趨飽和。為了進一步拓展市場,Arm把眼光轉向了MCU,欲把其成功的處理器架構IP及經驗改造后推向嵌入式領域。
在嵌入式領域,8位MCU在市場如日中天,但此時智能設備興起,是物聯網時代的初步發展期,需要更高性能的MCU。因此,已有一些頭部廠商推出32位MCU架構。但ST還沒有找到合適的32位架構,因此與Arm一拍即合,第一時間站在了巨人的肩膀上,并于2007年6月向市場推出了32位的STM32系列MCU,從此書寫了一段驕人神話。
?2007到2013年,STM32全球出貨量達10億顆;
?2016年,STM32全球出貨量達20億顆;
?2020年7月,STM32全球出貨量達60億顆;
?2023年3月,STM32全球出貨量達110億+。
根據市場調研機構Omdia的報告,2021年,STM32在全球通用MCU市場排名第一。2023年3月,STM32全球出貨量已超110億顆。
那么,當年Arm推出Cortex-M3核時,有多家MCU公司也推出了相關MCU,為何ST排名一直向上、出類拔萃呢?
ST中國區微控制器和數字IC產品部(MDG)總監曹錦東解釋道:1. 智能化和數字化時代需要有更多的MCU,但這些MCU更多是來自32位 MCU的需求。2. 有更多的新客戶在用STM32,例如在中國,已有超過10萬個客戶;而同時在現有客戶中,ST的市場份額也是在不斷提升中。3. 更重要的原因是STM32一直有新產品推出,背后是持續創新的產品和創新的性能,能夠集成創新外設IP,能夠讓產品提供給客戶他們所需要的性能。4. 更進一步的是加強供應鏈的安全性和堅韌性,確保用戶在過去、今天和未來都有一個很可靠的供應鏈。所以,客戶持續信任STM32、持續使用STM32的背后是一整套的基礎和信任的存在。
EEPW記者也從網絡上查到ST在中國市場的部分戰術。
再把時間退回到2007年,根據市場研究機構iSuppli公司資料顯示,2007年中國市場中的10大MCU供應商排名中,ST營收排名第10位。在2007年,中國是MCU最大單一買家,占全球14.5%份額。因此面對市場格局已經成型的中國MCU市場,對于ST來說,這場仗并不好打,戰術就顯得尤為重要。
▲表:2007年中國MCU供應商排名(來源:iSuppli)
恰巧此時MCU市場缺口,這是ST切入市場的絕佳機會,算是天時。
隨后ST一鼓作氣,直擊MCU市場痛點——價格高和資料少。
首先,ST發布業內首款基于ARM Cortex-M3內核的MCU,在技術路線上可謂是劃時代,而且型號多、處理頻率高、I/O接口多、功能模塊多、開發庫豐富,即使是在早期有bug的階段,這款產品對很多工程師來說已是夠用。
其次,在保證性能的基礎上,ST直接把MCU和開發板的價格打到“骨折”,據一些中國工程師回憶,ST單顆芯片的價格只有其他品牌的幾分之一,其他品牌4位數的開發板,在ST這里用100多元的價格就能拿到。
因此,STM32的出現可謂“為有源頭活水來”。
如果用低價取得市場信任是ST沖入市場的第一把利器,那么抓住工程師群體則是其中的關鍵力量。工程師是MCU選型的決定性力量,ST深諳此道,要想抓住ST市場的未來,就得先抓住工程師和預備工程師(大學生)這一核心群體。
為了這一目標,ST周密部署,大致可以分下面幾步:
1. 在工程師活躍網站廣泛撒網:發資料,送板子,贏得一眾好評,一年一度的STM32全國巡回研討會已舉辦了十多年,這幾年還在電子產品研發與制造重地——深圳舉辦STM32中國峰會,也差不多一年舉辦一次。
2. 在學生端,和大學合作,在教學端導入ST,開設各類論壇和講座,促進應用普及。
3. 送開發板,別人一塊開發板要幾十上百元人民幣,ST直接送。有工程師回憶道:“早些年ST在廣鋪市場的時候,官方完全在賠本賺吆喝”。
把客戶吸引過來之后,ST尤其擅長留存轉化。在這方面,ST走的是價格和服務的“親民”路線,深受國內占大頭的中小企業和初創公司歡迎。例如,ST在2017年時稱:STM32的出貨量七成流向中小企業和初創公司,三成流向大客戶。
由于有價格和STM32生態的優勢,ST公司也向下撼動了傳統8位MCU市場,獲得了原本是8位MCU的份額。
在ST一頓猛烈攻勢后,技術先行、廣撒網、拓渠道、重服務,使ST MCU的出貨量蹭蹭上漲。
ST在Arm MCU市場上大獲成功,一些公司在打價格戰反擊,ST下一步還會繼續走低價策略嗎?
ST執行副總裁、中國區總裁曹志平在2023年STM32中國峰會上稱,ST現在更多關注的是價值。公司提供的是一套全方位的服務,而不僅僅只是芯片,即“不止于芯”(more than silicon),不僅是硬件的價格,更多關注的是給客戶提供一套全方位的系統解決方案的價值,包括硬件、軟件、生態系統、功能安全、信息安全、無線連接等,以及各種開發工具,合作伙伴的系統等。
4 深入布局新興半導體工藝
ST MCU等芯片的一大優勢是產能和質量的保證。
在半導體產業的定位中,ST是一家垂直整合制造商(IDM)。在半導體行業里,有的公司專注于無工廠模式(fabless),有的專注于半導體代工(foundry),還有的專注于封裝測試等。而ST等芯片巨頭往往采用IDM模式,涵蓋芯片設計、晶圓制造、封裝和測試、銷售和支持的整條價值鏈。換句話,ST涵蓋了無工廠模式、前工序(半導體制造)和后工序(封裝測試)等。
因此,ST在世界各地擁有許多制造基地。前工序制造基地主要分布在四個國家:瑞典、法國、意大利和新加坡。此外,ST還在意大利、法國、摩洛哥、馬耳他、馬來西亞、中國深圳和菲律賓擁有封裝和測試工廠。這為ST提供了獨特的優勢,特別是在2020—2022應對新冠疫情挑戰方面:有時某地會因為疫情而被封鎖,但ST仍然可以順利地管理自己的生產和供應鏈。
ST擁有豐富的技術組合,并且大部分技術是專有技術。例如,ST擁有包括BCD在內的智能功率技術。實際上,ST是發明BCD技術的公司,這項技術于2021年榮獲電氣與電子工程師協會(IEEE)授予的里程碑獎,表彰其為推進人類科技發展做出的貢獻。
就功率技術而言,ST提供功率MOSFET、IGBT、碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)。此外,ST還擁有特殊的MEMS技術,以及模擬和混合信號技術。就數字化技術而言,ST擁有FD-SOI技術。ST還可以與代工廠合作,提供FinFET技術。就閃存技術而言,ST擁有許多聚焦嵌入式閃存、CMOS的特殊技術。ST還擁有射頻CMOS和BiCMOS技術,由于這些技術能夠提供特有的防輻射功能,非常適合制造衛星相關的技術產品。就封裝技術而言,ST能夠非常靈活地提供包括引線框架、層壓板、傳感器模塊、晶圓級等所有技術在內的優選組合。
ST不僅專注于晶圓技術的研發,也專注于封裝和測試的創新。此外,ST還與封測代工廠(OSAT)合作,通過封測外包的形式,利用最新的技術持續推動創新,以滿足智慧出行、電源與能源,以及物聯網&互聯等長期趨勢和相關終端市場的需求。
5 投資未來——第三代半導體SiC制造
21世紀初,隨著電動汽車、太陽能電池等新能源行業的迅速崛起,半導體材料SiC因其高溫、高壓、高頻等優異性能成為備受關注的研究熱點。不過,在這個新興領域,成本仍然是制約SiC產品普及的軟肋,而大規模生產是實現降本的重要方法。為此,SiC巨頭紛紛行動、跑馬占地,一方面加大自身研發與制造投資,另一方面通過收購、聯合等方式完成制造產業鏈的布局,以搶占市場高地。
▲圖:SiC、GaN、Si的性能比較
ST也十分重視這樣的契機,計劃在2017—2024年間把SiC產能提高9倍。為此,在這方面的投資與合作非常活躍。EEPW記者簡要梳理了ST近幾年在SiC方面的重要收購和聯合:
?2019年,與Cree簽署超5億美元的SiC晶圓購買合同;
?2019年,完成對瑞典SiC晶圓制造商Norstel AB的整體收購,實現內部量產150mm SiC裸晶圓和外延晶圓;
?2022年10月,ST宣布將在意大利卡西西里島的卡塔尼亞建造一座價值7.3億歐元(約8億美元)的碳化硅襯底晶圓廠,預計2023年投產,可提供單晶的SiC晶棒和外延芯片及芯片制造業務;
?2022年12月,ST宣布將與Soitec合作開發SiC襯底制造技術,雙方同意在未來的8英寸(200mm)SiC襯底制造過程中引入Soitec的SmartSiC 技術;
?2023年6月,ST和中國化合物半導體龍頭企業三安光電簽署協議,將在中國重慶建立一個新的8英寸SiC器件合資制造廠。新的SiC制造廠計劃于2025年第四季度開始生產,預計將于2028年全面落成。
那么,ST為何要在SiC的襯底和晶圓制造上大舉投資?
ST執行副總裁、中國區總裁曹志平解釋道,對于像SiC這樣的新技術,盡可能多地控制整個制造鏈非常重要,包括SiC襯底、前工序的晶圓制造、后工序的封測以及定制SiC功率模塊。
在收購Norstel AB公司后,ST真正擁有了一個完整的制造鏈。現在,Norstel AB已更名為ST SiC AB,這標志著ST進入了SiC供應鏈的上游襯底制造。
此外,ST還不斷擴大產能,例如,提高了主要功率器件制造廠意大利卡塔尼亞工廠的產能,新加坡生產線更是增加了1倍產能,6英寸升級到8英寸的項目已在籌備中。ST的后工序封測廠位于摩洛哥的布庫拉和中國深圳。ST深圳工廠是ST的主要的碳化硅封裝工廠,ST最走量的產品都是在深圳完成封測的。
那么,計劃在2024將SiC襯底的內部供應提升至40%以上,這能為ST帶來什么優勢?
實際上,ST的經營策略是成為IDM廠商,這意味著,要把控關鍵的差異化技術及其相關工序和工藝。SiC就符合這種情況。
如今,全球SiC襯底晶圓市場主要掌握在幾家供應商手里。ST主要是從一家美國公司和一家日本公司采購6英寸襯底晶圓。關于內部產能情況,ST正在卡塔尼亞建設一座總價7.3億歐元(約8億美元)的襯底晶圓廠。ST既要提高內部供應比例,又要不斷拉低成本。出于這個考慮,ST準備把生產線升級到8英寸(200mm)晶圓。
在新技術投入方面,在未來幾年里,ST將在產前測試合格后啟用SmartSiC技術。目前,SiC襯底是從單晶SiC晶棒上切割下來的圓片,這種方法的缺點是單晶SiC晶棒很薄,只能獲得數量有限的芯片,成本居高不下。通過SmartSiC制造工藝,ST可以從晶棒上切下一層SiC,然后將它粘合到更容易獲得、更容易生產的多晶碳化硅襯底上。換句話說,這個工藝是在多晶碳化硅襯底上摻雜單晶碳化硅層。單晶硅的優點是電阻率較低,性能更好。因此,SmartSiC制造工藝降低了總體成本,并且會帶來性能提升。
6 保護環境,追求可持續卓越
ST是率先認識到環境責任重要性的國際半導體公司之一。早在上世紀90年代就開始公司的環境責任行動。此后,在環境問題上取得了令人矚目的進步。
2023年5月,ST發布了2023年可持續發展報告,詳細介紹了2022年其在可持續發展方面取得的成績、策略和目前在執行的計劃。其中指出,公司2027年有望成為首個實現碳中和的半導體公司,全球可再生能源發電購電量占比從2021年的51%增至2022年的62%。2022年,77%的新產品被評定為負責任產品(2021年為69%)。
報告指出,基于在諸多領域的出色表現,ST再次榮登多個企業ESG(環境、社會、企業治理)排行榜,入選多個可持續發指數,并通過多項國際認證,其中包括道瓊斯可持續發展全球指數和歐洲指數、EuroNext VIGEO Europe 120、富時羅素社會責任指數(FTSE4Good)、ISS ESG企業評級和MSCI。
7 與客戶一起塑造明天
今天,智慧出行、電源&能源、物聯網&互聯技術正在全面巔峰人們的生活方式。作為產品線和技術極為豐富的全球百強創新企業,全盤掌握半導體價值鏈的IDM,MCU、汽車半導體和傳感器的重要廠商,第三代半導體技術的先驅,ST攜手全球5萬多名員工/9,000名研發人員,及20萬+客戶與合作伙伴,專注于重塑工業和社會的面貌,不斷創新,支持世界的可持續發展。
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原文標題:媒體視角:意法半導體是怎樣煉成巨頭的?擅長聯合,布局多重應用,投資未來
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原文標題:媒體視角:意法半導體是怎樣煉成巨頭的?擅長聯合,布局多重應用,投資未來
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