半導體總體持有成本概論

對半導體產業而言，COO/CPW是一個很重要的課題。

COO/CPW 分別代表的是「持有成本」(Cost of Ownership)以及「每單位晶圓成本」(Cost per Wafer)尤其在現在晶片供應短缺嚴重以及整體市場供需不穩定的狀況下，更凸顯兩者對長期趨勢超前部署的重要性。

不到20年前剛入行半導體產業時，筆者曾詢問任職應材(Applied Materials)的前輩，半導體產業到底是一個什麼樣的生態組成環境？前輩幽默一笑回應

「簡單的來說，你就把晶圓/晶片當作是鈔票，半導體晶圓廠(如台積電)當作是印鈔廠，那我們半導體設備商(如應材) 就是印鈔機供應者。印製假鈔有罪，但生產晶片卻有功！雖然無敵，但在科技創新之同時必須降低成本！ 」

「如果你喜歡甜點，把晶圓 (Wafer) 當成華夫餅(waffle)，再把晶圓廠(Fab)當成麵包店(Bakery)，那你就不難把我們設備商視為烤麵包機生產供應商，我們就是研發精進高科技烤麵包機良率的幕後無敵手 ！」

這裡所提到的成本，就是初期採購成本(capital expenditure；CAPEX)，以及之後的營運成本(operational expenditure；OPEX) ，COO就是半導體產業的OPEX中影響權重最大的參數，CPW則是其主要的量化指標。

如同應材是財富500強，全世界最高市佔率的半導體設備供應商，十分重視COO的表現。

在1970到1990年代末期，半導體設備供應商在研發製造半導體機台之時，通常以單一型式的機台提供數十家客戶(即半導體晶片製造商)。在供應商少而客戶多的狀況下，半導體設備供應商相對於晶片製造商是擁有較大的話語權。況且當時晶片生產的食譜(recipe)相對簡單，其COO/CPW模型相對容易。

在屬於賣方市場環境下，半導體廠設備銷售之過程中，均聚焦於價格，屬於次要的COO/CPW就直接被涵蓋在機台設備的交易價格當中，不被另外特別討論。

進入21世紀前20年， 半導體晶片的主要的晶片製造商，因為板塊的不斷推移、合併或退出，最大的生產商像IBM、高通(Qualcomm)又大量改型IC設計生產模式，故僅剩少數超大型或相對大型的晶圓代工廠及記憶體晶片製造商。此時，相對於設備供應商而言，晶片製造商就反而擁有較大的話語權 (因個別採購數量遽增之故)。

此外，晶片生產之多樣化與特殊化，導致機台必須不斷創新，亦直接增加初期之購買成本(purchase price)，及其日後之營運支出 (COO)。因此，在晶圓製造商與設備供應商討論半導體機台交易之時，設備的價格以及COO/CPW均是枱面上之重點。尤其是機台交付期限及其CPW(Cost per wafer)經常是契約上2項最重要的條件。

對設備供應商來說，能否預先精確預估晶片製造商的field COO，乃能否順利完成交易的關鍵。

針對半導體產業之COO，從近到原廠半導體設備安裝空間所需的不動產市場價格、半導體機台花費價格、及其預防性維護(Preventive Maintenance；PM)、矯正性維護(Corrective Maintenance；CM)所需要的關鍵零組件，包含耗材及非耗材的所需價格；遠到晶圓、電力、化學材料，製程冷卻水系統(Process Cooling Water；PCW)，大宗氣體，附屬製造次無塵室區(SubFab)/Chase area等相對應的價格，均全部包含在內。

就如同中央鑄幣廠的印鈔機印出一張張的鈔票一樣，半導體機台在一片片晶圓上製作出一顆顆的晶片，兩者都稱為資本設備(capital equipment)，印鈔機最重要的元件是模板，而半導體機台的最重要的元件就是其關鍵零組件(critical component)。

更深入一點來說，關鍵零組件在PM以及CM中，影響COO/CPW甚鉅。在半導體機台的生命週期中，預防性維修及矯正性維修之相關費用甚至高達數倍於機台之價格。

預防性維修之關鍵零組件通常都能預先備妥， 其重點著重於平均清洗間隔時間(Mean Time between Cleans；MTBC)，或更半導體量化來說著重於MWBC(Mean Wafers between Cleans)。亦即愈長的MWBC、愈低價的全新關鍵零組件、加上愈多次修復還原關鍵性零組件並能重複使用，在在都直接影響COO/CPW；矯正性維修係發生於意料之外，尤其在晶片製造過程中若突然發生意外，整個製造流程可能中斷，此時則須依賴晶片製造商與設備供應商團隊的應變合作能力，儘速將已斷鏈的生產鏈重新安全運作。COO/CPW在斷鏈的同時，亦因未能達成預期的MWBC，而遭遇相當程度之破壞及逆向增加。

台灣的精密半導體設備商以及台積電、聯電、美光(Micron)等高級晶片製造商對於COO/CPW之敏感度，已然持續提高， 其後續影響力亦值得持續探討。此前COO之主要概念在SEMI E35規範中有較為全面扼要的闡述，讀者在閱讀本篇文章後若有任何疑點，不妨繼續參閱研究。