晶圓代工廠建設(shè)熱潮下的冷思考

（圖片來(lái)源：攝圖網(wǎng)）

作者|kiki 來(lái)源|芯師爺(ID：gsi24-xinshiye)

半導(dǎo)體巨頭們的晶圓產(chǎn)線生產(chǎn)版圖愈加擴(kuò)張。僅本周內(nèi)，英飛凌、英特爾、格芯、三星、海力士等幾家芯片巨頭就不約而同地發(fā)布了將斥巨資擴(kuò)建晶圓廠的計(jì)劃。

晶圓代工廠的產(chǎn)能趨勢(shì)與終端需求息息相關(guān)。巨頭們紛紛宣告擴(kuò)建計(jì)劃，究竟是在計(jì)劃著什么，背后蘊(yùn)含怎樣的產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)。

晶圓代工廠忙擴(kuò)建

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)內(nèi)，晶圓代工企業(yè)和IDM企業(yè)都有晶圓廠。在那場(chǎng)聲勢(shì)浩大的新冠疫情前，晶圓代工企業(yè)的晶圓產(chǎn)線席卷芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，部分IDM企業(yè)或出于降低成本，或出于產(chǎn)品布局考慮，停產(chǎn)了部分設(shè)備落后的晶圓廠產(chǎn)線。

據(jù) IC Insights數(shù)據(jù)，2009-2017 年間，全球共有 92 間晶圓廠停產(chǎn)或者改變用途，其中日本、美國(guó)是主要的關(guān)廠地區(qū)，業(yè)務(wù)模式上也有更多的傳統(tǒng) IDM企業(yè)向 Fabless（無(wú)晶圓廠）或者 Fab-lite（輕晶圓廠）轉(zhuǎn)型， TI、英飛凌、意法半導(dǎo)體、瑞薩、NXP 、AMD等在此期間均有出售晶圓廠的案例，以?xún)?yōu)化公司經(jīng)營(yíng)狀況。

其中，近年來(lái)憑借處理器芯片優(yōu)勢(shì)在業(yè)內(nèi)異軍突起的AMD是貫徹“無(wú)晶圓廠”轉(zhuǎn)型中的典型。AMD 分別于 2008 年和 2015 年出售了自身晶圓制造和封裝測(cè)試業(yè)務(wù)模塊，轉(zhuǎn)型成為一家純芯片設(shè)計(jì)廠商。此后，盡管失去了自有晶圓產(chǎn)線的產(chǎn)能支持，但其在資金層面的可支配性增加，使得其在研發(fā)投入方面的擴(kuò)張。在臺(tái)積電的支持下，AMD在AI 和顯卡領(lǐng)域獲得了市場(chǎng)的認(rèn)可。目前其在全球顯卡領(lǐng)域市占位居第二，僅次于業(yè)內(nèi)“當(dāng)紅炸子雞”英偉達(dá)。

晶圓代工業(yè)務(wù)的全球化發(fā)展使得晶圓廠一度被部分IDM企業(yè)視為負(fù)擔(dān)，但自2019年年底開(kāi)始那場(chǎng)持久的“缺芯潮”以及全球范圍內(nèi)頻發(fā)的地緣政治沖突風(fēng)險(xiǎn)后，晶圓代工廠卻再度成為業(yè)內(nèi)“香餑餑”——晶圓代工企業(yè)和IDM企業(yè)的晶圓廠紛紛傳出擴(kuò)建計(jì)劃。即便是在2023年這個(gè)需求不景氣的年份中，近段時(shí)間也仍有更多晶圓廠擴(kuò)建消息正在流出。

英飛凌

英飛凌2023年8月4日宣布，計(jì)劃在未來(lái)五年內(nèi)追加投資高達(dá)50億歐元（約合人民幣393.4億元），用于在馬來(lái)西亞建造全球最大的8英寸SiC功率晶圓廠。此外，還將對(duì)位于德國(guó)奧地利菲拉赫以及馬來(lái)西亞居林(Kulim)的現(xiàn)有工廠進(jìn)行8英寸改造。

英飛凌此次擴(kuò)產(chǎn)資金來(lái)源包括：汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域約50億歐元的新定點(diǎn)合同，以及約10億歐元的預(yù)付款。汽車(chē)領(lǐng)域的客戶(hù)中包括3家中國(guó)汽車(chē)企業(yè)——福特、上汽和奇瑞，可再生能源領(lǐng)域客戶(hù)包括SolarEdge和中國(guó)三大領(lǐng)先的光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)公司。英飛凌和施耐德電氣就產(chǎn)能預(yù)留達(dá)成協(xié)議，后者已為碳化硅產(chǎn)品及硅半導(dǎo)體產(chǎn)品支付預(yù)付款。

格芯

2023年8月3日，據(jù)外媒報(bào)道稱(chēng)，格芯正在尋找潛在的當(dāng)?shù)睾献骰锇?，在印度建立一家芯片制造工廠。不過(guò)，消息人士稱(chēng)，此前與幾家印度公司的討論并未實(shí)現(xiàn)，因?yàn)闈撛诤献骰锇樵陔娮又圃旆矫嫒狈煽康膶?zhuān)業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。消息人士補(bǔ)充說(shuō)，談判正在進(jìn)行中，可能需要數(shù)年時(shí)間才能最終敲定具體計(jì)劃。報(bào)道稱(chēng)，格芯拒絕對(duì)市場(chǎng)傳言發(fā)表評(píng)論。

在更早的2023年6月，格芯與意法半導(dǎo)體共同宣布，雙方正式簽訂了于 2022 年 7 月 11 日公布的在法國(guó)克洛爾（Crolles）建設(shè)聯(lián)營(yíng)晶圓廠的合作協(xié)議。

三星+SK海力士

據(jù)Businesskorea 8月1日?qǐng)?bào)道，自去年12月以來(lái)，ChatGPT生成式人工智能迅速發(fā)展，增加了對(duì)高性能DRAM即高帶寬內(nèi)存（HBM）的需求。行業(yè)人士透露，三星電子、SK海力士等存儲(chǔ)半導(dǎo)體企業(yè)正在推動(dòng)HBM產(chǎn)線的擴(kuò)張。

報(bào)道稱(chēng)，兩家公司計(jì)劃在明年年底前投資超過(guò)2萬(wàn)億韓元（約合人民幣110億元），使HBM生產(chǎn)線目前的產(chǎn)能增加一倍以上。SK海力士計(jì)劃利用利川現(xiàn)有HBM生產(chǎn)基地后的清州工廠的閑置空間。三星電子正在考慮擴(kuò)大位于忠清南道天安市的HBM核心生產(chǎn)線。

臺(tái)積電

臺(tái)積電7月25日聲稱(chēng)，計(jì)劃在中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)投資近900億新臺(tái)幣（合28.7億美元）建設(shè)一座更為先進(jìn)的封裝工廠。魏哲家表示，對(duì)于先進(jìn)封裝，尤其是臺(tái)積電獨(dú)家的CoWos（Chip-on-Wafer-on-Substrate）技術(shù)，其產(chǎn)能“非常緊張”。CoWoS封裝技術(shù)是一種將芯片、基底都封裝在一起的技術(shù)，并且是在晶圓層級(jí)上進(jìn)行。正是因?yàn)檫@項(xiàng)獨(dú)家的封裝技術(shù)，臺(tái)積電獲得了英偉達(dá)、蘋(píng)果、AMD等全球龍頭的大訂單。

臺(tái)積電近年來(lái)在全球擴(kuò)產(chǎn)的腳步加快。 7月20日，市場(chǎng)傳出臺(tái)積電正在評(píng)估在德國(guó)建設(shè)一座晶圓廠。爾后，德國(guó)Heise新聞網(wǎng)24日?qǐng)?bào)道稱(chēng)，臺(tái)積電于德累斯頓建廠事宜目前已經(jīng)進(jìn)入最后協(xié)商階段。具體生產(chǎn)計(jì)劃尚未有披露。

今年2月，有日媒報(bào)道稱(chēng)，臺(tái)積電計(jì)劃在日本熊本縣菊陽(yáng)町建立第二座芯片制造廠，預(yù)計(jì)投資規(guī)模將超過(guò) 1 萬(wàn)億日元（約 509 億元人民幣）。目前，臺(tái)積電在熊本設(shè)立的首家工廠已開(kāi)始動(dòng)工，目標(biāo) 2024 年投產(chǎn)。該廠由熊本縣晶圓代工服務(wù)子公司 Japan Advanced Semiconductor Manufacturing（JASM）負(fù)責(zé)營(yíng)運(yùn)，索尼旗下半導(dǎo)體解決方案公司及豐田汽車(chē)集團(tuán)企業(yè)、Denso 皆有投資。按照規(guī)劃，定于 2024 年底投產(chǎn)的熊本工廠將負(fù)責(zé)生產(chǎn) 22/28nm 以及 12/16nm 制程芯片，月產(chǎn)能達(dá)到 5.5 萬(wàn)片，預(yù)計(jì)第二工廠的規(guī)模也差不多。該公司強(qiáng)調(diào)兩個(gè)工廠共享人力資源和設(shè)備的能力，并計(jì)劃在 2023 年內(nèi)決定細(xì)節(jié)。

此外，臺(tái)積電在美國(guó)亞利桑那州新廠也正緊張建設(shè)中，臺(tái)積電對(duì)該廠投資達(dá)400億美元，并表示計(jì)劃引入更先進(jìn)的4nm芯片制造技術(shù)為工廠升級(jí)。

英特爾

據(jù)外媒報(bào)道，英特爾在7月曾向美國(guó)俄勒岡州（Oregon）政府提交一份空氣品質(zhì)許可申請(qǐng)書(shū)，其中概述了位于奧勒岡州Hillsboro附近的Gordon Moore（前稱(chēng)Ronler Acres）園區(qū)的擴(kuò)建項(xiàng)目，投資規(guī)模將達(dá)數(shù)十億美元，新設(shè)備的安裝最早于2025年開(kāi)始，直到2028年完成。不過(guò)英特爾的申請(qǐng)不代表最終的計(jì)劃或者承諾，只是表明了未來(lái)的意圖。

在這份意圖流傳出來(lái)之前，英特爾還有更為具體的晶圓工廠擴(kuò)建計(jì)劃。2022年4月11日，英特爾正式啟動(dòng)擴(kuò)建其位于美國(guó)俄勒岡州的D1X工廠，擴(kuò)建面積為27萬(wàn)平方英尺，投資30億美元，完成后將使D1X工廠的規(guī)模增加20%。英特爾當(dāng)時(shí)表示，本次擴(kuò)建D1X工廠旨在讓公司使用巨大的新型制造工具生產(chǎn)先進(jìn)的芯片，并且未來(lái)將在其它工廠復(fù)制這一模式。

同年1月21日，英特爾宣布，計(jì)劃在美國(guó)俄亥俄州建設(shè)兩座新芯片工廠，初始投資超過(guò)200億美元。英特爾計(jì)劃新建的兩家工廠占地400多公頃，位于哥倫布東部的利克林縣，預(yù)計(jì)將于今年開(kāi)工，2025年底投產(chǎn)。據(jù)當(dāng)時(shí)的報(bào)道介紹，俄亥俄州晶圓廠綜合體將是英特爾40年來(lái)建造的第一個(gè)新晶圓工廠。

三安光電+意法半導(dǎo)體

6月7日，三安光電與意法半導(dǎo)體聯(lián)合宣布，擬在中國(guó)重慶共同建立一個(gè)新的8英寸碳化硅器件合資制造工廠，項(xiàng)目預(yù)計(jì)投資總額達(dá)32億美元，由三安光電控股。該工廠制造的碳化硅外延、芯片將獨(dú)家銷(xiāo)售給ST或其指定的任何實(shí)體。

另一方面，三安光電針對(duì)該合資工廠的保供進(jìn)行了一項(xiàng)單獨(dú)的大手筆投資。公司擬70億元獨(dú)資在渝設(shè)立 8 英寸碳化硅襯底工廠，利用自有的碳化硅襯底工藝單獨(dú)建立和運(yùn)營(yíng)，以滿足合資工廠的襯底需求，并與其簽訂長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議。

美光

6月16日，美光科技宣布，計(jì)劃在未來(lái)幾年中對(duì)其位于中國(guó)西安的封裝測(cè)試工廠投資逾43億元人民幣。公司已決定收購(gòu)力成半導(dǎo)體（西安）有限公司（力成西安）的封裝設(shè)備，還計(jì)劃在美光西安工廠加建新廠房，并引進(jìn)全新且高性能的封裝和測(cè)試設(shè)備。

美光科技稱(chēng)，這項(xiàng)投資將提升公司在西安制造多種產(chǎn)品組合的靈活性，使美光能直接運(yùn)營(yíng)其在西安工廠封裝測(cè)試的業(yè)務(wù)。此次宣布的新廠房將引入全新產(chǎn)線，用于制造移動(dòng) DRAM、NAND 及 SSD 產(chǎn)品，以強(qiáng)化西安工廠現(xiàn)有的封裝和測(cè)試能力。據(jù)悉，美光籌備該項(xiàng)目已有一段時(shí)間，并已啟動(dòng)在西安生產(chǎn)移動(dòng) DRAM 的資質(zhì)認(rèn)證工作。

從以上晶圓廠建設(shè)情況來(lái)看，近段時(shí)間以來(lái)，巨頭們的晶圓廠建設(shè)項(xiàng)目比較集中在美國(guó)、日本和歐洲，其中美國(guó)和日本正是此前大肆關(guān)閉晶圓廠的地區(qū)。

而產(chǎn)線則突出滿足近年來(lái)的熱門(mén)趨勢(shì)產(chǎn)品——第三代半導(dǎo)體、AI芯片以及高帶寬內(nèi)存（HBM）的需求。這在一定程度上體現(xiàn)了晶圓代工廠們對(duì)未來(lái)市場(chǎng)的趨勢(shì)預(yù)判。

擴(kuò)建背后的“芯”思

晶圓廠的建設(shè)并不簡(jiǎn)單，動(dòng)輒數(shù)百億人民幣起步，但為何在晶圓代工廠及IDM企業(yè)眼中，這成了一門(mén)“誘人”的生意呢？這與晶圓代工廠的業(yè)內(nèi)屬性以及市場(chǎng)形式密切相關(guān)。

從晶圓代工廠商的誕生和發(fā)展壯大過(guò)程來(lái)看，其與半導(dǎo)體的行業(yè)周期變化過(guò)程存在較好的時(shí)間吻合?？v觀半導(dǎo)體的發(fā)展歷程，其呈現(xiàn)“M”周期規(guī)律，即每十年左右會(huì)經(jīng)歷兩輪上行和下行的周期。上行周期中高峰時(shí)期表現(xiàn)為芯片供不應(yīng)求，市場(chǎng)價(jià)格高漲，可參照前兩年的“芯荒”行情；而下行周期行至低谷時(shí)期則表現(xiàn)為產(chǎn)能過(guò)剩，市場(chǎng)價(jià)格低迷，當(dāng)前半導(dǎo)體行情表現(xiàn)基本如此，在該行情下的投資是為“逆周期”。

圖源：華西證券研究所

長(zhǎng)期來(lái)看，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)性明顯。1955年，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模不過(guò)是1200萬(wàn)美元。到了2022年，該數(shù)值為5735億美元。在這種趨勢(shì)下，在產(chǎn)業(yè)下行周期中，晶圓代工廠作為行業(yè)上游，若能采取前瞻性擴(kuò)產(chǎn)布局，等市場(chǎng)回暖后，就能成為首批享受“市場(chǎng)紅利”的人。老牌IDM企業(yè)三星深諳此道，曾借此賺得盆滿缽滿。

其次，這也與近年來(lái)的地緣政治影響相關(guān)。近兩年來(lái)，各國(guó)紛紛推出芯片補(bǔ)貼方案，以建設(shè)本土半導(dǎo)體產(chǎn)線，其中，能最大程度上保障晶圓產(chǎn)能的晶圓代工廠是各國(guó)重點(diǎn)吸引對(duì)象。為此，各國(guó)政府紛紛宣告巨額的補(bǔ)貼計(jì)劃，以吸引晶圓代工廠到當(dāng)?shù)亟ㄐ聫S或在認(rèn)為穩(wěn)定程度更高的地區(qū)擴(kuò)建新廠。而晶圓代工廠或出于服務(wù)當(dāng)?shù)仄髽I(yè)，或出于巨額補(bǔ)貼利誘，也就半推半就接下了各地區(qū)“橄欖枝”，同意就地辦廠。

以臺(tái)積電為例，臺(tái)積電近年來(lái)陸續(xù)宣布了在美國(guó)、日本、德國(guó)等地的建廠計(jì)劃。公開(kāi)報(bào)道顯示，在美新工廠的補(bǔ)貼高達(dá)逾50億美元；而日本方面也表示，政府已承諾為臺(tái)積電熊本南部首家工廠承擔(dān)一半成本；德國(guó)政府也有針對(duì)晶圓廠的相應(yīng)補(bǔ)貼政策可申請(qǐng)。

臺(tái)積電以外，各大最新宣布的晶圓廠后面也大都自帶補(bǔ)貼。法國(guó)政府近期就有宣布，將為上文提及的意法半導(dǎo)體和格芯在法國(guó)東南部新建的基于FD-SOI工藝技術(shù)的半導(dǎo)體工廠項(xiàng)目提供29億歐元（約合人民幣228.7億元）公共支持。公報(bào)說(shuō)，這筆29億歐元的國(guó)家援助是法國(guó)自2017年以來(lái)對(duì)工廠最重要的援助之一，將由“法國(guó)2030”計(jì)劃提供資金。

最后，晶圓廠擴(kuò)建的一大原因是IDM公司的轉(zhuǎn)型，其中典型是英特爾。英特爾自現(xiàn)任CEO基辛格上任后，開(kāi)始實(shí)施“IDM2.0戰(zhàn)略”。該戰(zhàn)略主要內(nèi)容包括三方面：面向大規(guī)模制造的全球化內(nèi)部工廠網(wǎng)絡(luò)；擴(kuò)大采用第三方代工產(chǎn)能；打造世界一流的晶圓代工業(yè)務(wù)（Intel Foundry Services，IFS）。

此前英特爾作為IDM原廠，晶圓產(chǎn)能僅為滿足自家產(chǎn)品需求，并不足以支撐“一流晶圓代工業(yè)務(wù)”的目標(biāo)，因此，英特爾需要廣建晶圓廠。目前，英特爾內(nèi)部重組及布局已經(jīng)基本完成。英特爾表示，計(jì)劃明年第一季將把晶圓代工事業(yè)（IFS）獨(dú)立運(yùn)作，轉(zhuǎn)型為純晶圓代工廠，服務(wù)全球芯片設(shè)計(jì)企業(yè)。

參考資料：

華金證券晶圓代工報(bào)告《順天應(yīng)人，吉無(wú)不利》

編者按：本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)：芯師爺(ID：gsi24-xinshiye)，作者：kiki