晶圓代工廠建設熱潮下的冷思考

半導體巨頭們的晶圓產線生產版圖愈加擴張。僅本周內，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)布了將斥巨資擴建晶圓廠的計劃。

晶圓代工廠的產能趨勢與終端需求息息相關。巨頭們紛紛宣告擴建計劃，究竟是在計劃著什么，背后蘊含怎樣的產業(yè)趨勢。

晶圓代工廠忙擴建

在半導體產業(yè)內，晶圓代工企業(yè)和IDM企業(yè)都有晶圓廠。在那場聲勢浩大的新冠疫情前，晶圓代工企業(yè)的晶圓產線席卷芯片設計領域，部分IDM企業(yè)或出于降低成本，或出于產品布局考慮，停產了部分設備落后的晶圓廠產線。

據(jù) IC Insights數(shù)據(jù)，2009-2017 年間，全球共有 92 間晶圓廠停產或者改變用途，其中日本、美國是主要的關廠地區(qū)，業(yè)務模式上也有更多的傳統(tǒng) IDM企業(yè)向 Fabless（無晶圓廠）或者 Fab-lite（輕晶圓廠）轉型， TI、英飛凌、意法半導體、瑞薩、NXP 、AMD等在此期間均有出售晶圓廠的案例，以優(yōu)化公司經(jīng)營狀況。

其中，近年來憑借處理器芯片優(yōu)勢在業(yè)內異軍突起的AMD是貫徹“無晶圓廠”轉型中的典型。AMD 分別于 2008 年和 2015 年出售了自身晶圓制造和封裝測試業(yè)務模塊，轉型成為一家純芯片設計廠商。此后，盡管失去了自有晶圓產線的產能支持，但其在資金層面的可支配性增加，使得其在研發(fā)投入方面的擴張。在臺積電的支持下，AMD在AI 和顯卡領域獲得了市場的認可。目前其在全球顯卡領域市占位居第二，僅次于業(yè)內“當紅炸子雞”英偉達。

晶圓代工業(yè)務的全球化發(fā)展使得晶圓廠一度被部分IDM企業(yè)視為負擔，但自2019年年底開始那場持久的“缺芯潮”以及全球范圍內頻發(fā)的地緣政治沖突風險后，晶圓代工廠卻再度成為業(yè)內“香餑餑”——晶圓代工企業(yè)和IDM企業(yè)的晶圓廠紛紛傳出擴建計劃。即便是在2023年這個需求不景氣的年份中，近段時間也仍有更多晶圓廠擴建消息正在流出。

英飛凌

英飛凌2023年8月4日宣布，計劃在未來五年內追加投資高達50億歐元（約合人民幣393.4億元），用于在馬來西亞建造全球最大的8英寸SiC功率晶圓廠。此外，還將對位于德國奧地利菲拉赫以及馬來西亞居林(Kulim)的現(xiàn)有工廠進行8英寸改造。

英飛凌此次擴產資金來源包括：汽車和工業(yè)應用領域約50億歐元的新定點合同，以及約10億歐元的預付款。汽車領域的客戶中包括3家中國汽車企業(yè)——福特、上汽和奇瑞，可再生能源領域客戶包括SolarEdge和中國三大領先的光伏和儲能系統(tǒng)公司。英飛凌和施耐德電氣就產能預留達成協(xié)議，后者已為碳化硅產品及硅半導體產品支付預付款。

格芯

2023年8月3日，據(jù)外媒報道稱，格芯正在尋找潛在的當?shù)睾献骰锇?，在印度建立一?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E8%8A%AF%E7%89%87%E5%88%B6%E9%80%A0/">芯片制造工廠。不過，消息人士稱，此前與幾家印度公司的討論并未實現(xiàn)，因為潛在合作伙伴在電子制造方面缺乏可靠的專業(yè)知識和經(jīng)驗。消息人士補充說，談判正在進行中，可能需要數(shù)年時間才能最終敲定具體計劃。報道稱，格芯拒絕對市場傳言發(fā)表評論。

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

三星+SK海力士

據(jù)Businesskorea 8月1日報道，自去年12月以來，ChatGPT生成式人工智能迅速發(fā)展，增加了對高性能DRAM即高帶寬內存（HBM）的需求。行業(yè)人士透露，三星電子、SK海力士等存儲半導體企業(yè)正在推動HBM產線的擴張。

報道稱，兩家公司計劃在明年年底前投資超過2萬億韓元（約合人民幣110億元），使HBM生產線目前的產能增加一倍以上。SK海力士計劃利用利川現(xiàn)有HBM生產基地后的清州工廠的閑置空間。三星電子正在考慮擴大位于忠清南道天安市的HBM核心生產線。

臺積電

臺積電7月25日聲稱，計劃在中國臺灣地區(qū)投資近900億新臺幣（合28.7億美元）建設一座更為先進的封裝工廠。魏哲家表示，對于先進封裝，尤其是臺積電獨家的CoWos（Chip-on-Wafer-on-Substrate）技術，其產能“非常緊張”。CoWoS封裝技術是一種將芯片、基底都封裝在一起的技術，并且是在晶圓層級上進行。正是因為這項獨家的封裝技術，臺積電獲得了英偉達、蘋果、AMD等全球龍頭的大訂單。

臺積電近年來在全球擴產的腳步加快。?7月20日，市場傳出臺積電正在評估在德國建設一座晶圓廠。爾后，德國Heise新聞網(wǎng)24日報道稱，臺積電于德累斯頓建廠事宜目前已經(jīng)進入最后協(xié)商階段。具體生產計劃尚未有披露。

今年2月，有日媒報道稱，臺積電計劃在日本熊本縣菊陽町建立第二座芯片制造廠，預計投資規(guī)模將超過 1 萬億日元（約 509 億元人民幣）。目前，臺積電在熊本設立的首家工廠已開始動工，目標 2024 年投產。該廠由熊本縣晶圓代工服務子公司 Japan Advanced Semiconductor Manufacturing（JASM）負責營運，索尼旗下半導體解決方案公司及豐田汽車集團企業(yè)、Denso 皆有投資。按照規(guī)劃，定于 2024 年底投產的熊本工廠將負責生產 22/28nm 以及 12/16nm 制程芯片，月產能達到 5.5 萬片，預計第二工廠的規(guī)模也差不多。該公司強調兩個工廠共享人力資源和設備的能力，并計劃在 2023 年內決定細節(jié)。

此外，臺積電在美國亞利桑那州新廠也正緊張建設中，臺積電對該廠投資達400億美元，并表示計劃引入更先進的4nm芯片制造技術為工廠升級。

英特爾

據(jù)外媒報道，英特爾在7月曾向美國俄勒岡州（Oregon）政府提交一份空氣品質許可申請書，其中概述了位于奧勒岡州Hillsboro附近的Gordon Moore（前稱Ronler Acres）園區(qū)的擴建項目，投資規(guī)模將達數(shù)十億美元，新設備的安裝最早于2025年開始，直到2028年完成。不過英特爾的申請不代表最終的計劃或者承諾，只是表明了未來的意圖。

在這份意圖流傳出來之前，英特爾還有更為具體的晶圓工廠擴建計劃。2022年4月11日，英特爾正式啟動擴建其位于美國俄勒岡州的D1X工廠，擴建面積為27萬平方英尺，投資30億美元，完成后將使D1X工廠的規(guī)模增加20%。英特爾當時表示，本次擴建D1X工廠旨在讓公司使用巨大的新型制造工具生產先進的芯片，并且未來將在其它工廠復制這一模式。

同年1月21日，英特爾宣布，計劃在美國俄亥俄州建設兩座新芯片工廠，初始投資超過200億美元。英特爾計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，預計將于今年開工，2025年底投產。據(jù)當時的報道介紹，俄亥俄州晶圓廠綜合體將是英特爾40年來建造的第一個新晶圓工廠。

三安光電+意法半導體

6月7日，三安光電與意法半導體聯(lián)合宣布，擬在中國重慶共同建立一個新的8英寸碳化硅器件合資制造工廠，項目預計投資總額達32億美元，由三安光電控股。該工廠制造的碳化硅外延、芯片將獨家銷售給ST或其指定的任何實體。

另一方面，三安光電針對該合資工廠的保供進行了一項單獨的大手筆投資。公司擬70億元獨資在渝設立 8 英寸碳化硅襯底工廠，利用自有的碳化硅襯底工藝單獨建立和運營，以滿足合資工廠的襯底需求，并與其簽訂長期供應協(xié)議。

美光

6月16日，美光科技宣布，計劃在未來幾年中對其位于中國西安的封裝測試工廠投資逾43億元人民幣。公司已決定收購力成半導體（西安）有限公司（力成西安）的封裝設備，還計劃在美光西安工廠加建新廠房，并引進全新且高性能的封裝和測試設備。

美光科技稱，這項投資將提升公司在西安制造多種產品組合的靈活性，使美光能直接運營其在西安工廠封裝測試的業(yè)務。此次宣布的新廠房將引入全新產線，用于制造移動 DRAM、NAND 及 SSD 產品，以強化西安工廠現(xiàn)有的封裝和測試能力。據(jù)悉，美光籌備該項目已有一段時間，并已啟動在西安生產移動 DRAM 的資質認證工作。

從以上晶圓廠建設情況來看，近段時間以來，巨頭們的晶圓廠建設項目比較集中在美國、日本和歐洲，其中美國和日本正是此前大肆關閉晶圓廠的地區(qū)。

而產線則突出滿足近年來的熱門趨勢產品——第三代半導體、AI芯片以及高帶寬內存（HBM）的需求。這在一定程度上體現(xiàn)了晶圓代工廠們對未來市場的趨勢預判。

擴建背后的“芯”思

晶圓廠的建設并不簡單，動輒數(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“誘人”的生意呢？這與晶圓代工廠的業(yè)內屬性以及市場形式密切相關。

從晶圓代工廠商的誕生和發(fā)展壯大過程來看，其與半導體的行業(yè)周期變化過程存在較好的時間吻合?？v觀半導體的發(fā)展歷程，其呈現(xiàn)“M”周期規(guī)律，即每十年左右會經(jīng)歷兩輪上行和下行的周期。上行周期中高峰時期表現(xiàn)為芯片供不應求，市場價格高漲，可參照前兩年的“芯荒”行情；而下行周期行至低谷時期則表現(xiàn)為產能過剩，市場價格低迷，當前半導體行情表現(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

長期來看，半導體產業(yè)成長性明顯。1955年，全球半導體市場規(guī)模不過是1200萬美元。到了2022年，該數(shù)值為5735億美元。在這種趨勢下，在產業(yè)下行周期中，晶圓代工廠作為行業(yè)上游，若能采取前瞻性擴產布局，等市場回暖后，就能成為首批享受“市場紅利”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，這也與近年來的地緣政治影響相關。近兩年來，各國紛紛推出芯片補貼方案，以建設本土半導體產線，其中，能最大程度上保障晶圓產能的晶圓代工廠是各國重點吸引對象。為此，各國政府紛紛宣告巨額的補貼計劃，以吸引晶圓代工廠到當?shù)亟ㄐ聫S或在認為穩(wěn)定程度更高的地區(qū)擴建新廠。而晶圓代工廠或出于服務當?shù)仄髽I(yè)，或出于巨額補貼利誘，也就半推半就接下了各地區(qū)“橄欖枝”，同意就地辦廠。

以臺積電為例，臺積電近年來陸續(xù)宣布了在美國、日本、德國等地的建廠計劃。公開報道顯示，在美新工廠的補貼高達逾50億美元；而日本方面也表示，政府已承諾為臺積電熊本南部首家工廠承擔一半成本；德國政府也有針對晶圓廠的相應補貼政策可申請。

臺積電以外，各大最新宣布的晶圓廠后面也大都自帶補貼。法國政府近期就有宣布，將為上文提及的意法半導體和格芯在法國東南部新建的基于FD-SOI工藝技術的半導體工廠項目提供29億歐元（約合人民幣228.7億元）公共支持。公報說，這筆29億歐元的國家援助是法國自2017年以來對工廠最重要的援助之一，將由“法國2030”計劃提供資金。

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

此前英特爾作為IDM原廠，晶圓產能僅為滿足自家產品需求，并不足以支撐“一流晶圓代工業(yè)務”的目標，因此，英特爾需要廣建晶圓廠。目前，英特爾內部重組及布局已經(jīng)基本完成。英特爾表示，計劃明年第一季將把晶圓代工事業(yè)（IFS）獨立運作，轉型為純晶圓代工廠，服務全球芯片設計企業(yè)。

參考資料：華金證券晶圓代工報告《順天應人，吉無不利》