短短10天，數(shù)家全球頭部半導體企業(yè)接連宣布了多項擴產(chǎn)計劃。從英特爾200億美元籌建新晶圓工廠到臺積電三年內(nèi)投資1000億美元強化半導體制造，再到韓國第二大芯片廠SK海力士千億美元擴產(chǎn)計劃獲批，為了緩解芯片產(chǎn)能危機以及鞏固新一輪競爭周期中的身位，一場沒有硝煙的戰(zhàn)爭已經(jīng)打響。
隨著消費市場逐步復蘇，關(guān)鍵芯片的代工需求熱度持續(xù)發(fā)酵，上游晶圓代工企業(yè)的產(chǎn)能持續(xù)爆滿。調(diào)研機構(gòu)集邦咨詢的最新數(shù)據(jù)顯示，2021年第一季度全球晶圓代工市場產(chǎn)能持續(xù)處于供不應求狀態(tài)，預計前十大晶圓代工業(yè)者總營收增幅達20%。
第一財經(jīng)了解到，從目前的晶圓制造產(chǎn)能來看，全球約四分之三的芯片生產(chǎn)集中在東亞地區(qū)，尤以臺積電和三星為核心。但從美國半導體公司最新的投產(chǎn)計劃來看，強化半導體制造環(huán)節(jié)已經(jīng)成為未來趨勢。
擴產(chǎn)！擴產(chǎn)！
“各項半導體終端需求仍然強勁，加上車用半導體需求吃緊，導致晶圓代工各制程產(chǎn)能多半難求的市況下，交付周期延長。”集邦咨詢分析師喬安對記者表示，擴產(chǎn)成為解決產(chǎn)能問題的最直接方法。
可以看到，從3月下旬開始，從百億美元到千億美元，涌入晶圓制造的資金數(shù)量也在不斷增加。
以美國企業(yè)為例，3月24日凌晨，英特爾CEO帕特·基辛格（PatGelsinger）宣布了多項擴產(chǎn)計劃，一方面擬在美國亞利桑那州投資約200億美元新建兩座晶圓廠，另一方面英特爾希望成為晶圓代工的主要提供商，以美國和歐洲為起點面向全球客戶提供服務。
基辛格表示，除了上述工廠外，英特爾還計劃年內(nèi)宣布在美國、歐洲以及世界其他地方的下一階段產(chǎn)能擴張計劃。
在分析機構(gòu)看來，這是美國芯片企業(yè)在高端晶圓制造環(huán)節(jié)上加大投入的重要信號。
2月，美國總統(tǒng)拜登簽署了一項行政命令，對半導體、電動汽車大容量電池、稀土礦產(chǎn)和藥品的供應鏈進行為期100天的審查。同時尋求立法撥款370億美元，以加強美國芯片制造業(yè)的發(fā)展。
早在去年6月，美國參議院就提出兩項新法案，分別為《為半導體生產(chǎn)創(chuàng)造有效激勵措施法案》（CHIPSforAmericaAct）和《美國晶圓代工業(yè)法案》（AmericanFoundriesAct），以促進美國半導體產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化進程。
目前，英特爾位于亞利桑那州錢德勒市的Ocotillo園區(qū)是其在美國最大的制造工廠，加上新投建的兩個工廠，該區(qū)域?qū)⒊蔀槿蚓扌凸S的代表。除了英特爾外，在去年6月，另一家美國晶圓代工大廠格芯也宣布獲得美國紐約州附近66英畝（約26.7公頃）的土地，對其Fab8晶圓廠進行擴建。
在最新的投資計劃中，格芯表示，還將投資14億美元以提升其在美國、新加坡和德國的三家晶圓代工廠產(chǎn)能。格芯CEO托馬斯·柯斐德（ThomasCaulfield）表示，該筆資金將在2022年前投入使用，以增加生產(chǎn)12～90nm的芯片產(chǎn)能。
“格芯肯定會建設(shè)新的晶圓廠，其關(guān)鍵點在于相關(guān)法案的資金補貼何時到位。”柯斐德表示，14億美元將平均分配給格芯在德國德累斯頓、美國紐約州馬耳他鎮(zhèn)和新加坡的晶圓廠，大約1/3資金來自于幾家長期客戶簽署的合同預付款，如果芯片需求繼續(xù)上升，格芯還將在馬耳他鎮(zhèn)附近建造新的晶圓廠。
按照營收排名，格芯為全球第三大晶圓代工廠，僅次于臺積電和三星電子。而在晶圓擴產(chǎn)的追逐賽上，臺積電和三星顯得更為激進。
4月1日，有消息稱，臺積電總裁魏哲家在最新發(fā)布的內(nèi)部信中寫道，“將在未來三年投資1000億美元來增加產(chǎn)能，并且支持高端制程技術(shù)的研發(fā)。”
魏哲家表示，盡管臺積電努力增加產(chǎn)能，在過去12個月當中讓產(chǎn)能利用率超過100%運行，但是仍舊無法完全滿足所有客戶的需求。因此，臺積電決定采取一些行動。目前已經(jīng)開始招募大量新員工、購買土地和設(shè)備，以及在全球不同區(qū)域開始建造新的廠房。對于臺積電在美新建工廠計劃，有員工今年初告訴第一財經(jīng)，公司已經(jīng)開始招兵買馬，如果時機合適，下半年就會有員工過去。
三星則早在去年就開啟了產(chǎn)能擴張計劃。據(jù)悉，三星晶圓代工業(yè)務部針對旗下的8英寸晶圓廠進行了自動化擴建投資以提高生產(chǎn)效率。三星估計，如果要在所有8英寸晶圓廠中導入自動化運輸設(shè)備，可能需要萬億韓元投入。
此外，值得注意的是，韓國政府目前已批準韓國第二大芯片廠SK海力士的120兆韓元(約合1060億美元)投資計劃。該園區(qū)預計將于今年第四季度破土動工，第一座制造廠將于2025年竣工，建設(shè)完成后，該園區(qū)的每月產(chǎn)能將達到80萬片。
中國企業(yè)加快產(chǎn)能布局
在業(yè)內(nèi)看來，全球頭部晶圓代工廠商的擴產(chǎn)可以緩解一定的產(chǎn)能壓力，但長期來看，高端芯片的制造產(chǎn)能依然緊缺。
紫光集團聯(lián)席總裁陳南翔在一場會議上表示，到2030年，全球集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達到1萬億美元，以2020年為基數(shù)，2030年產(chǎn)能需達到2～2.6倍才能滿足需求的發(fā)展，2026年產(chǎn)能則需翻倍。
“部分特色工藝不僅需要擴充產(chǎn)能，還需打造合理、有競爭力的成本結(jié)構(gòu)，短期難以實現(xiàn)。”陳南翔說。
中芯國際聯(lián)合CEO趙海軍也在最新發(fā)布的財報中表示，目前行業(yè)對成熟制程的需求依然強勁，“預計公司成熟產(chǎn)能將持續(xù)滿載。為了滿足客戶需求，公司預計今年資本開支為43億美元，其中大部分用于成熟工藝的擴產(chǎn)，小部分用于先進工藝、北京新合資項目土建及其他。”
不過，中芯國際依然面臨美國“實體清單”管制不確定因素的影響，設(shè)備采購交期較以往有所延長，亦有可能產(chǎn)能建設(shè)進度不如預期。中芯國際董事長周子學表示，2021年的重點工作是，在持續(xù)堅持依法合規(guī)經(jīng)營的前提下，繼續(xù)與供應商、客戶及相關(guān)政府部門緊密合作、積極溝通，推進出口許可申請工作，盡最大努力保障運營連續(xù)性；同時，爭取盡快擴充產(chǎn)能，滿足客戶需求。
國泰君安國際稱，此前，中芯國際與ASML公司簽訂了12億美元的訂單。盡管并不是高端的EUV光刻機，但DUV光刻機至少能夠滿足目前成熟制程芯片的需求，擴大中芯的產(chǎn)能。此外，中芯宣布與深圳市政府簽署合作框架協(xié)議，投資153億元人民幣建設(shè)一座重點生產(chǎn)28nm及以上的圓晶工廠，目標月產(chǎn)4萬片12英寸晶圓，計劃2022年投入使用。而2020年投入500億元于北京成立的中芯京城項目預計將于2024年完工，目標月產(chǎn)10萬片12英寸晶圓。
從晶圓工廠的投建速度來看，自2017年以來，中國已建成39個半導體晶圓廠。在這些工廠中，有35家為中國獨資工廠，其余為外資獨資工廠。中國大陸擁有世界上進行中最多的半導體晶圓廠建設(shè)項目，目前有57個晶圓廠正在運營，有26個晶圓廠正在建設(shè)或計劃中，其中300mm晶圓廠為19個，200mm的有7個。
芯謀研究首席分析師顧文軍對第一財經(jīng)表示，半導體是周期性產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)能緊缺可能在明年得到緩解，后年部分工藝及產(chǎn)品可能出現(xiàn)產(chǎn)能相對過剩，但長期來看，中國半導體的產(chǎn)能供需缺口依然很大。
“如果不積極擴產(chǎn)，至2025年國內(nèi)產(chǎn)能缺口將拉大到至少相當于8個中芯國際的產(chǎn)能。”顧文軍說。
他認為，晶圓代工產(chǎn)能不足制約了中國芯片設(shè)計產(chǎn)業(yè)的增速。2020年，位于中國大陸的晶圓代工產(chǎn)能折合8英寸晶圓約150萬片/月，而中國芯片設(shè)計企業(yè)的全部產(chǎn)能需求折合8英寸晶圓達到200萬片/月，缺口達到50萬片/月。通過跟蹤國內(nèi)晶圓制造項目的建設(shè)情況和預期，芯謀研究預計，到2025年由于晶圓制造產(chǎn)能建設(shè)嚴重落后于芯片設(shè)計產(chǎn)品的發(fā)展速度，這一缺口將繼續(xù)增大。
中國工程院院士、浙江大學微納電子學院院長吳漢明則在一場論壇中表示，中國半導體制造業(yè)的發(fā)展面臨著政治、產(chǎn)業(yè)兩方面的壁壘，以及精密圖形技術(shù)、新材料、提升良率三大工藝挑戰(zhàn)。對此，中國芯片制造業(yè)應從發(fā)展特色工藝、先進封裝、系統(tǒng)架構(gòu)三方面尋求發(fā)展機會，建設(shè)公共技術(shù)平臺，以實現(xiàn)產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新。
吳漢明認為，后摩爾時代，材料方面的突破將成為芯片性能進一步躍升的機會。默克中國總裁兼電子科技中國區(qū)董事總經(jīng)理安高博(AllanGabor)也對第一財經(jīng)表示：“從需求和量而言，中國大陸是全球增長最快的半導體材料市場。在整個芯片加工過程中，摩爾定律基本上越來越接近物理極限，但需求還在那里，芯片需要不斷演進，要求運算更快、功耗更低。未來需要材料領(lǐng)域的創(chuàng)新和突破，幫助摩爾定律繼續(xù)推進。”
此外，吳漢明認為，建設(shè)本土可控的成熟制程產(chǎn)線，比尋求進口的高端制程產(chǎn)品更有意義，“相比完全進口的7nm，本土可控的55nm意義更大”。
