當(dāng)下,芯片在全球范圍內(nèi)缺貨、漲價(jià),在這樣的大背景下,各個(gè)地區(qū)的晶圓廠建設(shè)都火熱起來(lái),無(wú)論是晶圓代工廠,還是IDM,大多在本土或海外擴(kuò)充產(chǎn)能。
本周,IC Insights給出了一份統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),內(nèi)容是按地理區(qū)域劃分,2020年12月全球主要地區(qū)安裝的晶圓產(chǎn)能(每個(gè)地區(qū)數(shù)字是位于該地區(qū)的工廠的每月總裝機(jī)容量,而不管擁有工廠公司的總部位于何處。例如,韓國(guó)三星在美國(guó)安裝的晶圓產(chǎn)能計(jì)入北美產(chǎn)能總量,而不計(jì)入韓國(guó)產(chǎn)能總量)。
數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)臺(tái)灣安裝的晶圓產(chǎn)能全球領(lǐng)先,市場(chǎng)份額高達(dá)21.4%(8英寸約當(dāng)晶圓),排在第二位的是韓國(guó),占全球晶圓產(chǎn)能的20.4%,中國(guó)大陸占全球產(chǎn)能的15.3%,雖然排在第四,但與排在第三的日本(15.8%)幾乎持平,預(yù)計(jì)2021年中國(guó)大陸裝機(jī)容量將超過(guò)日本,排在第五位的是北美(12.6%),第六位是歐洲(5.7%)。
IC Insights認(rèn)為,在預(yù)測(cè)期內(nèi)(2020-2025年),北美的產(chǎn)能份額預(yù)計(jì)將下降,因?yàn)樵摰貐^(qū)的大型無(wú)晶圓廠供應(yīng)商行業(yè)繼續(xù)依賴代工廠,主要是臺(tái)灣地區(qū)的代工廠,預(yù)計(jì)歐洲的產(chǎn)能份額也將繼續(xù)緩慢萎縮。
而中國(guó)大陸情況正相反,IC Insights認(rèn)為這里將是唯一一個(gè)在2020至2025年期間份額增加的地區(qū)(3.7個(gè)百分點(diǎn))。雖然中國(guó)大陸主導(dǎo)的大型新DRAM和NAND晶圓廠的推出預(yù)期有所減弱,但未來(lái)幾年,總部設(shè)在其他國(guó)家的IC制造商將有大量晶圓產(chǎn)能帶入中國(guó),同時(shí),中國(guó)本土企業(yè)也在不斷拓展晶圓產(chǎn)能。
雖然這份數(shù)據(jù)只是2020年12月各地區(qū)晶圓產(chǎn)能的數(shù)據(jù),但其充分體現(xiàn)了近幾年全球晶圓產(chǎn)能的分布和變化情況:中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)和日本是傳統(tǒng)三強(qiáng)地區(qū),而排在第四的中國(guó)大陸成為了后起之秀,上升勢(shì)頭最為強(qiáng)勁,雖然趕超日本不成問(wèn)題,但在短期內(nèi)還無(wú)法撼動(dòng)臺(tái)灣地區(qū)和韓國(guó)的領(lǐng)先地位。而排在第五、第六的北美和歐洲,并沒(méi)有任由中國(guó)大陸不斷擴(kuò)大市場(chǎng)份額,特別是近一年以來(lái),動(dòng)作頻頻,新建晶圓產(chǎn)能的計(jì)劃和勢(shì)頭可與中國(guó)大陸匹敵。
北美明確先進(jìn)制程方向
近兩年,美國(guó)一直在爭(zhēng)取先進(jìn)制程晶圓廠在本土落地,目標(biāo)企業(yè)涵蓋當(dāng)今三大廠商臺(tái)積電、三星和英特爾。
臺(tái)積電在美國(guó)的5nm制程晶圓廠正在籌備之中,需要的資金約為120億美元,進(jìn)展速度在很大程度上取決于美國(guó)政府補(bǔ)貼資金的到位情況,不久前,美國(guó)政府簽發(fā)了520美元的發(fā)展本土芯片產(chǎn)業(yè),特別是制造業(yè)的預(yù)算案,目前,各方都在關(guān)注其落實(shí)情況,因?yàn)檫@將在很大程度上決定臺(tái)積電和三星這兩家非美國(guó)企業(yè)在美國(guó)投資建廠的熱情。
臺(tái)積電宣布在美國(guó)建廠之后,作為其最大競(jìng)爭(zhēng)者的三星也不甘人后,也計(jì)劃在美國(guó)擴(kuò)建5nm制程晶圓廠,但具體選址和建設(shè)時(shí)間還沒(méi)有公布。
隨著英特爾新任CEO上任,點(diǎn)燃了該公司大規(guī)模擴(kuò)建晶圓廠的熱情,特別是在美國(guó)本土,由于其要大力發(fā)展晶圓代工業(yè)務(wù),所以決定投資200億美元在亞利桑那州新建兩座晶圓廠,計(jì)劃于2024年投入生產(chǎn),新晶圓廠將采用先進(jìn)制程工藝技術(shù)。增加的工廠將在該公司的Ocotillo園區(qū)(亞利桑那州,錢德勒),這樣,他們?cè)诋?dāng)?shù)氐墓S數(shù)量將從4個(gè)增加到6個(gè)。
目前來(lái)看,無(wú)論是美國(guó)政府,還是三大廠商,在本地建設(shè)先進(jìn)制程晶圓廠的目標(biāo)比較明確和統(tǒng)一。而歐洲的情況則有所不同。
歐洲思想尚未統(tǒng)一
近一年來(lái),歐盟在本地區(qū)大規(guī)模興建先進(jìn)制程晶圓廠方面投入了大量精力,不僅一直在游說(shuō)本地區(qū)的IDM大廠,如英飛凌、ST和NXP等,還積極爭(zhēng)取域外的臺(tái)積電和英特爾在歐洲投資建廠,以改變其在全球各地區(qū)晶圓產(chǎn)能占比嚴(yán)重落后的局面。但意見(jiàn)一致難以統(tǒng)一,特別是對(duì)于老牌的英飛凌、ST和NXP來(lái)說(shuō),他們更擅長(zhǎng)成熟和特殊制程工藝,對(duì)7nm、5nm等先進(jìn)制程晶圓廠的建設(shè)并不像亞洲大廠那么積極,而臺(tái)積電似乎對(duì)于在歐洲新建晶圓廠的熱情也不高,相對(duì)而言,躊躇滿志的美國(guó)廠商英特爾和格芯(Globalfoundries),對(duì)于在歐洲擴(kuò)充晶圓產(chǎn)能表現(xiàn)出了較為濃厚的興趣。
本周,歐盟工業(yè)策略專委Thierry Breton表示,歐盟計(jì)劃在未來(lái)10 年內(nèi),將芯片產(chǎn)量在全球的占比提高至20%,同時(shí),歐盟還表示未來(lái)計(jì)劃攻克2nm制程工藝。同日,英特爾宣布計(jì)劃投資200億美元,在歐洲建設(shè)新的晶圓廠,并在多個(gè)歐盟成員國(guó)同時(shí)進(jìn)行投資。該公司表示希望能夠獲得歐盟更多資金和政策支持,還希望歐盟能夠提供一塊周邊基礎(chǔ)設(shè)施完備、占地超過(guò)4平方公里的土地,以便建設(shè)8座晶圓廠。
歐洲的半導(dǎo)體制造業(yè)主要集中在德國(guó)和法國(guó),而德國(guó)又是重中之重。本月初,德國(guó)經(jīng)濟(jì)部長(zhǎng)彼得?奧爾特邁爾(Peter Altmaier)表示,已經(jīng)撥出50億歐元(59億美元)的政府資金,用于歐盟支持的晶圓廠擴(kuò)產(chǎn),在此基礎(chǔ)上,國(guó)家支持可能會(huì)增加一倍,達(dá)到100億歐元。阿爾特邁爾說(shuō),“來(lái)自德國(guó)境外的投資者對(duì)政府這一舉動(dòng)很感興趣”。
今年2月,奧爾特邁爾表示,他正在與法國(guó)和歐盟委員會(huì)的反對(duì)者交談,國(guó)家援助可以根據(jù)歐洲共同利益重要項(xiàng)目(IPCEI)提供。歐盟認(rèn)為,歐洲需要安全的供應(yīng)鏈和強(qiáng)大的、基礎(chǔ)廣泛的微電子產(chǎn)業(yè),希望各方加大資源投入,這其中也包括臺(tái)積電。
英飛凌和德累斯頓的格芯都對(duì)這項(xiàng)倡議表示歡迎,不過(guò),這兩家企業(yè)并不擅長(zhǎng)先進(jìn)制程工藝芯片的研發(fā)和生產(chǎn),而是專注于功率半導(dǎo)體的特殊工藝產(chǎn)品。
之前,格芯已經(jīng)根據(jù)IPCEI第二版申請(qǐng)了微電子項(xiàng)目的資金,希望從2024年起擴(kuò)大其本地生產(chǎn)能力。格芯首席執(zhí)行官湯姆·考菲爾德(Caulfiled)表示,該公司將在未來(lái)兩年內(nèi)在德累斯頓投資10億美元,以達(dá)到目前晶圓廠的最大生產(chǎn)能力。制程工藝方面,涵蓋從55nm到22nm的FDSOI等。
阿爾特邁爾認(rèn)為,不止格芯、博世和英飛凌都從第一個(gè)IPCEI中受益了,這反過(guò)來(lái)又使德國(guó)受益。
格芯已申請(qǐng)根據(jù)IPCEI-2提供資金,IPCEI-2的初步批準(zhǔn)可能在今年晚些時(shí)候獲得,最終批準(zhǔn)于2022年。
英特爾方面,據(jù)報(bào)道,該公司正與德國(guó)巴伐利亞州就慕尼黑附近可能建立一家晶圓廠進(jìn)行談判。巴伐利亞州已提議在慕尼黑以西,彭辛-蘭德斯貝格的一個(gè)廢棄空軍基地,作為該工廠的可能地點(diǎn)。
在先進(jìn)制程方面,雖然歐盟已討論組建包括英飛凌、NXP和ST在內(nèi)的半導(dǎo)體聯(lián)盟,以減少對(duì)域外芯片制造商的依賴,但這些參與者似乎對(duì)制造7nm、5nm等最先進(jìn)制程芯片都不感興趣。
近期,英飛凌CEO賴因哈德·普洛斯(Reinhard Ploss)對(duì)之前布魯塞爾設(shè)定的建造最先進(jìn)的2nm工廠的目標(biāo)表示質(zhì)疑,他說(shuō):“如果決定在歐洲建立一家2nm工廠,我會(huì)質(zhì)疑客戶應(yīng)該是誰(shuí)。移動(dòng)電話公司?歐洲已經(jīng)沒(méi)有那么多人了。電腦制造商?我們可以在這里使用計(jì)算機(jī),但我們不會(huì)生產(chǎn)最先進(jìn)制程芯片?!?/p>
普洛斯認(rèn)為,產(chǎn)業(yè)政策應(yīng)該側(cè)重于發(fā)揮歐洲半導(dǎo)體制造業(yè)的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。
面對(duì)這樣的分歧,歐盟似乎只有求助于域外的英特爾、三星和臺(tái)積電來(lái)構(gòu)建最先進(jìn)制程晶圓廠了。但具體進(jìn)展還有待觀察,特別是臺(tái)積電的態(tài)度,在某種程度上比英特爾更重要。之前,臺(tái)積電對(duì)于在歐洲和日本建造晶圓廠的態(tài)度并不積極。
不過(guò),近些天,臺(tái)積電的態(tài)度似乎有所變化。有臺(tái)灣地區(qū)媒體報(bào)道稱,臺(tái)積電可能會(huì)改變政策,同意在德國(guó)和日本新建晶圓廠。據(jù)悉,新工廠將設(shè)在德國(guó)德累斯頓和日本熊本區(qū)。報(bào)道稱,在這兩個(gè)地區(qū),臺(tái)積電已與地方當(dāng)局達(dá)成協(xié)議,并正在與當(dāng)?shù)乜蛻暨M(jìn)行談判。據(jù)悉,在德國(guó),新工廠將生產(chǎn)16nm/12nm的芯片,重點(diǎn)滿足歐洲車用芯片的需求,代工客戶包括NXP、英飛凌等。
對(duì)于該報(bào)道,臺(tái)積電未予置評(píng)。
一向平靜,甚至有些呆板的歐洲芯片制造業(yè),在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)受到了多方關(guān)注,并開(kāi)始對(duì)先進(jìn)制程感興趣,同時(shí)又存在著分歧,未來(lái)或許會(huì)看點(diǎn)多多。
中國(guó)大陸晶圓廠建設(shè)如火如荼
從增量角度看,在全球所有地區(qū)中,中國(guó)大陸的晶圓廠發(fā)展速度是最快的,這一點(diǎn),前文IC Insights的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)已經(jīng)說(shuō)明了。
進(jìn)入2021年以來(lái),本土以及臺(tái)灣地區(qū)多家廠商都在中國(guó)大陸新建了12英寸晶圓廠,此外,臺(tái)積電計(jì)劃擴(kuò)充大陸晶圓廠28nm制程芯片產(chǎn)能,聯(lián)電也在加大在大陸地區(qū)幾家晶圓廠的投資力度,以滿足不斷增長(zhǎng)的成熟制程芯片需求。
即使是在疫情肆虐的2020年,中國(guó)大陸地區(qū)的晶圓廠建設(shè)腳步也沒(méi)有停歇。2020上半年,在加快推進(jìn)復(fù)工復(fù)產(chǎn)的同時(shí),中國(guó)大陸各地相繼公布一批重大半導(dǎo)體項(xiàng)目開(kāi)工,14個(gè)省份合計(jì)公布超過(guò)40個(gè)半導(dǎo)體項(xiàng)目,涉及興森科技、中芯國(guó)際、順絡(luò)電子、精測(cè)電子、長(zhǎng)電科技、大富科技等。
作為半導(dǎo)體重鎮(zhèn),上海公布的2020年重大建設(shè)項(xiàng)目清單中,在集成電路方面,包括華力微電子12英寸先進(jìn)生產(chǎn)線建設(shè)、中芯國(guó)際12英寸芯片SN1項(xiàng)目、積塔半導(dǎo)體特色制程項(xiàng)目等已在建;半導(dǎo)體材料、裝備領(lǐng)域的在建項(xiàng)目,有超硅半導(dǎo)體12英寸集成電路硅片全自動(dòng)智能化生產(chǎn)線項(xiàng)目、精測(cè)半導(dǎo)體全球研發(fā)總部和裝備制造基地。
在張江科學(xué)城舉行的重點(diǎn)項(xiàng)目集中簽約中,還包括聚辰股份總部、上海華嶺高端集成電路測(cè)試平臺(tái)等項(xiàng)目。嘉興有6個(gè)項(xiàng)目涉及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),包括氮化鎵射頻與功率器件生產(chǎn)基地項(xiàng)目、新建年產(chǎn)IGBT功率器件200萬(wàn)件項(xiàng)目、新華三集團(tuán)(H3C)電子信息產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目、5G通信用核心射頻元器件擴(kuò)能項(xiàng)目等。
另外,合肥市宣布的重大項(xiàng)目之一是協(xié)鑫集成再生晶圓制造,蘇州宣布華興源創(chuàng)平板檢測(cè)設(shè)備擴(kuò)產(chǎn)能及半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備生產(chǎn)項(xiàng)目等4個(gè)項(xiàng)目,浙江開(kāi)工重大項(xiàng)目中有金華浙江龍芯智能產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目等。
除了本土企業(yè)之外,越來(lái)越多的國(guó)際大廠將新晶圓廠項(xiàng)目設(shè)在中國(guó),最具代表性的企業(yè)就是三星,作為全球第二大半導(dǎo)體企業(yè),近些年,三星在中國(guó)大陸的晶圓廠建設(shè)方面不遺余力,關(guān)注度越來(lái)越高。
近期,三星位于中國(guó)西安的第二座晶圓廠全面投產(chǎn)。
此前,三星決定投資150億美元在其位于中國(guó)西安的工廠,這是該公司唯一的海外存儲(chǔ)器生產(chǎn)基地。2017年8月一期投資70億美元后,2019年二期投資80億美元,一期投資建成的一條生產(chǎn)線已于2020年3月開(kāi)始投產(chǎn)。
三星西安園區(qū)由一廠和二廠組成,二期投資完成后,二廠的NAND閃存產(chǎn)能將達(dá)到每月13萬(wàn)片晶圓。第一工廠的產(chǎn)能為每月120,000片晶圓。每月 25 萬(wàn)片晶圓的總產(chǎn)量約為三星2020年NAND閃存產(chǎn)量的一半。
結(jié)語(yǔ)
全球晶圓廠建設(shè)處于歷史爆發(fā)時(shí)期,綜合已有容量和增量,未來(lái),中國(guó)臺(tái)灣和韓國(guó)依然是最具實(shí)力的地區(qū),日本則不溫不火。而目前排在后三位的中國(guó)大陸、北美和歐洲,似乎看點(diǎn)更多,增長(zhǎng)愿望更強(qiáng)烈,有望成為未來(lái)晶圓廠建設(shè)的三個(gè)焦點(diǎn)地區(qū)。