晶圓代工廠建設熱潮下的冷思考

（圖片來源：攝圖網）

作者|kiki 來源|芯師爺(ID：gsi24-xinshiye)

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趨勢。

晶圓代工廠忙擴建

在半導體產業內，晶圓代工企業和IDM企業都有晶圓廠。在那場聲勢浩大的新冠疫情前，晶圓代工企業的晶圓產線席卷芯片設計領域，部分IDM企業或出于降低成本，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 IC Insights數據，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，業務模式上也有更多的傳統 IDM企業向 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，以優化公司經營狀況。

其中，近年來憑借處理器芯片優勢在業內異軍突起的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，僅次于業內“當紅炸子雞”英偉達。

晶圓代工業務的全球化發展使得晶圓廠一度被部分IDM企業視為負擔，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的地緣政治沖突風險后，晶圓代工廠卻再度成為業內“香餑餑”——晶圓代工企業和IDM企業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——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公司。英飛凌和施耐德電氣就產能預留達成協議，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，據外媒報道稱，格芯正在尋找潛在的當地合作伙伴，在印度建立一家芯片制造工廠。不過，消息人士稱，此前與幾家印度公司的討論并未實現，因為潛在合作伙伴在電子制造方面缺乏可靠的專業知識和經驗。消息人士補充說，談判正在進行中，可能需要數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）建設聯營晶圓廠的合作協議。

三星+SK海力士

據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展，增加了對高性能DRAM即高帶寬內存（HBM）的需求。行業人士透露，三星電子、SK海力士等存儲半導體企業正在推動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24日報道稱，臺積電于德累斯頓建廠事宜目前已經進入最后協商階段。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、Denso 皆有投資。按照規劃，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。

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）園區的擴建項目，投資規模將達數十億美元，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，以強化西安工廠現有的封裝和測試能力。據悉，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。

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，動輒數百億人民幣起步，但為何在晶圓代工廠及IDM企業眼中，這成了一門“誘人”的生意呢？這與晶圓代工廠的業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展壯大過程來看，其與半導體的行業周期變化過程存在較好的時間吻合。縱觀半導體的發展歷程，其呈現“M”周期規律，即每十年左右會經歷兩輪上行和下行的周期。上行周期中高峰時期表現為芯片供不應求，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為產能過剩，市場價格低迷，當前半導體行情表現基本如此，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，半導體產業成長性明顯。1955年，全球半導體市場規模不過是1200萬美元。到了2022年，該數值為5735億美元。在這種趨勢下，在產業下行周期中，晶圓代工廠作為行業上游，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地建新廠或在認為穩定程度更高的地區擴建新廠。而晶圓代工廠或出于服務當地企業，或出于巨額補貼利誘，也就半推半就接下了各地區“橄欖枝”，同意就地辦廠。

以臺積電為例，臺積電近年來陸續宣布了在美國、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。英特爾自現任CEO基辛格上任后，開始實施“IDM2.0戰略”。該戰略主要內容包括三方面：面向大規模制造的全球化內部工廠網絡；擴大采用第三方代工產能；打造世界一流的晶圓代工業務（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基本完成。英特爾表示，計劃明年第一季將把晶圓代工事業（IFS）獨立運作，轉型為純晶圓代工廠，服務全球芯片設計企業。

參考資料：

華金證券晶圓代工報告《順天應人，吉無不利》

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