短短10天，數(shù)家全球頭部半導(dǎo)體企業(yè)接連宣布了多項(xiàng)擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。從英特爾200億美元籌建新晶圓工廠到臺(tái)積電三年內(nèi)投資1000億美元強(qiáng)化半導(dǎo)體制造，再到韓國(guó)第二大芯片廠SK海力士千億美元擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃獲批，為了緩解芯片產(chǎn)能危機(jī)以及鞏固新一輪競(jìng)爭(zhēng)周期中的身位，一場(chǎng)沒(méi)有硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)打響。

 

隨著消費(fèi)市場(chǎng)逐步復(fù)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(jī)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(chǎng)產(chǎn)能持續(xù)處于供不應(yīng)求狀態(tài)，預(yù)計(jì)前十大晶圓代工業(yè)者總營(yíng)收增幅達(dá)20%。

 

 

第一財(cái)經(jīng)了解到，從目前的晶圓制造產(chǎn)能來(lái)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(tái)積電和三星為核心。但從美國(guó)半導(dǎo)體公司最新的投產(chǎn)計(jì)劃來(lái)看，強(qiáng)化半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)已經(jīng)成為未來(lái)趨勢(shì)。

 

 

“各項(xiàng)半導(dǎo)體終端需求仍然強(qiáng)勁，加上車(chē)用半導(dǎo)體需求吃緊，導(dǎo)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(zhǎng)。”集邦咨詢分析師喬安對(duì)記者表示，擴(kuò)產(chǎn)成為解決產(chǎn)能問(wèn)題的最直接方法。

 

可以看到，從3月下旬開(kāi)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(guó)企業(yè)為例，3月24日凌晨，英特爾CEO帕特·基辛格（Pat Gelsinger）宣布了多項(xiàng)擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，一方面擬在美國(guó)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(guó)和歐洲為起點(diǎn)面向全球客戶提供服務(wù)。

 

基辛格表示，除了上述工廠外，英特爾還計(jì)劃年內(nèi)宣布在美國(guó)、歐洲以及世界其他地方的下一階段產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃。

 

在分析機(jī)構(gòu)看來(lái)，這是美國(guó)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(hào)。

 

2月，美國(guó)總統(tǒng)拜登簽署了一項(xiàng)行政命令，對(duì)半導(dǎo)體、電動(dòng)汽車(chē)大容量電池、稀土礦產(chǎn)和藥品的供應(yīng)鏈進(jìn)行為期100天的審查。同時(shí)尋求立法撥款370億美元，以加強(qiáng)美國(guó)芯片制造業(yè)的發(fā)展。

 

早在去年6月，美國(guó)參議院就提出兩項(xiàng)新法案，分別為《為半導(dǎo)體生產(chǎn)創(chuàng)造有效激勵(lì)措施法案》（CHIPS for America Act）和《美國(guó)晶圓代工業(yè)法案》（American Foundries Act），以促進(jìn)美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程。

 

目前，英特爾位于亞利桑那州錢(qián)德勒市的Ocotillo園區(qū)是其在美國(guó)最大的制造工廠，加上新投建的兩個(gè)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(guó)晶圓代工大廠格芯也宣布獲得美國(guó)紐約州附近66英畝（約26.7公頃）的土地，對(duì)其Fab8晶圓廠進(jìn)行擴(kuò)建。

 

在最新的投資計(jì)劃中，格芯表示，還將投資14億美元以提升其在美國(guó)、新加坡和德國(guó)的三家晶圓代工廠產(chǎn)能。格芯CEO托馬斯·柯斐德（Thomas Caulfield）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(huì)建設(shè)新的晶圓廠，其關(guān)鍵點(diǎn)在于相關(guān)法案的資金補(bǔ)貼何時(shí)到位。”柯斐德表示，14億美元將平均分配給格芯在德國(guó)德累斯頓、美國(guó)紐約州馬耳他鎮(zhèn)和新加坡的晶圓廠，大約1/3資金來(lái)自于幾家長(zhǎng)期客戶簽署的合同預(yù)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(yíng)收排名，格芯為全球第三大晶圓代工廠，僅次于臺(tái)積電和三星電子。而在晶圓擴(kuò)產(chǎn)的追逐賽上，臺(tái)積電和三星顯得更為激進(jìn)。

 

4月1日，有消息稱，臺(tái)積電總裁魏哲家在最新發(fā)布的內(nèi)部信中寫(xiě)道，“將在未來(lái)三年投資1000億美元來(lái)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(tái)積電努力增加產(chǎn)能，在過(guò)去12個(gè)月當(dāng)中讓產(chǎn)能利用率超過(guò)100%運(yùn)行，但是仍舊無(wú)法完全滿足所有客戶的需求。因此，臺(tái)積電決定采取一些行動(dòng)。目前已經(jīng)開(kāi)始招募大量新員工、購(gòu)買(mǎi)土地和設(shè)備，以及在全球不同區(qū)域開(kāi)始建造新的廠房。對(duì)于臺(tái)積電在美新建工廠計(jì)劃，有員工今年初告訴第一財(cái)經(jīng)，公司已經(jīng)開(kāi)始招兵買(mǎi)馬，如果時(shí)機(jī)合適，下半年就會(huì)有員工過(guò)去。

 

三星則早在去年就開(kāi)啟了產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃。據(jù)悉，三星晶圓代工業(yè)務(wù)部針對(duì)旗下的8英寸晶圓廠進(jìn)行了自動(dòng)化擴(kuò)建投資以提高生產(chǎn)效率。三星估計(jì)，如果要在所有8英寸晶圓廠中導(dǎo)入自動(dòng)化運(yùn)輸設(shè)備，可能需要萬(wàn)億韓元投入。

 

此外，值得注意的是，韓國(guó)政府目前已批準(zhǔn)韓國(guó)第二大芯片廠SK海力士的120兆韓元(約合1060億美元)投資計(jì)劃。該園區(qū)預(yù)計(jì)將于今年第四季度破土動(dòng)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(dá)到80萬(wàn)片。

 

 

在業(yè)內(nèi)看來(lái)，全球頭部晶圓代工廠商的擴(kuò)產(chǎn)可以緩解一定的產(chǎn)能壓力，但長(zhǎng)期來(lái)看，高端芯片的制造產(chǎn)能依然緊缺。

 

紫光集團(tuán)聯(lián)席總裁陳南翔在一場(chǎng)會(huì)議上表示，到2030年，全球集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達(dá)到1萬(wàn)億美元，以2020年為基數(shù)，2030年產(chǎn)能需達(dá)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(kuò)充產(chǎn)能，還需打造合理、有競(jìng)爭(zhēng)力的成本結(jié)構(gòu)，短期難以實(shí)現(xiàn)。”陳南翔說(shuō)。

 

中芯國(guó)際聯(lián)合CEO趙海軍也在最新發(fā)布的財(cái)報(bào)中表示，目前行業(yè)對(duì)成熟制程的需求依然強(qiáng)勁，“預(yù)計(jì)公司成熟產(chǎn)能將持續(xù)滿載。為了滿足客戶需求，公司預(yù)計(jì)今年資本開(kāi)支為43億美元，其中大部分用于成熟工藝的擴(kuò)產(chǎn)，小部分用于先進(jìn)工藝、北京新合資項(xiàng)目土建及其他。”

 

不過(guò)，中芯國(guó)際依然面臨美國(guó)“實(shí)體清單”管制不確定因素的影響，設(shè)備采購(gòu)交期較以往有所延長(zhǎng)，亦有可能產(chǎn)能建設(shè)進(jìn)度不如預(yù)期。中芯國(guó)際董事長(zhǎng)周子學(xué)表示，2021年的重點(diǎn)工作是，在持續(xù)堅(jiān)持依法合規(guī)經(jīng)營(yíng)的前提下，繼續(xù)與供應(yīng)商、客戶及相關(guān)政府部門(mén)緊密合作、積極溝通，推進(jìn)出口許可申請(qǐng)工作，盡最大努力保障運(yùn)營(yíng)連續(xù)性；同時(shí)，爭(zhēng)取盡快擴(kuò)充產(chǎn)能，滿足客戶需求。

 

國(guó)泰君安國(guó)際稱，此前，中芯國(guó)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(jī)，但DUV光刻機(jī)至少能夠滿足目前成熟制程芯片的需求，擴(kuò)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(diǎn)生產(chǎn)28nm及以上的圓晶工廠，目標(biāo)月產(chǎn)4萬(wàn)片12英寸晶圓，計(jì)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(xiàng)目預(yù)計(jì)將于2024年完工，目標(biāo)月產(chǎn)10萬(wàn)片12英寸晶圓。

 

從晶圓工廠的投建速度來(lái)看，自2017年以來(lái)，中國(guó)已建成39個(gè)半導(dǎo)體晶圓廠。在這些工廠中，有35家為中國(guó)獨(dú)資工廠，其余為外資獨(dú)資工廠。中國(guó)大陸擁有世界上進(jìn)行中最多的半導(dǎo)體晶圓廠建設(shè)項(xiàng)目，目前有57個(gè)晶圓廠正在運(yùn)營(yíng)，有26個(gè)晶圓廠正在建設(shè)或計(jì)劃中，其中300mm晶圓廠為19個(gè)，200mm的有7個(gè)。

 

芯謀研究首席分析師顧文軍對(duì)第一財(cái)經(jīng)表示，半導(dǎo)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(duì)過(guò)剩，但長(zhǎng)期來(lái)看，中國(guó)半導(dǎo)體的產(chǎn)能供需缺口依然很大。

 

“如果不積極擴(kuò)產(chǎn)，至2025年國(guó)內(nèi)產(chǎn)能缺口將拉大到至少相當(dāng)于8個(gè)中芯國(guó)際的產(chǎn)能。”顧文軍說(shuō)。

 

他認(rèn)為，晶圓代工產(chǎn)能不足制約了中國(guó)芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的增速。2020年，位于中國(guó)大陸的晶圓代工產(chǎn)能折合8英寸晶圓約150萬(wàn)片/月，而中國(guó)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)的全部產(chǎn)能需求折合8英寸晶圓達(dá)到200萬(wàn)片/月，缺口達(dá)到50萬(wàn)片/月。通過(guò)跟蹤國(guó)內(nèi)晶圓制造項(xiàng)目的建設(shè)情況和預(yù)期，芯謀研究預(yù)計(jì)，到2025年由于晶圓制造產(chǎn)能建設(shè)嚴(yán)重落后于芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)品的發(fā)展速度，這一缺口將繼續(xù)增大。

 

中國(guó)工程院院士、浙江大學(xué)微納電子學(xué)院院長(zhǎng)吳漢明則在一場(chǎng)論壇中表示，中國(guó)半導(dǎo)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(duì)此，中國(guó)芯片制造業(yè)應(yīng)從發(fā)展特色工藝、先進(jìn)封裝、系統(tǒng)架構(gòu)三方面尋求發(fā)展機(jī)會(huì)，建設(shè)公共技術(shù)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新。

 

吳漢明認(rèn)為，后摩爾時(shí)代，材料方面的突破將成為芯片性能進(jìn)一步躍升的機(jī)會(huì)。默克中國(guó)總裁兼電子科技中國(guó)區(qū)董事總經(jīng)理安高博(AllanGabor)也對(duì)第一財(cái)經(jīng)表示：“從需求和量而言，中國(guó)大陸是全球增長(zhǎng)最快的半導(dǎo)體材料市場(chǎng)。在整個(gè)芯片加工過(guò)程中，摩爾定律基本上越來(lái)越接近物理極限，但需求還在那里，芯片需要不斷演進(jìn)，要求運(yùn)算更快、功耗更低。未來(lái)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(jìn)。”