晶圆代工厂建设热潮下的冷思考

半导体巨头们的晶圆产线生产版图愈加扩张。仅本周内，英飞凌、英特尔、格芯、三星、海力士等几家芯片巨头就不约而同地发布了将斥巨资扩建晶圆厂的计划。

晶圆代工厂的产能趋势与终端需求息息相关。巨头们纷纷宣告扩建计划，究竟是在计划着什么，背后蕴含怎样的产业趋势。

在半导体产业内，晶圆代工企业和IDM企业都有晶圆厂。在那场声势浩大的新冠疫情前，晶圆代工企业的晶圆产线席卷芯片设计领域，部分IDM企业或出于降低成本，或出于产品布局考虑，停产了部分设备落后的晶圆厂产线。

据 IC Insights数据，2009-2017 年间，全球共有 92 间晶圆厂停产或者改变用途，其中日本、美国是主要的关厂地区，业务模式上也有更多的传统 IDM企业向 Fabless（无晶圆厂）或者 Fab-lite（轻晶圆厂）转型， TI、英飞凌、意法半导体、瑞萨、NXP 、AMD等在此期间均有出售晶圆厂的案例，以优化公司经营状况。

其中，近年来凭借处理器芯片优势在业内异军突起的AMD是贯彻“无晶圆厂”转型中的典型。AMD 分别于 2008 年和 2015 年出售了自身晶圆制造和封装测试业务模块，转型成为一家纯芯片设计厂商。此后，尽管失去了自有晶圆产线的产能支持，但其在资金层面的可支配性增加，使得其在研发投入方面的扩张。在台积电的支持下，AMD在AI 和显卡领域获得了市场的认可。目前其在全球显卡领域市占位居第二，仅次于业内“当红炸子鸡”英伟达。

晶圆代工业务的全球化发展使得晶圆厂一度被部分IDM企业视为负担，但自2019年年底开始那场持久的“缺芯潮”以及全球范围内频发的地缘政治冲突风险后，晶圆代工厂却再度成为业内“香饽饽”——晶圆代工企业和IDM企业的晶圆厂纷纷传出扩建计划。即便是在2023年这个需求不景气的年份中，近段时间也仍有更多晶圆厂扩建消息正在流出。

英飞凌2023年8月4日宣布，计划在未来五年内追加投资高达50亿欧元（约合人民币393.4亿元），用于在马来西亚建造全球最大的8英寸SiC功率晶圆厂。此外，还将对位于德国奥地利菲拉赫以及马来西亚居林(Kulim)的现有工厂进行8英寸改造。

英飞凌此次扩产资金来源包括：汽车和工业应用领域约50亿欧元的新定点合同，以及约10亿欧元的预付款。汽车领域的客户中包括3家中国汽车企业——福特、上汽和奇瑞，可再生能源领域客户包括SolarEdge和中国三大领先的光伏和储能系统公司。英飞凌和施耐德电气就产能预留达成协议，后者已为碳化硅产品及硅半导体产品支付预付款。

2023年8月3日，据外媒报道称，格芯正在寻找潜在的当地合作伙伴，在印度建立一家芯片制造工厂。不过，消息人士称，此前与几家印度公司的讨论并未实现，因为潜在合作伙伴在电子制造方面缺乏可靠的专业知识和经验。消息人士补充说，谈判正在进行中，可能需要数年时间才能最终敲定具体计划。报道称，格芯拒绝对市场传言发表评论。

在更早的2023年6月，格芯与意法半导体共同宣布，双方正式签订了于 2022 年 7 月 11 日公布的在法国克洛尔（Crolles）建设联营晶圆厂的合作协议。

据Businesskorea 8月1日报道，自去年12月以来，ChatGPT生成式人工智能迅速发展，增加了对高性能DRAM即高带宽内存（HBM）的需求。行业人士透露，三星电子、SK海力士等存储半导体企业正在推动HBM产线的扩张。

报道称，两家公司计划在明年年底前投资超过2万亿韩元（约合人民币110亿元），使HBM生产线目前的产能增加一倍以上。SK海力士计划利用利川现有HBM生产基地后的清州工厂的闲置空间。三星电子正在考虑扩大位于忠清南道天安市的HBM核心生产线。

台积电7月25日声称，计划在中国台湾地区投资近900亿新台币（合28.7亿美元）建设一座更为先进的封装工厂。魏哲家表示，对于先进封装，尤其是台积电独家的CoWos（Chip-on-Wafer-on-Substrate）技术，其产能“非常紧张”。CoWoS封装技术是一种将芯片、基底都封装在一起的技术，并且是在晶圆层级上进行。正是因为这项独家的封装技术，台积电获得了英伟达、苹果、AMD等全球龙头的大订单。

台积电近年来在全球扩产的脚步加快。7月20日，市场传出台积电正在评估在德国建设一座晶圆厂。尔后，德国Heise新闻网24日报道称，台积电于德累斯顿建厂事宜目前已经进入最后协商阶段。具体生产计划尚未有披露。

今年2月，有日媒报道称，台积电计划在日本熊本县菊阳町建立第二座芯片制造厂，预计投资规模将超过 1 万亿日元（约 509 亿元人民币）。目前，台积电在熊本设立的首家工厂已开始动工，目标 2024 年投产。该厂由熊本县晶圆代工服务子公司 Japan Advanced Semiconductor Manufacturing（JASM）负责营运，索尼旗下半导体解决方案公司及丰田汽车集团企业、Denso 皆有投资。按照规划，定于 2024 年底投产的熊本工厂将负责生产 22/28nm 以及 12/16nm 制程芯片，月产能达到 5.5 万片，预计第二工厂的规模也差不多。该公司强调两个工厂共享人力资源和设备的能力，并计划在 2023 年内决定细节。

此外，台积电在美国亚利桑那州新厂也正紧张建设中，台积电对该厂投资达400亿美元，并表示计划引入更先进的4nm芯片制造技术为工厂升级。

据外媒报道，英特尔在7月曾向美国俄勒冈州（Oregon）政府提交一份空气品质许可申请书，其中概述了位于奥勒冈州Hillsboro附近的Gordon Moore（前称Ronler Acres）园区的扩建项目，投资规模将达数十亿美元，新设备的安装最早于2025年开始，直到2028年完成。不过英特尔的申请不代表最终的计划或者承诺，只是表明了未来的意图。

在这份意图流传出来之前，英特尔还有更为具体的晶圆工厂扩建计划。2022年4月11日，英特尔正式启动扩建其位于美国俄勒冈州的D1X工厂，扩建面积为27万平方英尺，投资30亿美元，完成后将使D1X工厂的规模增加20%。英特尔当时表示，本次扩建D1X工厂旨在让公司使用巨大的新型制造工具生产先进的芯片，并且未来将在其它工厂复制这一模式。

同年1月21日，英特尔宣布，计划在美国俄亥俄州建设两座新芯片工厂，初始投资超过200亿美元。英特尔计划新建的两家工厂占地400多公顷，位于哥伦布东部的利克林县，预计将于今年开工，2025年底投产。据当时的报道介绍，俄亥俄州晶圆厂综合体将是英特尔40年来建造的第一个新晶圆工厂。

6月7日，三安光电与意法半导体联合宣布，拟在中国重庆共同建立一个新的8英寸碳化硅器件合资制造工厂，项目预计投资总额达32亿美元，由三安光电控股。该工厂制造的碳化硅外延、芯片将独家销售给ST或其指定的任何实体。

另一方面，三安光电针对该合资工厂的保供进行了一项单独的大手笔投资。公司拟70亿元独资在渝设立 8 英寸碳化硅衬底工厂，利用自有的碳化硅衬底工艺单独建立和运营，以满足合资工厂的衬底需求，并与其签订长期供应协议。

6月16日，美光科技宣布，计划在未来几年中对其位于中国西安的封装测试工厂投资逾43亿元人民币。公司已决定收购力成半导体（西安）有限公司（力成西安）的封装设备，还计划在美光西安工厂加建新厂房，并引进全新且高性能的封装和测试设备。

美光科技称，这项投资将提升公司在西安制造多种产品组合的灵活性，使美光能直接运营其在西安工厂封装测试的业务。此次宣布的新厂房将引入全新产线，用于制造移动 DRAM、NAND 及 SSD 产品，以强化西安工厂现有的封装和测试能力。据悉，美光筹备该项目已有一段时间，并已启动在西安生产移动 DRAM 的资质认证工作。

从以上晶圆厂建设情况来看，近段时间以来，巨头们的晶圆厂建设项目比较集中在美国、日本和欧洲，其中美国和日本正是此前大肆关闭晶圆厂的地区。

而产线则突出满足近年来的热门趋势产品——第三代半导体、AI芯片以及高带宽内存（HBM）的需求。这在一定程度上体现了晶圆代工厂们对未来市场的趋势预判。

晶圆厂的建设并不简单，动辄数百亿人民币起步，但为何在晶圆代工厂及IDM企业眼中，这成了一门“诱人”的生意呢？这与晶圆代工厂的业内属性以及市场形式密切相关。

从晶圆代工厂商的诞生和发展壮大过程来看，其与半导体的行业周期变化过程存在较好的时间吻合。纵观半导体的发展历程，其呈现“M”周期规律，即每十年左右会经历两轮上行和下行的周期。上行周期中高峰时期表现为芯片供不应求，市场价格高涨，可参照前两年的“芯荒”行情；而下行周期行至低谷时期则表现为产能过剩，市场价格低迷，当前半导体行情表现基本如此，在该行情下的投资是为“逆周期”。

图源：华西证券研究所

长期来看，半导体产业成长性明显。1955年，全球半导体市场规模不过是1200万美元。到了2022年，该数值为5735亿美元。在这种趋势下，在产业下行周期中，晶圆代工厂作为行业上游，若能采取前瞻性扩产布局，等市场回暖后，就能成为首批享受“市场红利”的人。老牌IDM企业三星深谙此道，曾借此赚得盆满钵满。

其次，这也与近年来的地缘政治影响相关。近两年来，各国纷纷推出芯片补贴方案，以建设本土半导体产线，其中，能最大程度上保障晶圆产能的晶圆代工厂是各国重点吸引对象。为此，各国政府纷纷宣告巨额的补贴计划，以吸引晶圆代工厂到当地建新厂或在认为稳定程度更高的地区扩建新厂。而晶圆代工厂或出于服务当地企业，或出于巨额补贴利诱，也就半推半就接下了各地区“橄榄枝”，同意就地办厂。

以台积电为例，台积电近年来陆续宣布了在美国、日本、德国等地的建厂计划。公开报道显示，在美新工厂的补贴高达逾50亿美元；而日本方面也表示，政府已承诺为台积电熊本南部首家工厂承担一半成本；德国政府也有针对晶圆厂的相应补贴政策可申请。

台积电以外，各大最新宣布的晶圆厂后面也大都自带补贴。法国政府近期就有宣布，将为上文提及的意法半导体和格芯在法国东南部新建的基于FD-SOI工艺技术的半导体工厂项目提供29亿欧元（约合人民币228.7亿元）公共支持。公报说，这笔29亿欧元的国家援助是法国自2017年以来对工厂最重要的援助之一，将由“法国2030”计划提供资金。

最后，晶圆厂扩建的一大原因是IDM公司的转型，其中典型是英特尔。英特尔自现任CEO基辛格上任后，开始实施“IDM2.0战略”。该战略主要内容包括三方面：面向大规模制造的全球化内部工厂网络；扩大采用第三方代工产能；打造世界一流的晶圆代工业务（Intel Foundry Services，IFS）。

此前英特尔作为IDM原厂，晶圆产能仅为满足自家产品需求，并不足以支撑“一流晶圆代工业务”的目标，因此，英特尔需要广建晶圆厂。目前，英特尔内部重组及布局已经基本完成。英特尔表示，计划明年第一季将把晶圆代工事业（IFS）独立运作，转型为纯晶圆代工厂，服务全球芯片设计企业。

参考资料：

华金证券晶圆代工报告《顺天应人，吉无不利》

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