格芯計(jì)劃在其美國與德國的所有廠區(qū)進(jìn)行產(chǎn)能擴(kuò)張

本周，少有大新聞的晶圓代工廠格芯（GlobalFoundries）發(fā)布了一則引人注目的消息，該公司將于新加坡廠區(qū)設(shè)立新廠，擴(kuò)張其全球生產(chǎn)布局。透過與新加坡經(jīng)濟(jì)發(fā)展局合作，以及相關(guān)客戶的共同投資下，格芯將這項(xiàng)新加坡擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃投入40億美元。目前，廠房正在建設(shè)中，預(yù)計(jì)于2023年啟用。

此外，格芯還計(jì)劃在其美國與德國的所有廠區(qū)進(jìn)行產(chǎn)能擴(kuò)張，兩地各投資10億美元。這樣，未來兩年，格芯總共將斥資不少于60億美元擴(kuò)充其在新加坡、美國與德國的產(chǎn)能。

據(jù)悉，如果這些晶圓廠建成，格芯的年度產(chǎn)能將會(huì)增加45萬片12英寸約當(dāng)晶圓，而格芯新加坡廠區(qū)的年度總產(chǎn)能將會(huì)上升至150萬片（12英寸約當(dāng)晶圓）。

晶圓廠擴(kuò)張加速

過去幾年，由于發(fā)展策略發(fā)生較大變化，格芯在新廠建設(shè)方面一直都處于非常保守的狀態(tài)，甚至出售了幾個(gè)晶圓廠。此次宣布擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，也是基于當(dāng)下全球芯片產(chǎn)能，特別是晶圓代工產(chǎn)能嚴(yán)重不足而做出的決定。這也從一個(gè)側(cè)面凸顯出當(dāng)下市場對晶圓廠需求的火爆程度，擴(kuò)充產(chǎn)能已經(jīng)成為資金的第一去向。

來自SEMI的最新市場研究報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，全球半導(dǎo)體制造商將于今年年底前啟動(dòng)建設(shè)19個(gè)新的高產(chǎn)能晶圓廠，2022年會(huì)再建10個(gè)，這樣，近兩年將有至少29個(gè)晶圓廠開建。

其中，中國大陸和臺(tái)灣地區(qū)各有8個(gè)，其次是美洲6個(gè)，歐洲/中東3個(gè)，日本和韓國各兩個(gè)。這些新廠以12英寸晶圓廠為主，2021年有15個(gè)，2022年有7個(gè)。其它7個(gè)晶圓廠分別為4英寸、6英寸和8英寸廠。完成后，這29個(gè)晶圓廠每月可生產(chǎn)260萬片（8英寸約當(dāng)晶圓）。

另外，在這29個(gè)晶圓廠中，15個(gè)為晶圓代工廠，月產(chǎn)能達(dá)3萬至22萬片（8英寸約當(dāng)晶圓）；4個(gè)是存儲(chǔ)器廠，這些新廠產(chǎn)能更高，每月可制造10萬至40萬片（8英寸約當(dāng)晶圓）。

無論是晶圓代工廠，還是IDM，從2020下半年開始，就進(jìn)入了瘋狂擴(kuò)產(chǎn)模式，而且是12英寸和8英寸齊頭并進(jìn)，一改早些年12英寸廠盛、8英寸廠衰的態(tài)勢，市場需求呈現(xiàn)全面旺盛的狀態(tài)。

12英寸晶圓方面，最大資本支出用在了存儲(chǔ)芯片（DRAM和3D NAND）上，預(yù)計(jì)2020到2023年的實(shí)際和預(yù)測投資額每年都將以高個(gè)位數(shù)增長，2024年幅度有望進(jìn)一步擴(kuò)大到10%。另外，用于邏輯芯片/MPU和MCU的投資在2021到2023年也將穩(wěn)步提高，特別值得關(guān)注的是功率器件，用在該類產(chǎn)品的投資增長幅度在2021年有望超過200%，而2022和2023年也將保持兩位數(shù)的增長率。

從2020下半年開始，各大廠商加快了12英寸晶圓廠的擴(kuò)產(chǎn)步伐，多個(gè)項(xiàng)目紛紛上馬。

首先，晶圓代工龍頭臺(tái)積電宣布2021年資本支出由之前預(yù)估的250-280億美元提升至300億美元，其中逾8成用于先進(jìn)制程投資，而7nm、5nm、3nm、2nm這些制程產(chǎn)線都采用12英寸晶圓。

不久前，臺(tái)積電還宣布3年投資1000億美元擴(kuò)建晶圓廠，并確認(rèn)將投資28.87億美元擴(kuò)充南京廠28nm制程工藝產(chǎn)能，每月增加4萬片晶圓產(chǎn)量，主要用于生產(chǎn)汽車芯片。

臺(tái)積電指出，目前臺(tái)灣地區(qū)的晶圓廠已經(jīng)沒有潔塵室空間，只有南京廠有現(xiàn)成空間可用，可以直接設(shè)置生產(chǎn)線，有利于快速形成產(chǎn)能。按照計(jì)劃，臺(tái)積電南京廠的28nm制程產(chǎn)能將于2022年下半年量產(chǎn)，2023年中達(dá)到4萬片晶圓/月的滿載產(chǎn)能目標(biāo)。目前，臺(tái)積電的南京工廠主要生產(chǎn)16nm芯片，月產(chǎn)能約為2萬片晶圓。

3月下旬，力積電舉行了銅鑼12英寸晶圓廠動(dòng)土典禮，總投資額達(dá)新臺(tái)幣2780億元，總產(chǎn)能每月10萬片，將從2023年起分期投產(chǎn)，滿載年產(chǎn)值超過600億元。

DRAM廠南亞科也宣布，將斥資新臺(tái)幣3000億元新臺(tái)幣，在臺(tái)灣地區(qū)新北市泰山南林科技園區(qū)投資興建12英寸先進(jìn)晶圓新廠。南亞科董事長吳嘉昭表示，該12英寸先進(jìn)晶圓新廠最快將于今年底動(dòng)工，2023年完工試產(chǎn)。此座廠房將采用南亞科技自主研發(fā)的10nm級(jí)制程技術(shù)生產(chǎn)DRAM芯片，并規(guī)劃建置EUV生產(chǎn)技術(shù)，月產(chǎn)能約為45，000片晶圓。

3月中旬，華邦電子董事會(huì)決議通過了12英寸晶圓廠資本支出預(yù)算案，核準(zhǔn)資本預(yù)算約新臺(tái)幣131億2，700萬元。該資本支出預(yù)算案主要用于高雄新廠，于2021年3月起陸續(xù)投資，并于2022年試營運(yùn)。高雄廠是華邦第二座12英寸晶圓廠。

3月17日，中芯國際宣布與深圳政府（透過深圳重投集團(tuán)）擬以建議出資的方式經(jīng)由中芯深圳進(jìn)行項(xiàng)目發(fā)展和營運(yùn)。依照計(jì)劃，中芯深圳將開展項(xiàng)目的發(fā)展和營運(yùn)，重點(diǎn)生產(chǎn)28nm及以上的集成電路并提供技術(shù)服務(wù)，旨在實(shí)現(xiàn)最終每月約40，000片12英寸晶圓的產(chǎn)能。預(yù)期將于2022年開始生產(chǎn)。據(jù)悉，中芯國際新的12英寸晶圓廠房主體建筑和已經(jīng)投入生產(chǎn)的8英寸晶圓廠相連，且主體部分已經(jīng)建設(shè)完成，并有望于2022年投入生產(chǎn)。

2020年8月，中國第一座12英寸車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體自動(dòng)化晶圓制造中心項(xiàng)目正式簽約落戶上海臨港新片區(qū)。該項(xiàng)目是聞泰科技半導(dǎo)體業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)100億美元戰(zhàn)略目標(biāo)的第一步。2021年1月初，聞泰科技全資子公司安世半導(dǎo)體面對激增的半導(dǎo)體材料需求，宣布擴(kuò)建位于上海臨港的12英寸晶圓廠，將于2022年7月投產(chǎn)，產(chǎn)能預(yù)計(jì)將達(dá)到每年40萬片。

此外，英特爾已經(jīng)確定在美國新建兩座12英寸晶圓廠。

三星方面，除了在韓國本土和美國新建12英寸廠之外，其在中國的投資力度非常大，主要表現(xiàn)在西安的存儲(chǔ)器廠。之前，三星決定向其西安工廠投資150億美元，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月開始投產(chǎn)。近期，第二家工廠也將投產(chǎn)，且三期工程也在投資規(guī)劃當(dāng)中。三星西安廠二期投資完成后，二廠的NAND閃存產(chǎn)能將達(dá)到每月13萬片晶圓。第一工廠的產(chǎn)能為每月120，000片。每月 25 萬片晶圓的總產(chǎn)量約為三星2020 年NAND 閃存產(chǎn)量的一半。

以上是近一年來部分12英寸晶圓廠的擴(kuò)產(chǎn)和新建情況。

另外，8英寸晶圓廠和產(chǎn)能狀況也非常惹人關(guān)注，因?yàn)槭袌鲂枨蟪霈F(xiàn)了前所未有的高漲，一點(diǎn)兒不遜于12英寸的。

以往，8英寸晶圓被認(rèn)為是落后產(chǎn)線，更關(guān)注12英寸晶圓產(chǎn)線的建設(shè)和量產(chǎn)。然而，就是這一比12英寸晶圓“古老”多年的產(chǎn)品，8英寸晶圓芯片產(chǎn)能從2018年起，就處于明顯不足的狀況，而從過去的2020年來看，8英寸晶圓產(chǎn)能依然很緊張，特別是在中國大陸地區(qū)，在多條12英寸產(chǎn)線上馬的情況下，似乎有些忽視了8英寸晶圓產(chǎn)能問題?？傮w來看，無論是IDM，還是晶圓代工廠，8英寸晶圓產(chǎn)能一直都很緊俏，產(chǎn)能利用率相當(dāng)高。

出現(xiàn)這種狀況的原因主要是市場對模擬芯片的需求量一直在提升，電源管理、功率器件、CMOS圖像傳感器、MEMS傳感器、RF收發(fā)器、PA、濾波器，ADC、DAC等等，大都投產(chǎn)在8英寸晶圓產(chǎn)線里。

SEMI的統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，全球半導(dǎo)體制造商從2020到2024年將持續(xù)提高8英寸晶圓廠產(chǎn)量，預(yù)計(jì)增加95萬片，增幅17%，達(dá)到每月660萬片的歷史新紀(jì)錄。未來幾年，晶圓制造商將增設(shè)22座8英寸晶圓廠，以滿足5G、汽車和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等高度依賴模擬、電源管理和顯示驅(qū)動(dòng)IC、功率組件MOSFET、MCU及傳感器等器件的增長需求。

帶動(dòng)半導(dǎo)體設(shè)備市場增長

興建晶圓廠的熱潮，直接帶動(dòng)了半導(dǎo)體設(shè)備市場增長。SEMI統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，北美半導(dǎo)體設(shè)備制造商出貨金額于今年1月首度突破30億美元，隨后不斷逐月攀高，5月達(dá)35.9億美元，月增4.7%，也較去年同期增加53.1%。中國大陸去年首次成為全球最大半導(dǎo)體設(shè)備市場，臺(tái)灣地區(qū)緊追在后。

前文提到，未來兩年將新建至少29座晶圓廠，相應(yīng)的設(shè)備支出預(yù)計(jì)將超過1400億美元。新廠動(dòng)工后通常需要至少兩年才能達(dá)到設(shè)備安裝階段，因此多數(shù)今年開始建造新廠的芯片制造商最快也要2023年才能啟裝，不過有些制造商可能提前在2022上半年就會(huì)開始相關(guān)作業(yè)。

預(yù)計(jì)到2022年，半導(dǎo)體設(shè)備投資都將維持在30億美元以上的水平，晶圓代工將占總支出一半以上，以下依序?yàn)榉至?功率器件占21%，模擬IC占15%、MEMS和傳感器占7%。

根據(jù)日本半導(dǎo)體制造裝置協(xié)會(huì)（SEAJ）6月17日公布的初步統(tǒng)計(jì)顯示，2021年5月，日本半導(dǎo)體設(shè)備銷售額（3個(gè)月移動(dòng)平均值）同比暴增48.6%，達(dá)到3，054.05億日元，連續(xù)第5個(gè)月呈現(xiàn)增長態(tài)勢，創(chuàng)46個(gè)月來（2017年7月以來、暴增49.9%）最大增幅，且月銷售額史上首度突破3，000億日元大關(guān)、創(chuàng)2005年以來歷史新紀(jì)錄。

在日本半導(dǎo)體設(shè)備商中，有59%表示最近1年曾因現(xiàn)有零件供貨商因生產(chǎn)跟不上需求而導(dǎo)致零件供應(yīng)不足問題。另外，7成以上廠商表示，曾面臨采購交期、價(jià)格、質(zhì)量等問題。在面臨零件供應(yīng)不足問題的企業(yè)中，已出現(xiàn)尋找新零件供貨商的動(dòng)向、包含找上了之前未曾生產(chǎn)過半導(dǎo)體設(shè)備用零件的廠商。

在半導(dǎo)體設(shè)備消費(fèi)市場，臺(tái)灣地區(qū)是重鎮(zhèn)，其中又以臺(tái)積電和聯(lián)電需求最旺。

由于臺(tái)積電今年資本支出約有8成用于先進(jìn)制程，7nm以下必備的EUV設(shè)備供應(yīng)鏈將受惠，其中包括EUV光刻機(jī)廠商ASML、EUV光罩盒供貨商家登、EUV設(shè)備模塊代工廠帆宣和公準(zhǔn)，而應(yīng)材供應(yīng)鏈的京鼎、瑞耘，還有真空服務(wù)解決方案廠商日揚(yáng)也能享受商機(jī)。此外，臺(tái)積電2021年資本支出約1成將用在先進(jìn)封測及光罩，換算約有30億美金的水平。據(jù)了解，臺(tái)積電竹南新廠預(yù)計(jì)今年底至明年上半年量產(chǎn)，預(yù)期自動(dòng)化機(jī)器設(shè)備商萬潤、半導(dǎo)體濕制程設(shè)備廠弘塑、辛耘將分食大單。

今年3月，媒體傳出三星緊急找上聯(lián)電，要洽談聯(lián)電南科廠的產(chǎn)能，雙方前后談了兩個(gè)月之后，終于拍板定案，以三星為首，包下南科廠約一半產(chǎn)能。此外，聯(lián)電也與其他客戶共同談成合約，包括聯(lián)發(fā)科，聯(lián)詠、瑞昱等，以預(yù)付訂金的方式包下南科廠未來6年、每個(gè)月2萬7500片產(chǎn)能的合約，而聯(lián)電將拿這筆資金添購南科P6廠擴(kuò)建28nm制程所需的設(shè)備。

半導(dǎo)體材料供不應(yīng)求

晶圓廠的火爆，除了帶動(dòng)半導(dǎo)體設(shè)備市場大幅增長外，對半導(dǎo)體材料市場也有很大影響，特別是硅片（硅晶圓），最受矚目。

在半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中，硅片生產(chǎn)環(huán)節(jié)直接與晶圓制造對接。今年上半年，日本硅片大廠SUMCO會(huì)長兼CEO橋本真幸表示，自身從事半導(dǎo)體業(yè)界逾20年時(shí)間來、芯片在如此長的時(shí)間呈現(xiàn)短缺是前所未見的。以8英寸硅片為主、涌入了超過該公司產(chǎn)能的訂單。該公司和客戶都呈現(xiàn)無庫存狀態(tài)。

具體來看，邏輯用12英寸硅晶圓短缺，而更為短缺的是大多用于汽車的8英寸產(chǎn)品。

橋本真幸指出，當(dāng)前令人困惱的事情是沒有可用來增產(chǎn)硅片的廠房。今后來自5G、數(shù)據(jù)中心的需求將上升。因此評估從頭開始建造工廠。

橋本真幸上述言論也表明，SUMCO考慮興建硅片新工廠。SUMCO自2008年以來的增產(chǎn)投資都僅僅是擴(kuò)增現(xiàn)有工廠的產(chǎn)能、并未興建新工廠。

關(guān)于硅片市況預(yù)估，橋本真幸指出，當(dāng)前現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)已滿載。半導(dǎo)體市場即便在不景氣的情況下、也以年率6%左右的速度增長，而硅片也配合半導(dǎo)體的成長、以年率5-6%的速度進(jìn)行增產(chǎn)。而增產(chǎn)的設(shè)備已接近極限、硅片供需恐持續(xù)緊張。

SUMCO在2月9日公布的財(cái)報(bào)資料中指出，關(guān)于今后的硅片市場展望，在5G/智能手機(jī)/數(shù)據(jù)中心需求帶動(dòng)下，邏輯芯片用12英寸硅片供應(yīng)不足情況恐持續(xù)。在8英寸硅片部分，車用/民用需求急速恢復(fù)，需求達(dá)到媲美2018年的巔峰水平，預(yù)估供應(yīng)不足情況恐持續(xù)至2022年左右。

中國大陸的硅片企業(yè)也在擴(kuò)產(chǎn)。

特別是在12英寸硅片領(lǐng)域，中國本土市場份額低，大多依賴進(jìn)口，多數(shù)國內(nèi)廠商已具備8英寸硅片的量產(chǎn)能力，但在技術(shù)積累和市場占有率方面與國際硅片大廠相比，存在較大差距。面對12英寸硅片市場需求激增，中國本土硅片企業(yè)大都在加緊布局，制定擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。代表企業(yè)包括滬硅產(chǎn)業(yè)、神工股份、立昂微、上海新晟、中欣晶圓和中環(huán)股份。例如，中欣晶圓已將12英寸硅片擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃正式提上日程，將在現(xiàn)有每月3萬片的基礎(chǔ)上，繼續(xù)拓展7萬片產(chǎn)能，以期在年底達(dá)到每月10萬片的規(guī)模。但10萬片只是中欣的階段性目標(biāo)，2022年，中欣將會(huì)繼續(xù)積極的尋求產(chǎn)能拓展，最終形成每月20萬甚至是30萬的12英寸硅片產(chǎn)能。

拉動(dòng)投資

新建晶圓廠，采購半導(dǎo)體設(shè)備和材料，以及半導(dǎo)體設(shè)備廠商采購零部件等，都需要大量投資。

據(jù)IC Insights統(tǒng)計(jì)，2020 年半導(dǎo)體行業(yè)資本支出總額為1130億美元，預(yù)計(jì)2021年將同比增長16%到23%。

三星、臺(tái)積電和英特爾這3家公司占2020年半導(dǎo)體資本支出的50%以上，其中，三星是2020年支出最多的公司，達(dá)到279億美元，預(yù)計(jì)2021年支出將持平。

臺(tái)積電增幅最大，從2020年增加128億美元，到2021年達(dá)到300億美元，增幅為74%。臺(tái)積電將占行業(yè)總支出增長204億美元的60%以上。

英特爾已表示將把資本支出從2020年的143億美元增加到2021年的195億美元，增長 37%。

除了企業(yè)，在當(dāng)前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的大環(huán)境下，各政府也在大力投入。

例如，美國參議院本月批準(zhǔn)了一項(xiàng)法案，其中包括 520 億美元用于資助半導(dǎo)體研究、設(shè)計(jì)和制造；

日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省本月早些時(shí)候宣布了一項(xiàng)“國家項(xiàng)目”，以支持日本的半導(dǎo)體制造；

韓國在5月宣布了一項(xiàng)計(jì)劃，未來十年將在非存儲(chǔ)芯片制造上投入4500億美元；5月，歐盟也宣布準(zhǔn)備投入大量資金，以擴(kuò)大歐洲的半導(dǎo)體制造業(yè)務(wù)。

編輯：jq