晶圓廠積極投資是為了什么?他們的投資方向有何不同?

半導(dǎo)體生產(chǎn)是一項(xiàng)極其資本密集的業(yè)務(wù)，并且隨著制程技術(shù)的進(jìn)步和制造工具的價(jià)格越來(lái)越昂貴，芯片制造商不得不增加其資本支出預(yù)算。現(xiàn)在包括臺(tái)積電、聯(lián)電、三星等都增大投入，2021年，臺(tái)積電資本指出增幅最高逾6成，三星首度突破3 兆日元大關(guān)并且要在美國(guó)建廠，格芯將投資額翻一番，聯(lián)電也繼續(xù)在成熟工藝增資擴(kuò)產(chǎn)，中芯國(guó)際回A股募得456億元。目前疫情警報(bào)尚未完全解除，全球企業(yè)大多繃緊神經(jīng)，晶圓廠仍邁開大步、積極投資，究竟各個(gè)公司看到了什么機(jī)會(huì)？他們的投資方向又有何不同？

依然大手筆的臺(tái)積電

首先要提一下，2019年臺(tái)積電的全年研發(fā)費(fèi)用為29.59億美元（約折合人民幣209億元）創(chuàng)下歷史新高，較前一年成長(zhǎng)約4％，約占總營(yíng)收8.5％，并且是臺(tái)灣科技業(yè)界年度研發(fā)支出最高紀(jì)錄。

讓我們來(lái)看下2019年臺(tái)積電達(dá)成的主要成就，從晶圓出貨量上來(lái)看，2019年臺(tái)積電的晶圓出貨量達(dá)1，010萬(wàn)片12寸約當(dāng)量，16nm及以下更先進(jìn)制程的銷售金額占整體晶圓銷售金額的50％，高于前年的41％。在先進(jìn)工藝研發(fā)進(jìn)程上，臺(tái)積電7nm強(qiáng)效版技術(shù)量產(chǎn)及5nm技術(shù)成功試產(chǎn)，在開發(fā)3nm第六代三維電晶體技術(shù)平臺(tái)的同時(shí)，亦開始進(jìn)行領(lǐng)先半導(dǎo)體業(yè)界的2nm技術(shù)，并針對(duì)2nm以下的技術(shù)同步進(jìn)行探索性研究。

而在上個(gè)禮拜舉辦的法說(shuō)會(huì)上，最讓法人吃驚的是高于市場(chǎng)預(yù)期的資本支出，臺(tái)積電再給驚喜，臺(tái)積電2021年資本支出將高達(dá)250~280億美金，相較2020年的約170億美金，增幅最高逾6成，創(chuàng)歷史最高水平。

臺(tái)積電首席財(cái)務(wù)官黃文德在本周的分析師和投資者收益電話會(huì)議中表示：“在2021年25至280億美元的資本支出中，約80％的資本預(yù)算將分配給先進(jìn)工藝技術(shù)，包括3nm，5nm和7nm。大約有10％的資金將用于先進(jìn)封裝和mask制造，而大約10％的資金將用于特殊技術(shù)?！?/p>

“2021年的資本支出主要用于N5的擴(kuò)展（至少是其當(dāng)前55-60k WPM容量的2倍），N3的構(gòu)建僅限于中試線/初始生產(chǎn)（+ 10-15k WPM，盡管我們預(yù)計(jì)N3的容量與N5的相似）全面擴(kuò)張后），” China Renaissance Securities的分析師Szeho Ng 在周五給客戶的報(bào)告中寫道。

在未來(lái)幾年，因5G及HPC相關(guān)應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)大趨勢(shì)，將為公司帶來(lái)更高的年復(fù)合成長(zhǎng)率。蘋果已經(jīng)是臺(tái)積電先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的主要客戶，隨著其向PC和內(nèi)部設(shè)計(jì)的調(diào)制解調(diào)器過(guò)渡到自己的蘋果芯片SoC，未來(lái)幾年，蘋果可能會(huì)大大增加向代工廠的訂單，這將進(jìn)一步推動(dòng)對(duì)臺(tái)積電領(lǐng)先的制造技術(shù)需求。再加上英特爾還將在未來(lái)幾年中將更多產(chǎn)品外包給臺(tái)積電，這將是增加對(duì)代工廠的復(fù)雜制造工藝的需求的另一個(gè)因素。對(duì)臺(tái)積電來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)期商機(jī)擺在眼前，勢(shì)必將全力投資，以因應(yīng)HPC市場(chǎng)的強(qiáng)勁需求。

多事之秋的三星

繼傳奇領(lǐng)導(dǎo)人三星會(huì)長(zhǎng)李健熙于2020年10月份病逝后，三星電子副會(huì)長(zhǎng)李在镕因行賄案因行賄被判2年6個(gè)月。目前三星的各個(gè)部門暫時(shí)由專業(yè)高管管理，不過(guò)三星的投資計(jì)劃卻還在進(jìn)行中。

近日據(jù)華爾街日?qǐng)?bào)報(bào)道，文件和知情人士透露，韓國(guó)三星電子正考慮投資高達(dá)170億美元，在亞利桑那州、得克薩斯州或紐約建立一家芯片制造廠。據(jù)其中一位知情人士透露，三星正在鳳凰城及其周邊尋找兩個(gè)地點(diǎn)，兩個(gè)地點(diǎn)位于奧斯汀及其附近，一個(gè)大型工業(yè)園區(qū)位于紐約西部的根西縣。

2021年起，為應(yīng)對(duì)隨著人工智能 （AI）、物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 、以及5G的普及而帶來(lái)的NAND需求，三星設(shè)立了“半導(dǎo)體愿景2030”長(zhǎng)期計(jì)劃，目標(biāo)是在未來(lái)10年里“稱霸”晶圓代工市場(chǎng)。雖然目前與臺(tái)積電在全球市場(chǎng)占有率上還有較大的差距，但是無(wú)論是在技術(shù)還是投資上，三星都在不斷的增加。

從三星的最近布局也不難看出，其全面看好2021年5G手機(jī)和SSD市場(chǎng)前景。據(jù)日經(jīng)新聞報(bào)導(dǎo)，三星電子半導(dǎo)體部門2021年設(shè)備投資額有望首度突破3 兆日元大關(guān)、將續(xù)創(chuàng)歷史新高紀(jì)錄。據(jù)悉，2020年在西安的二期第一階段已投產(chǎn)，并開始新建二期第二階段項(xiàng)目，將在2021年下半年竣工。同時(shí)平澤P2工廠已投資8兆韓元新建NAND Flash產(chǎn)線，計(jì)劃2021下半年開始量產(chǎn)，以及還在規(guī)劃新建P3工廠。

2020年三星已開始在華城工廠批量生產(chǎn)5nm EUV產(chǎn)品，同時(shí)提升位于韓國(guó)平澤工廠的晶圓代工產(chǎn)能，擴(kuò)大5nm EUV量產(chǎn)規(guī)模。

前途未卜的英特爾

英特爾這幾年在先進(jìn)工藝的發(fā)展不盡人如意，考量英特爾過(guò)去在14納米乃至更先進(jìn)制程都需要高于臺(tái)積電的投資才能提高效率，但英特爾并未具有良好投資與量產(chǎn)報(bào)酬率，美國(guó)業(yè)界研判，英特爾未來(lái)將更專注高毛利率產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)，除了制造部分委外，英特爾未來(lái)在三至五年會(huì)逐步往無(wú)晶圓廠（fabless）方向發(fā)展。

尤其是英特爾新的準(zhǔn)執(zhí)行長(zhǎng)Pat Gelsinger將在2月15日上任，華爾街分析師認(rèn)為，Gelsinger對(duì)技術(shù)具備敏銳認(rèn)知，有望大刀闊斧，協(xié)助英特爾未來(lái)數(shù)年順利轉(zhuǎn)型為無(wú)晶圓廠（Fabless），專注先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)與專利授權(quán)。

英特爾董事長(zhǎng)Omar Ishrak在公開聲明提到，英特爾董事會(huì)經(jīng)過(guò)仔細(xì)考慮，結(jié)論是現(xiàn)在正是英特爾轉(zhuǎn)型關(guān)鍵時(shí)刻，Gelsinger的技術(shù)和工程專業(yè)知識(shí)是能改變管理的適合時(shí)機(jī)，現(xiàn)任執(zhí)行長(zhǎng)Bob Swan也會(huì)確保管理層無(wú)縫接軌。

供應(yīng)鏈傳出，英特爾擴(kuò)大委外代工的方向不變，將采取“核心芯片（CPU）”與“非核心芯片（CPU以外芯片）”兩路并進(jìn)，逐步拉高臺(tái)灣制造比重，今年增加的訂單量至少10%起跳，臺(tái)積電、聯(lián)電都有望分到訂單。其中，最受關(guān)注的英特爾核心芯片，也就是中央處理器（CPU）委外代工訂單，都是由臺(tái)積電獨(dú)拿。

據(jù)了解，在英特爾非核心芯片（CPU以外芯片）委外方面，先前已有約二成至三成分別委外由臺(tái)積電、聯(lián)電操刀；英特爾子公司也將數(shù)據(jù)芯片測(cè)試交由京元電、日月光投控等專案合作，今年也已新增專案合作。

業(yè)界認(rèn)為，英特爾在非核心產(chǎn)品已與臺(tái)灣供應(yīng)伙伴合作多年，消息人士透露，英特爾今年開始，非核心產(chǎn)品委外策略也加快腳步，陸續(xù)啟動(dòng)供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)移計(jì)劃，轉(zhuǎn)移區(qū)域是大陸以外的臺(tái)灣，今年會(huì)因轉(zhuǎn)移而提升至少10%，同時(shí)包含數(shù)個(gè)專案在進(jìn)行。

美國(guó)業(yè)界研判，英特爾與其將這些錢放在數(shù)次延宕的生產(chǎn)上，不如更專注在既有的先進(jìn)技術(shù)開發(fā)與專利授權(quán)，發(fā)展為無(wú)晶圓廠專注在芯片設(shè)計(jì)，更能發(fā)揮與創(chuàng)造英特爾半導(dǎo)體核心技術(shù)能力。

但據(jù)anandtech的報(bào)道，此前英特爾首席執(zhí)行官Bob Swan在近日舉行的一場(chǎng)罕見的圓桌會(huì)議上所發(fā)表的言論中卻分析得出，聽起來(lái)英特爾幾乎肯定會(huì)保留其晶圓廠。Bob一再指出，英特爾的主要優(yōu)勢(shì)是作為一家垂直整合的公司，并且能夠擁有擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的資源，以滿足客戶的需求并應(yīng)對(duì)需求的激增。顯然，關(guān)于英特爾是否會(huì)具有足夠的競(jìng)爭(zhēng)力的制造技術(shù)以保持如此高的需求的問(wèn)題仍然存在，這個(gè)孤立的解釋仍然存在，但我們對(duì)此的解釋表明，保持晶圓廠內(nèi)部可以使英特爾為客戶供應(yīng)保持敏捷性需求，這在使用第三方資源時(shí)可能是不可能的。

所以，英特爾在晶圓廠的發(fā)展可以說(shuō)還有待撥開迷霧。

發(fā)力成熟工藝的聯(lián)電

從全球純晶圓代工的營(yíng)收趨勢(shì)來(lái)看，除去臺(tái)積電引領(lǐng)的最先進(jìn)工藝的高毛利，其他全球的晶圓廠營(yíng)收主要來(lái)自于穩(wěn)定成熟的工藝，據(jù) Omdia 最近的研究報(bào)告顯示，28nm 將在未來(lái) 5 年成為半導(dǎo)體應(yīng)用的長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)制程工藝。純晶圓代工的企業(yè)中，聯(lián)電、Globalfoundry、SMIC 等，在 28nm（以及相關(guān)衍生工藝）上都有穩(wěn)步的性能提升及各種新產(chǎn)品的導(dǎo)入來(lái)滿足客戶不同需求。

所以聯(lián)電也在致力于增加22和28納米產(chǎn)能。聯(lián)電12英寸產(chǎn)能分布在南科12A、廈門聯(lián)芯與日本等，南科12A月產(chǎn)能超過(guò)8.7萬(wàn)片。因市場(chǎng)需求增加，產(chǎn)能不足，聯(lián)電去年底董事會(huì)通過(guò)增加新臺(tái)幣286.56億元資本預(yù)算案，主要用在擴(kuò)增南科12英寸的28納米制程為主，但因部分機(jī)臺(tái)設(shè)備可共用，將會(huì)視訂單需求，延伸到20、22或14納米制程。聯(lián)電指出，目前南科P5廠裝機(jī)臺(tái)設(shè)備近一半，一座廠的月產(chǎn)能共約2.5萬(wàn)片。聯(lián)電預(yù)估今年資本支出將高于去年的10億美元。

針對(duì)擴(kuò)產(chǎn)議題，聯(lián)電總經(jīng)理簡(jiǎn)山杰在去年11月接受媒體采訪的時(shí)候表示，聯(lián)電已經(jīng)決定先暫停往14納米以下制程發(fā)展，主要先會(huì)以成熟制程和特殊制程來(lái)走，后續(xù)的擴(kuò)產(chǎn)方向，主要會(huì)在12英寸，尤其是22納米和28納米產(chǎn)能會(huì)明顯提高，預(yù)計(jì)明年中旬廈門廠區(qū)會(huì)增加6000片產(chǎn)能，至于臺(tái)灣廠區(qū)部分，一來(lái)是40納米會(huì)轉(zhuǎn)28納米，二則會(huì)增加機(jī)臺(tái)設(shè)備，因此臺(tái)灣廠區(qū)產(chǎn)能也會(huì)提高。

在5G、AIOT、汽車電子等帶動(dòng)下，聯(lián)電認(rèn)為，即使手機(jī)出貨數(shù)量不增加，但對(duì)半導(dǎo)體都是好的、有幫助的。長(zhǎng)線來(lái)說(shuō)，5G芯片的硅含量是過(guò)去的2.5倍，

雄心勃勃的格芯

在2018年大幅改變其戰(zhàn)略之后，GlobalFoundries總體上變得更加謹(jǐn)慎。但其22FDX平臺(tái)似乎很成功。2020年10月GlobalFoundries 22FDX達(dá)到出貨里程碑，已經(jīng)出貨了使用其22FDX節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)的3.5億片芯片。格芯還宣布了22FDX +，這項(xiàng)技術(shù)將于2021年第一季度開始在德國(guó)德累斯頓的Fab 1生產(chǎn)，該平臺(tái)針對(duì)的是IoT，5G，汽車和衛(wèi)星通信領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

GlobalFoundries在德國(guó)德累斯頓的Fab 1和紐約馬耳他縣的Fab 8已經(jīng)運(yùn)營(yíng)幾十年，仍然是該公司的主要主力之一。目前，F(xiàn)ab 1可以使用22FDX，28SLP，40/45 / 55NV以及BCDLite技術(shù)來(lái)處理晶圓。GlobalFoundries計(jì)劃在2020/2021年每年啟動(dòng)40萬(wàn)至500，000片晶圓，但它還計(jì)劃擴(kuò)大生產(chǎn)設(shè)施。因?yàn)榭吹竭@些技術(shù)節(jié)點(diǎn)的高需求，GlobalFoundries有計(jì)劃在未來(lái)幾年內(nèi)將晶圓廠的產(chǎn)能翻倍至900，000?100萬(wàn)個(gè)晶圓。

以往GlobalFoundries每年花費(fèi)約7億美元用于擴(kuò)建，但因?yàn)榭吹?021年的產(chǎn)品的需求如此強(qiáng)勁，他們打算將其翻一番，達(dá)到約14億美元，以升級(jí)其包括Fab 1和Fab 8在內(nèi)的制造設(shè)施。

尤其是現(xiàn)在全球汽車芯片的缺貨正在擾亂從豐田汽車公司到大眾汽車公司的汽車制造商的生產(chǎn)，這正成為全球芯片制造商的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。Globalfoundries負(fù)責(zé)人Mike Hogan也說(shuō)，公司正在以前所未有的速度運(yùn)轉(zhuǎn)其工廠，并優(yōu)先考慮汽車芯片以滿足需求。

除此之外，Globalfoundries有望在2022年下半年完成IPO，他們表示，希望在上市前達(dá)到某些財(cái)務(wù)里程碑，而且由于對(duì)芯片的需求不斷增長(zhǎng)，Globalfoundries相當(dāng)有把握在2022年達(dá)到這一目標(biāo)。

充滿不確定性的中芯國(guó)際

日前，中芯國(guó)際被美國(guó)列入“黑名單”，但考慮到他們?cè)趪?guó)內(nèi)晶圓廠的地位，他們的未來(lái)布局也會(huì)對(duì)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)影響。

回看2020年，中芯國(guó)際的投資也不少，尤其是回科創(chuàng)板上市，募資巨大，也為公司的發(fā)展注入了更多的資本支持。

2020年7月16日，大陸半導(dǎo)體代工巨頭中芯國(guó)際集成電路制造有限公司將正式登陸科創(chuàng)板，成為國(guó)內(nèi)首家同時(shí)實(shí)現(xiàn)“A+H”的科創(chuàng)紅籌企業(yè)，也將成為A股科技股龍頭企業(yè)和市值最高的半導(dǎo)體企業(yè)之一。

據(jù)中芯國(guó)際所發(fā)布的公告，公司登陸科創(chuàng)板公開發(fā)行股票募集資金凈額為456億元，將用于12英寸芯片SN1項(xiàng)目、成熟工藝生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目、先進(jìn)及成熟工藝研發(fā)項(xiàng)目?jī)?chǔ)備資金以及補(bǔ)充流動(dòng)資金。

2020年12月4日，中芯國(guó)際發(fā)布公告稱，公司全資附屬公司中芯控股、國(guó)家集成電路基金II和亦莊國(guó)投已訂立合資合同，以共同成立合資企業(yè)中芯京城集成電路制造（北京）有限公司，注冊(cè)資本為50億美元，總投資額為76億美元（約500億人民幣），業(yè)務(wù)范圍包括生產(chǎn)12英寸集成電路晶圓及集成電路封裝系列等。

結(jié)語(yǔ)

在半導(dǎo)體晶圓廠前進(jìn)的征途中，有的人攜資本和技術(shù)大步流星的往前邁，有的人選擇適可而止安營(yíng)扎寨鞏固成熟技術(shù)，有的人退出歷史舞臺(tái)專攻其他技術(shù)。但無(wú)疑，晶圓廠們的競(jìng)爭(zhēng)還在繼續(xù)，資本正在源源不斷的涌入，新技術(shù)還在不斷迭代，老技術(shù)也在不斷推陳出新。
責(zé)任編輯:tzh