據(jù)Semi最新的統(tǒng)計顯示，全球半導(dǎo)體行業(yè)有望連續(xù)三年創(chuàng)下罕見的晶圓廠設(shè)備支出新高，到2020年將增長16％。SEMI在其季度《世界晶圓廠預(yù)測》報告中強調(diào)指出，今年的預(yù)測增長率為15.5％，2022年為12％。
據(jù)預(yù)測，在這三年內(nèi)，全球半導(dǎo)體設(shè)備支出每年將增加約100億美元，屆時支出將攀升至800億美元以上。其中，爆發(fā)的通訊，計算，醫(yī)療保健和在線服務(wù)的支柱的電子產(chǎn)品需求占了大部分的支出來源。
SEMI表示，晶圓廠設(shè)備支出歷來是周期性的，通常增長一到兩年，然后下降的時間大致相等。但統(tǒng)計顯示，從2016年開始，半導(dǎo)體行業(yè)的晶圓廠設(shè)備投資連續(xù)三年保持增長。在那一刻之前，距半導(dǎo)體行業(yè)至少有三年的增長才過去了20年。上一次出現(xiàn)這種情況是在1990年代中期，當(dāng)時的芯片行業(yè)發(fā)展了四年。
2021年和2022年的大部分晶圓廠投資將出現(xiàn)在晶圓代工和內(nèi)存領(lǐng)域。
SEMI指出，在領(lǐng)先的投資推動下，晶圓代工支出預(yù)計將在2021年增長23％，達到320億美元，并在2022年持平。總體內(nèi)存支出將以個位數(shù)的形式增長，到2021年將達到280億美元，而DRAM將超過NANDFlash，然后猛增憑借DRAM和3D NAND投資的強勁增長，到2022年將增長26％。
SEMI表示，在預(yù)測期內(nèi)，功率和MPU部門的支出也將強勁增長。在對功率半導(dǎo)體器件的強勁需求的推動下，預(yù)計到2021年和2022年，功率將顯示出強勁的投資增長，分別為46％和26％。隨著微處理器投資的增加，MPU將在2022年以40％的增長速度增長。
半導(dǎo)體生產(chǎn)是一項極其資本密集的業(yè)務(wù)，并且隨著制程技術(shù)的進步和制造工具的價格越來越昂貴，芯片制造商不得不增加其資本支出預(yù)算。現(xiàn)在包括臺積電、聯(lián)電、三星等都增大投入，2021年，臺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)在成熟工藝增資擴產(chǎn)，中芯國際回A股募得456億元。目前疫情警報尚未完全解除，全球企業(yè)大多繃緊神經(jīng)，晶圓廠仍邁開大步、積極投資，究竟各個公司看到了什么機會？他們的投資方向又有何不同？
依然大手筆的臺積電
首先要提一下，2019年臺積電的全年研發(fā)費用為29.59億美元（約折合人民幣209億元）創(chuàng)下歷史新高，較前一年成長約4％，約占總營收8.5％，并且是臺灣科技業(yè)界年度研發(fā)支出最高紀(jì)錄。
讓我們來看下2019年臺積電達成的主要成就，從晶圓出貨量上來看，2019年臺積電的晶圓出貨量達1,010萬片12寸約當(dāng)量，16nm及以下更先進制程的銷售金額占整體晶圓銷售金額的50％，高于前年的41％。在先進工藝研發(fā)進程上，臺積電7nm強效版技術(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)平臺的同時，亦開始進行領(lǐng)先半導(dǎo)體業(yè)界的2nm技術(shù)，并針對2nm以下的技術(shù)同步進行探索性研究。
而在上個禮拜舉辦的法說會上，最讓法人吃驚的是高于市場預(yù)期的資本支出，臺積電再給驚喜，臺積電2021年資本支出將高達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。
臺積電首席財務(wù)官黃文德在本周的分析師和投資者收益電話會議中表示：“在2021年25至280億美元的資本支出中，約80％的資本預(yù)算將分配給先進工藝技術(shù)，包括3nm，5nm和7nm。大約有10％的資金將用于先進封裝和mask制造，而大約10％的資金將用于特殊技術(shù)。”
“2021年的資本支出主要用于N5的擴展（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N3的容量與N5的相似）全面擴張后），” China Renaissance Securities的分析師Szeho Ng 在周五給客戶的報告中寫道。
在未來幾年，因5G及HPC相關(guān)應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)大趨勢，將為公司帶來更高的年復(fù)合成長率。蘋果已經(jīng)是臺積電先進節(jié)點的主要客戶，隨著其向PC和內(nèi)部設(shè)計的調(diào)制解調(diào)器過渡到自己的蘋果芯片SoC，未來幾年，蘋果可能會大大增加向代工廠的訂單，這將進一步推動對臺積電領(lǐng)先的制造技術(shù)需求。再加上英特爾還將在未來幾年中將更多產(chǎn)品外包給臺積電，這將是增加對代工廠的復(fù)雜制造工藝的需求的另一個因素。對臺積電來說，長期商機擺在眼前，勢必將全力投資，以因應(yīng)HPC市場的強勁需求。
多事之秋的三星
繼傳奇領(lǐng)導(dǎo)人三星會長李健熙于2020年10月份病逝后，三星電子副會長李在镕因行賄案因行賄被判2年6個月。目前三星的各個部門暫時由專業(yè)高管管理，不過三星的投資計劃卻還在進行中。
近日據(jù)華爾街日報報道，文件和知情人士透露，韓國三星電子正考慮投資高達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地點，兩個地點位于奧斯汀及其附近，一個大型工業(yè)園區(qū)位于紐約西部的根西縣。
2021年起，為應(yīng)對隨著人工智能 （AI）、物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 、以及5G的普及而帶來的NAND需求，三星設(shè)立了“半導(dǎo)體愿景2030”長期計劃，目標(biāo)是在未來10年里“稱霸”晶圓代工市場。雖然目前與臺積電在全球市場占有率上還有較大的差距，但是無論是在技術(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手機和SSD市場前景。據(jù)日經(jīng)新聞報導(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目，將在2021年下半年竣工。同時平澤P2工廠已投資8兆韓元新建NAND Flash產(chǎn)線，計劃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，同時提升位于韓國平澤工廠的晶圓代工產(chǎn)能，擴大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工藝的發(fā)展不盡人如意，考量英特爾過去在14納米乃至更先進制程都需要高于臺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)報酬率，美國業(yè)界研判，英特爾未來將更專注高毛利率產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)，除了制造部分委外，英特爾未來在三至五年會逐步往無晶圓廠（fabless）方向發(fā)展。
尤其是英特爾新的準(zhǔn)執(zhí)行長Pat Gelsinger將在2月15日上任，華爾街分析師認為，Gelsinger對技術(shù)具備敏銳認知，有望大刀闊斧，協(xié)助英特爾未來數(shù)年順利轉(zhuǎn)型為無晶圓廠（Fabless），專注先進設(shè)計技術(shù)與專利授權(quán)。
英特爾董事長Omar Ishrak在公開聲明提到，英特爾董事會經(jīng)過仔細考慮，結(jié)論是現(xiàn)在正是英特爾轉(zhuǎn)型關(guān)鍵時刻，Gelsinger的技術(shù)和工程專業(yè)知識是能改變管理的適合時機，現(xiàn)任執(zhí)行長Bob Swan也會確保管理層無縫接軌。
供應(yīng)鏈傳出，英特爾擴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，逐步拉高臺灣制造比重，今年增加的訂單量至少10%起跳，臺積電、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，都是由臺積電獨拿。
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積電、聯(lián)電操刀；英特爾子公司也將數(shù)據(jù)芯片測試交由京元電、日月光投控等專案合作，今年也已新增專案合作。
業(yè)界認為，英特爾在非核心產(chǎn)品已與臺灣供應(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)啟動供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)移計劃，轉(zhuǎn)移區(qū)域是大陸以外的臺灣，今年會因轉(zhuǎn)移而提升至少10%，同時包含數(shù)個專案在進行。
美國業(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技術(shù)開發(fā)與專利授權(quán)，發(fā)展為無晶圓廠專注在芯片設(shè)計，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的報道，此前英特爾首席執(zhí)行官Bob Swan在近日舉行的一場罕見的圓桌會議上所發(fā)表的言論中卻分析得出，聽起來英特爾幾乎肯定會保留其晶圓廠。Bob一再指出，英特爾的主要優(yōu)勢是作為一家垂直整合的公司，并且能夠擁有擴大生產(chǎn)規(guī)模的資源，以滿足客戶的需求并應(yīng)對需求的激增。顯然，關(guān)于英特爾是否會具有足夠的競爭力的制造技術(shù)以保持如此高的需求的問題仍然存在，這個孤立的解釋仍然存在，但我們對此的解釋表明，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可能是不可能的。
所以，英特爾在晶圓廠的發(fā)展可以說還有待撥開迷霧。
發(fā)力成熟工藝的聯(lián)電
從全球純晶圓代工的營收趨勢來看，除去臺積電引領(lǐng)的最先進工藝的高毛利，其他全球的晶圓廠營收主要來自于穩(wěn)定成熟的工藝，據(jù) Omdia 最近的研究報告顯示，28nm 將在未來 5 年成為半導(dǎo)體應(yīng)用的長節(jié)點制程工藝。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8.7萬片。因市場需求增加，產(chǎn)能不足，聯(lián)電去年底董事會通過增加新臺幣286.56億元資本預(yù)算案，主要用在擴增南科12英寸的28納米制程為主，但因部分機臺設(shè)備可共用，將會視訂單需求，延伸到20、22或14納米制程。聯(lián)電指出，目前南科P5廠裝機臺設(shè)備近一半，一座廠的月產(chǎn)能共約2.5萬片。聯(lián)電預(yù)估今年資本支出將高于去年的10億美元。
針對擴產(chǎn)議題，聯(lián)電總經(jīng)理簡山杰在去年11月接受媒體采訪的時候表示，聯(lián)電已經(jīng)決定先暫停往14納米以下制程發(fā)展，主要先會以成熟制程和特殊制程來走，后續(xù)的擴產(chǎn)方向，主要會在12英寸，尤其是22納米和28納米產(chǎn)能會明顯提高，預(yù)計明年中旬廈門廠區(qū)會增加6000片產(chǎn)能，至于臺灣廠區(qū)部分，一來是40納米會轉(zhuǎn)28納米，二則會增加機臺設(shè)備，因此臺灣廠區(qū)產(chǎn)能也會提高。
在5G、AIOT、汽車電子等帶動下，聯(lián)電認為，即使手機出貨數(shù)量不增加，但對半導(dǎo)體都是好的、有幫助的。長線來說，5G芯片的硅含量是過去的2.5倍，
雄心勃勃的格芯
在2018年大幅改變其戰(zhàn)略之后，GlobalFoundries總體上變得更加謹慎。但其22FDX平臺似乎很成功。2020年10月GlobalFoundries 22FDX達到出貨里程碑，已經(jīng)出貨了使用其22FDX節(jié)點生產(chǎn)的3.5億片芯片。格芯還宣布了22FDX +，這項技術(shù)將于2021年第一季度開始在德國德累斯頓的Fab 1生產(chǎn)，該平臺針對的是IoT，5G，汽車和衛(wèi)星通信領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
GlobalFoundries在德國德累斯頓的Fab 1和紐約馬耳他縣的Fab 8已經(jīng)運營幾十年，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)來處理晶圓。GlobalFoundries計劃在2020/2021年每年啟動40萬至500,000片晶圓，但它還計劃擴大生產(chǎn)設(shè)施。因為看到這些技術(shù)節(jié)點的高需求，GlobalFoundries有計劃在未來幾年內(nèi)將晶圓廠的產(chǎn)能翻倍至900,000?100萬個晶圓。
以往GlobalFoundries每年花費約7億美元用于擴建，但因為看到2021年的產(chǎn)品的需求如此強勁，他們打算將其翻一番，達到約14億美元，以升級其包括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機會。Globalfoundries負責(zé)人Mike Hogan也說，公司正在以前所未有的速度運轉(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，希望在上市前達到某些財務(wù)里程碑，而且由于對芯片的需求不斷增長，Globalfoundries相當(dāng)有把握在2022年達到這一目標(biāo)。
充滿不確定性的中芯國際
日前，中芯國際被美國列入“黑名單”，但考慮到他們在國內(nèi)晶圓廠的地位，他們的未來布局也會對產(chǎn)業(yè)帶來影響。
回看2020年，中芯國際的投資也不少，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)體代工巨頭中芯國際集成電路制造有限公司將正式登陸科創(chuàng)板，成為國內(nèi)首家同時實現(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項目、成熟工藝生產(chǎn)線建設(shè)項目、先進及成熟工藝研發(fā)項目儲備資金以及補充流動資金。
2020年12月4日，中芯國際發(fā)布公告稱，公司全資附屬公司中芯控股、國家集成電路基金II和亦莊國投已訂立合資合同，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。
在半導(dǎo)體晶圓廠前進的征途中，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扎寨鞏固成熟技術(shù)，有的人退出歷史舞臺專攻其他技術(shù)。但無疑，晶圓廠們的競爭還在繼續(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。