本周，少有大新聞的晶圓代工廠格芯（GlobalFoundries）發布了一則引人注目的消息，該公司將于新加坡廠區設立新廠，擴張其全球生產布局。透過與新加坡經濟發展局合作，以及相關客戶的共同投資下，格芯將這項新加坡擴產計劃投入40億美元。目前，廠房正在建設中，預計于2023年啟用。
此外，格芯還計劃在其美國與德國的所有廠區進行產能擴張，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60億美元擴充其在新加坡、美國與德國的產能。
據悉，如果這些晶圓廠建成，格芯的年度產能將會增加45萬片12英寸約當晶圓，而格芯新加坡廠區的年度總產能將會上升至150萬片（12英寸約當晶圓）。
晶圓廠擴張加速
過去幾年，由于發展策略發生較大變化，格芯在新廠建設方面一直都處于非常保守的狀態，甚至出售了幾個晶圓廠。此次宣布擴產計劃，也是基于當下全球芯片產能，特別是晶圓代工產能嚴重不足而做出的決定。這也從一個側面凸顯出當下市場對晶圓廠需求的火爆程度，擴充產能已經成為資金的第一去向。
來自SEMI的最新市場研究報告數據顯示，全球半導體制造商將于今年年底前啟動建設19個新的高產能晶圓廠，2022年會再建10個，這樣，近兩年將有至少29個晶圓廠開建。其中，中國大陸和臺灣地區各有8個，其次是美洲6個，歐洲/中東3個，日本和韓國各兩個。這些新廠以12英寸晶圓廠為主，2021年有15個，2022年有7個。其它7個晶圓廠分別為4英寸、6英寸和8英寸廠。完成后，這29個晶圓廠每月可生產260萬片（8英寸約當晶圓）。
另外，在這29個晶圓廠中，15個為晶圓代工廠，月產能達3萬至22萬片（8英寸約當晶圓）；4個是存儲器廠，這些新廠產能更高，每月可制造10萬至40萬片（8英寸約當晶圓）。
無論是晶圓代工廠，還是IDM，從2020下半年開始，就進入了瘋狂擴產模式，而且是12英寸和8英寸齊頭并進，一改早些年12英寸廠盛、8英寸廠衰的態勢，市場需求呈現全面旺盛的狀態。
12英寸晶圓方面，最大資本支出用在了存儲芯片（DRAM和3D NAND）上，預計2020到2023年的實際和預測投資額每年都將以高個位數增長，2024年幅度有望進一步擴大到10%。另外，用于邏輯芯片/MPU和MCU的投資在2021到2023年也將穩步提高，特別值得關注的是功率器件，用在該類產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英寸晶圓廠的擴產步伐，多個項目紛紛上馬。
首先，晶圓代工龍頭臺積電宣布2021年資本支出由之前預估的250-280億美元提升至300億美元，其中逾8成用于先進制程投資，而7nm、5nm、3nm、2nm這些制程產線都采用12英寸晶圓。
不久前，臺積電還宣布3年投資1000億美元擴建晶圓廠，并確認將投資28.87億美元擴充南京廠28nm制程工藝產能，每月增加4萬片晶圓產量，主要用于生產汽車芯片。
臺積電指出，目前臺灣地區的晶圓廠已經沒有潔塵室空間，只有南京廠有現成空間可用，可以直接設置生產線，有利于快速形成產能。按照計劃，臺積電南京廠的28nm制程產能將于2022年下半年量產，2023年中達到4萬片晶圓/月的滿載產能目標。目前，臺積電的南京工廠主要生產16nm芯片，月產能約為2萬片晶圓。
3月下旬，力積電舉行了銅鑼12英寸晶圓廠動土典禮，總投資額達新臺幣2780億元，總產能每月10萬片，將從2023年起分期投產，滿載年產值超過600億元。
DRAM廠南亞科也宣布，將斥資新臺幣3000億元新臺幣，在臺灣地區新北市泰山南林科技園區投資興建12英寸先進晶圓新廠。南亞科董事長吳嘉昭表示，該12英寸先進晶圓新廠最快將于今年底動工，2023年完工試產。此座廠房將采用南亞科技自主研發的10nm級制程技術生產DRAM芯片，并規劃建置EUV生產技術，月產能約為45,000片晶圓。
3月中旬，華邦電子董事會決議通過了12英寸晶圓廠資本支出預算案，核準資本預算約新臺幣131億2,700萬元。該資本支出預算案主要用于高雄新廠，于2021年3月起陸續投資，并于2022年試營運。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）擬以建議出資的方式經由中芯深圳進行項目發展和營運。依照計劃，中芯深圳將開展項目的發展和營運，重點生產28nm及以上的集成電路并提供技術服務，旨在實現最終每月約40,000片12英寸晶圓的產能。預期將于2022年開始生產。據悉，中芯國際新的12英寸晶圓廠房主體建筑和已經投入生產的8英寸晶圓廠相連，且主體部分已經建設完成，并有望于2022年投入生產。
2020年8月，中國第一座12英寸車規級功率半導體自動化晶圓制造中心項目正式簽約落戶上海臨港新片區。該項目是聞泰科技半導體業務實現100億美元戰略目標的第一步。2021年1月初，聞泰科技全資子公司安世半導體面對激增的半導體材料需求，宣布擴建位于上海臨港的12英寸晶圓廠，將于2022年7月投產，產能預計將達到每年40萬片。
此外，英特爾已經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，主要表現在西安的存儲器廠。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器生產基地。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線已于2020年3月開始投產。近期，第二家工廠也將投產，且三期工程也在投資規劃當中。三星西安廠二期投資完成后，二廠的NAND閃存產能將達到每月13萬片晶圓。第一工廠的產能為每月120,000片。每月 25 萬片晶圓的總產量約為三星2020 年NAND 閃存產量的一半。
以上是近一年來部分12英寸晶圓廠的擴產和新建情況。
另外，8英寸晶圓廠和產能狀況也非常惹人關注，因為市場需求出現了前所未有的高漲，一點兒不遜于12英寸的。
以往，8英寸晶圓被認為是落后產線，更關注12英寸晶圓產線的建設和量產。然而，就是這一比12英寸晶圓“古老”多年的產品，8英寸晶圓芯片產能從2018年起，就處于明顯不足的狀況，而從過去的2020年來看，8英寸晶圓產能依然很緊張，特別是在中國大陸地區，在多條12英寸產線上馬的情況下，似乎有些忽視了8英寸晶圓產能問題。總體來看，無論是IDM，還是晶圓代工廠，8英寸晶圓產能一直都很緊俏，產能利用率相當高。
出現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收發器、PA、濾波器，ADC、DAC等等，大都投產在8英寸晶圓產線里。
SEMI的統計報告顯示，全球半導體制造商從2020到2024年將持續提高8英寸晶圓廠產量，預計增加95萬片，增幅17%，達到每月660萬片的歷史新紀錄。未來幾年，晶圓制造商將增設22座8英寸晶圓廠，以滿足5G、汽車和物聯網（IoT）等高度依賴模擬、電源管理和顯示驅動IC、功率組件MOSFET、MCU及傳感器等器件的增長需求。
帶動半導體設備市場增長
興建晶圓廠的熱潮，直接帶動了半導體設備市場增長。SEMI統計數據顯示，北美半導體設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體設備市場，臺灣地區緊追在后。
前文提到，未來兩年將新建至少29座晶圓廠，相應的設備支出預計將超過1400億美元。新廠動工后通常需要至少兩年才能達到設備安裝階段，因此多數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上半年就會開始相關作業。
預計到2022年，半導體設備投資都將維持在30億美元以上的水平，晶圓代工將占總支出一半以上，以下依序為分立/功率器件占21%，模擬IC占15%、MEMS和傳感器占7%。
根據日本半導體制造裝置協會（SEAJ）6月17日公布的初步統計顯示，2021年5月，日本半導體設備銷售額（3個月移動平均值）同比暴增48.6%，達到3,054.05億日元，連續第5個月呈現增長態勢，創46個月來（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、創2005年以來歷史新紀錄。
在日本半導體設備商中，有59%表示最近1年曾因現有零件供貨商因生產跟不上需求而導致零件供應不足問題。另外，7成以上廠商表示，曾面臨采購交期、價格、質量等問題。在面臨零件供應不足問題的企業中，已出現尋找新零件供貨商的動向、包含找上了之前未曾生產過半導體設備用零件的廠商。
在半導體設備消費市場，臺灣地區是重鎮，其中又以臺積電和聯電需求最旺。
由于臺積電今年資本支出約有8成用于先進制程，7nm以下必備的EUV設備供應鏈將受惠，其中包括EUV光刻機廠商ASML、EUV光罩盒供貨商家登、EUV設備模塊代工廠帆宣和公準，而應材供應鏈的京鼎、瑞耘，還有真空服務解決方案廠商日揚也能享受商機。此外，臺積電2021年資本支出約1成將用在先進封測及光罩，換算約有30億美金的水平。據了解，臺積電竹南新廠預計今年底至明年上半年量產，預期自動化機器設備商萬潤、半導體濕制程設備廠弘塑、辛耘將分食大單。
今年3月，媒體傳出三星緊急找上聯電，要洽談聯電南科廠的產能，雙方前后談了兩個月之后，終于拍板定案，以三星為首，包下南科廠約一半產能。此外，聯電也與其他客戶共同談成合約，包括聯發科，聯詠、瑞昱等，以預付訂金的方式包下南科廠未來6年、每個月2萬7500片產能的合約，而聯電將拿這筆資金添購南科P6廠擴建28nm制程所需的設備。
半導體材料供不應求
晶圓廠的火爆，除了帶動半導體設備市場大幅增長外，對半導體材料市場也有很大影響，特別是硅片（硅晶圓），最受矚目。
在半導體供應鏈中，硅片生產環節直接與晶圓制造對接。今年上半年，日本硅片大廠SUMCO會長兼CEO橋本真幸表示，自身從事半導體業界逾20年時間來、芯片在如此長的時間呈現短缺是前所未見的。以8英寸硅片為主、涌入了超過該公司產能的訂單。該公司和客戶都呈現無庫存狀態。
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英寸產品。
橋本真幸指出，當前令人困惱的事情是沒有可用來增產硅片的廠房。今后來自5G、數據中心的需求將上升。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年以來的增產投資都僅僅是擴增現有工廠的產能、并未興建新工廠。
關于硅片市況預估，橋本真幸指出，當前現有設備生產已滿載。半導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，而硅片也配合半導體的成長、以年率5-6%的速度進行增產。而增產的設備已接近極限、硅片供需恐持續緊張。
SUMCO在2月9日公布的財報資料中指出，關于今后的硅片市場展望，在5G/智能手機/數據中心需求帶動下，邏輯芯片用12英寸硅片供應不足情況恐持續。在8英寸硅片部分，車用/民用需求急速恢復，需求達到媲美2018年的巔峰水平，預估供應不足情況恐持續至2022年左右。
中國大陸的硅片企業也在擴產。
特別是在12英寸硅片領域，中國本土市場份額低，大多依賴進口，多數國內廠商已具備8英寸硅片的量產能力，但在技術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，中國本土硅片企業大都在加緊布局，制定擴產計劃。代表企業包括滬硅產業、神工股份、立昂微、上海新晟、中欣晶圓和中環股份。例如，中欣晶圓已將12英寸硅片擴產規劃正式提上日程，將在現有每月3萬片的基礎上，繼續拓展7萬片產能，以期在年底達到每月10萬片的規模。但10萬片只是中欣的階段性目標，2022年，中欣將會繼續積極的尋求產能拓展，最終形成每月20萬甚至是30萬的12英寸硅片產能。
拉動投資
新建晶圓廠，采購半導體設備和材料，以及半導體設備廠商采購零部件等，都需要大量投資。
據IC Insights統計，2020 年半導體行業資本支出總額為1130億美元，預計2021年將同比增長16%到23%。
三星、臺積電和英特爾這3家公司占2020年半導體資本支出的50%以上，其中，三星是2020年支出最多的公司，達到279億美元，預計2021年支出將持平。
臺積電增幅最大，從2020年增加128億美元，到2021年達到300億美元，增幅為74%。臺積電將占行業總支出增長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，在當前半導體產業的大環境下，各政府也在大力投入。例如，美國參議院本月批準了一項法案，其中包括 520 億美元用于資助半導體研究、設計和制造；日本經濟產業省本月早些時候宣布了一項“國家項目”，以支持日本的半導體制造；韓國在5月宣布了一項計劃，未來十年將在非存儲芯片制造上投入4500億美元；5月，歐盟也宣布準備投入大量資金，以擴大歐洲的半導體制造業務。
