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半导体

今年全球芯片产能扩张可能刷新历史,细思恐极?

近日,有消息称,台积电与索尼计划在日本熊本县合作建设半导体工厂,总投资额达到8000亿日元(约合人民币460亿元)。新工厂计划2024年之前投入使用,利用台积电先进技术生产图像传感器和面向汽车、工业机器人所需半导体。

这已经是今年台积电在中国台湾地区之外,宣布新建的第二处厂区。今年6月,台积电宣布将在美国亚利桑那州建设5nm制程12英寸晶圆厂,投资金额约为120亿美元。

除台积电外,三星、英特尔、格芯中芯国际等半导体制造企业均有大规模的投资建厂的计划。而如此大规模和密集的产能扩建在半导体业历史上亦属罕见。

今年五大晶圆厂宣布投资金额已逾2250亿美元

从已披露的信息来看,台积电和索尼集团正在考虑在日本西部联合建设一家半导体工厂。该项目的总投资估计为 8000 亿日元(70 亿美元),预计日本政府将提供最多一半的资金。该工厂将生产用于相机图像传感器的半导体,以及汽车和其他产品的芯片,并计划于 2024 年投产。日本最大的汽车零部件制造商电装也希望通过在现场设置设备等步骤参与进来。丰田汽车集团成员寻求其汽车零部件中使用的芯片的稳定供应。

台积电还计划在美国亚利桑那州建设的5nm产线,投资120亿美元,目前已经开始动工。最初晶圆厂规模相对较小,每月产能 2 万片,后续还将视情况扩产。

台积电在中国台湾地区也在积极扩产。有消息称,台积电将在高雄地区打造另一生产重镇,主要以7纳米切入,初步规划在当地建造6家工厂,最快2023年启动。此前,台积电宣布,未来3年将投入1000亿美元增加产能。

除台积电外,三星、英特尔、格芯、中芯国际等全球主要半导体制造企业均有大规模的投资建厂的计划。三星计划在美国投资170亿美元建设先进制程晶圆厂,生产半导体产品,目前正在寻找美国新芯片工厂的建设地点。英特尔CEO帕特·基辛格日前宣布,计划在欧洲新建两座芯片工厂,并有可能进一步扩大规模。在今年3月,英特尔宣布将斥资200亿美元,在美国亚利桑那州新建两家芯片工厂。格芯宣布美国、新加坡、德国三地12~90nm产线产量将在2022年提升13%,格芯位于新加坡的12英寸芯片厂将增加年产量45万片。中芯国际今年以来宣布建设的位于北京、深圳、上海三地的芯片厂将增加28nm及以上产能月产24万片。综合来看,今年以来,台积电、三星、英特尔、格芯、中芯国际五家晶圆厂商宣布的投资金额,累计超过2250亿美元。

另一个值得注意的重点是,本轮大规模投资既有先进工艺,也用成熟工艺。其中7nm及以下先进工艺制程投资额达到590亿美元,28nm及以上成熟制程投资额达到190.5亿美元。还有1469.98亿美元晶圆厂投资未声明主要投资制程。

三星、台积电宣布建设的新厂将主要采用3nm、5nm、7nm等先进制程。三星于今年5月宣布将于美国德克萨斯州建设的3nm工艺芯片厂,投资金额170美元,占地面积480万平方米,约为奥斯汀工厂的4倍。台积电宣布将于美国亚利桑那州建设的5nm芯片厂, 投资金额在120亿美元,预计每月将提供2万片产能。另外,今年3月,英特尔首席执行官帕特·盖尔辛格在演讲中也提到,英特尔将投资200亿美元新建两座晶圆厂,预计将在2024年量产7nm或更先进制程。

中芯国际今年宣布将在国内建设的公司仍选择采用28nm及以上工艺。今年3月,中芯国际宣布位于深圳芯片厂的投资金额在152.8亿元人民币,将提供每月4万片晶片产能。今年9月中芯国际与上海临港自贸区合资的晶片厂,投资在570亿元人民币,将提供每月10万片晶片产能。

晶圆厂产能扩张并没有超出市场需求预期

虽然当前芯片紧缺,但是考虑到晶圆制造厂从筹备到量产一般需要两年时间的周期。两年之后的市场情况如何?这些新增产能一旦释放是否会造成产能过剩?

7nm及更先进制程的芯片主要应用在CPU、GPU等对性能要求比较高的芯片中,包括高通骁龙888、AMD和英伟达的CPU、英伟达GPU等高端显卡等都有所应用。台积电生产的5nm芯片主要应用在包括智能手机Soc、高性能计算、AI等领域之中。

赛迪顾问高级分析师刘暾在接受《中国电子报》记者采访时表示,受益于5G、数字化转型等行业趋势,5G消费电子、基站等领域将愈来愈多地使用7nm及更先进制程的芯片,先进制程芯片有非常大的需求拉动,因此未来市场基本上能够消化新建芯片厂带来产能增量。根据IC Insights统计数据,到2024年,10nm及以下先进制程芯片市场占有率将从2020年底的10%提升至29.9%。在全球芯片市场整体需求提升的背景下,10nm及以下先进制程需求量将实现巨大跃迁。

芯谋研究王笑龙在接受《中国电子报》记者采访时表示,对于先进工艺而言,芯片厂的产能扩充速度仍然是相对保守的,并没有超出市场需求预期,当前的扩产并不会造成产能过剩。

刘暾认为,在晶圆代工头部效应愈来愈明显的情况下,芯片厂与供应链上下游关系愈加紧密,市场预测会更加准确,更不容易出现产能过剩情况。王笑龙亦表示,芯片厂会对客户进行测试,判断客户的需求是真实的还是盲目跟风,客户的需求是经过反复确认过的。即便是客户多报了,最终的风险也会由设计公司来承担。28nm及以上制程的成熟芯片应用范围广,应用于包括电源管理、图像传感器、功率器件、模拟芯片等多个领域。28nm及以上制程芯片在整个芯片供应中的占比最高,需求量最大的类型。自2020年底至今的芯片供应不足,成熟工艺芯片是主要缺货对象。

刘暾在接受《中国电子报》记者采访时介绍,现阶段,汽车向着电动化、网联化、智能化方向发展,推动了电源管理芯片、功率器件、传感器、MCU等车用半导体的广泛应用,5G通信技术支持Sub-6GHz、毫米波等大量频段,需要基站、智能手机等通讯设备也能够支持相应频段的射频信号,催生了对于射频芯片的大量需求,,此外伴随物联网建设兴起,大量的IoT设备也带动了MCU、射频芯片的需求,这些芯片大多使用成熟制程工艺,整体来看,成熟制程芯片的市场空间很大。基于此,扩充28nm及以上芯片产能也是符合市场需求的,不容易出现产能过剩问题。对于此,芯谋研究王笑龙也有同样的判断:“成熟工艺对应的产品多,且成熟工艺相对缺口大,需求量更大,所以我认为成熟工艺动作大一点,也不会造成产能过剩。”


责任编辑:姬晓婷


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