近日，有消息稱，臺積電與索尼計劃在日本熊本縣合作建設半導體工廠，總投資額達到8000億日元（約合人民幣460億元）。這已經是今年臺積電在中國臺灣地區之外宣布新建的第二處廠區。今年6月，臺積電宣布將在美國亞利桑那州建設5nm制程12英寸晶圓廠，投資金額約為120億美元。除臺積電外，三星、英特爾、格芯、中芯國際等半導體制造企業均有大規模投資建廠的計劃。而如此大規模和密集的產能擴建在半導體業歷史上亦屬罕見。
今年五大晶圓廠宣布投資金額已逾2250億美元
從已披露的信息來看，臺積電和索尼聯合建設的工廠，將利用臺積電先進技術生產圖像傳感器和面向汽車、工業機器人所需半導體，計劃2024年之前投入使用。
臺積電還計劃在美國亞利桑那州建設5nm產線，投資120億美元，目前已經開始動工。最初晶圓廠規模相對較小，每月產能2萬片，后續還將視情況擴產。臺積電在中國臺灣地區也在積極擴產。有消息稱，臺積電將在高雄地區打造另一生產重鎮，主要以7nm切入，初步規劃在當地建造6家工廠，最快2023年啟動。此前，臺積電宣布，未來3年將投入1000億美元增加產能。
除臺積電外，三星、英特爾、格芯、中芯國際等全球主要半導體制造企業均有大規模的投資建廠的計劃。三星計劃在美國投資170億美元建設先進制程晶圓廠，生產半導體產品，目前正在尋找美國新芯片工廠的建設地點。英特爾CEO帕特·基辛格日前宣布，計劃在歐洲新建兩座芯片廠，并有可能進一步擴大規模。在今年3月，英特爾宣布將斥資200億美元，在美國亞利桑那州新建兩家芯片工廠。格芯宣布美國、新加坡、德國三地12~90nm產線產量將在2022年提升13%，格芯位于新加坡的12英寸芯片廠年產量將增加45萬片。中芯國際今年以來宣布建設的位于北京、深圳、上海三地的芯片廠每月將增加28nm及以上產能24萬片。
綜合來看，今年以來，臺積電、三星、英特爾、格芯、中芯國際五家晶圓廠商宣布的投資金額，累計超過2250億美元。
另一個值得注意的重點是，本輪大規模投資，既有先進工藝，也用成熟工藝。其中7nm及以下先進工藝制程投資額達到590億美元，28nm及以上成熟制程投資額達到190.5億美元。還有1469.98億美元晶圓廠投資未聲明主要投資制程。
三星、臺積電宣布建設的新廠將主要采用3nm、5nm、7nm等先進制程。三星于今年5月宣布將于美國德克薩斯州建設的3nm工藝芯片廠，投資金額170億美元，占地面積480萬平方米，約為奧斯汀工廠的4倍。臺積電宣布將于美國亞利桑那州建設的5nm芯片廠，投資金額在120億美元，預計每月將提供2萬片產能。英特爾擬新建的兩座晶圓廠，預計將在2024年量產7nm或更先進制程。
中芯國際今年宣布將在國內建設的公司仍選擇采用28nm及以上工藝。今年3月，中芯國際宣布位于深圳的芯片廠投資金額在152.8億元人民幣，將提供每月4萬片晶片產能。今年9月中芯國際與上海臨港自貿區合資的晶片廠，投資在570億元人民幣，將提供每月10萬片晶片產能。
晶圓廠產能擴張并沒有超出市場需求預期
雖然當前芯片緊缺，但是考慮到晶圓制造廠從籌備到量產一般需要兩年時間，兩年之后的市場情況如何？這些新增產能一旦釋放是否會造成產能過剩？
7nm及更先進制程的芯片主要應用在CPU、GPU等對性能要求比較高的芯片中，包括高通驍龍888、AMD和英偉達的CPU、英偉達GPU等高端顯卡等都有所應用。臺積電生產的5nm芯片主要應用在包括智能手機SoC、高性能計算、AI等領域。
賽迪顧問高級分析師劉暾在接受《中國電子報》記者采訪時表示，5G手機、消費電子、基站等領域將愈來愈多地使用7nm及更先進制程的芯片，因此未來市場基本上能夠消化新建芯片廠帶來的產能增量。根據IC Insights統計數據，到2024年，10nm及以下先進制程芯片市場占有率將從2020年年底的10%提升至29.9%。在全球芯片市場整體需求提升的背景下，10nm及以下先進制程需求量將實現巨大躍遷。
芯謀研究王笑龍在接受《中國電子報》記者采訪時表示，對于先進工藝而言，芯片廠的產能擴充速度仍然是相對保守的，并沒有超出市場需求預期，當前的擴產并不會造成產能過剩。
劉暾認為，在晶圓代工頭部效應愈來愈明顯的情況下，芯片廠與供應鏈上下游關系愈加緊密，市場預測會更加準確，不易出現產能過剩情況。王笑龍亦表示，芯片廠會對客戶進行測試，判斷客戶的需求是真實的還是盲目跟風。即便是客戶多報了，最終的風險也會由設計公司來承擔。
28nm及以上制程的成熟芯片應用范圍廣，應用于包括電源管理、圖像傳感器、功率器件、模擬芯片等多個領域。28nm及以上制程芯片在整個芯片供應中的占比最高，是需求量最大的種類。自2020年年底至今的芯片供應不足，成熟工藝芯片是主要缺貨對象。
劉暾介紹，現階段，汽車向著電動化、網聯化、智能化方向發展，推動了電源管理芯片、功率器件、傳感器、MCU等車用半導體的廣泛應用，5G通信技術支持Sub-6GHz、毫米波等大量頻段，需要基站、智能手機等通信設備也能夠支持相應頻段的射頻信號，催生了對于射頻芯片的大量需求。此外，伴隨物聯網建設興起，大量的IoT設備也帶動了MCU、射頻芯片的需求，這些芯片大多使用成熟制程工藝，整體來看，成熟制程芯片的市場空間很大。基于此，擴充28nm及以上芯片產能也是符合市場需求的。對此，芯謀研究王笑龍也有同樣的判斷：“成熟工藝對應的產品多，且成熟工藝相對缺口大，需求量更大，所以我認為成熟工藝動作大一點，也不會造成產能過剩。”
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