曹欣欣

新加坡半導(dǎo)體晶圓廠的潔凈室要求頗高，目的是確保芯片沒(méi)有雜質(zhì)

今年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)成了資本青睞的香餑餑，但即便有資金大量砸下，投資者對(duì)未來(lái)的押注也變得畏首畏尾，芯片短缺的問(wèn)題仿佛也不容樂(lè)觀。根據(jù)研調(diào)公司顧能（Gartner）的資料，全球芯片制造業(yè)者預(yù)估今年資本支出達(dá)1460億美元左右，比前一年增加三成，也比疫情前的2019年高出50%，這些投資額是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)五年前支出規(guī)模的逾兩倍。

新老芯片制程交替，半導(dǎo)體行業(yè)巨變

根據(jù)顧能公司的估計(jì)，半導(dǎo)體業(yè)者投資的每6美元中，不到1美元投入到老的成熟制程芯片（比如28nm）。這類(lèi)芯片售價(jià)通常為每片幾美元，目前市場(chǎng)短缺程度最高的，恰恰是這類(lèi)成熟的制程芯片。由于年代“久遠(yuǎn)”，這些舊技術(shù)、老設(shè)備所生產(chǎn)的芯片利潤(rùn)微薄，許多半導(dǎo)體企業(yè)不太愿意花費(fèi)數(shù)十億美元來(lái)押注投資這類(lèi)芯片。道理很簡(jiǎn)單，技術(shù)在迭代，大量投入到走量的老設(shè)備，面臨需求衰減的風(fēng)險(xiǎn)，再為其“續(xù)命”極其不劃算。6月美參議院批準(zhǔn)的520 億美元資金支持半導(dǎo)體研究和生產(chǎn)中，只有 20 億美元專(zhuān)門(mén)用于傳統(tǒng)芯片。

縱觀半導(dǎo)體業(yè)，臺(tái)積電、三星電子和英特爾占2021年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)總支出的五分之三左右，其中近半是投入打造先進(jìn)制程技術(shù)的新產(chǎn)能，而這類(lèi)先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的芯片庫(kù)存也比較充裕。產(chǎn)業(yè)分析師表示，這樣的資金投入方向?qū)ο冗M(jìn)芯片有利，但對(duì)用于汽車(chē)、家電和各種一般裝置的普通芯片供應(yīng)支持顯然不夠，芯片短缺會(huì)持續(xù)吃緊，訂單交貨時(shí)間還將延長(zhǎng)。

臺(tái)積電和索尼集團(tuán)11月9日宣布將在日本耗資70億美元合蓋晶圓廠，初期將制造22、28納米制程，要到2024年才會(huì)量產(chǎn)。這反映出全世界芯片供應(yīng)失衡的問(wèn)題，那就是在規(guī)模4640億美元半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，并非所有芯片的生產(chǎn)都是均等的。先進(jìn)和成熟制程芯片的價(jià)格差異明顯。根據(jù)貝恩顧問(wèn)公司的資料，一片5納米制程的晶圓今年售價(jià)約1.7萬(wàn)美元，遠(yuǎn)高于28納米制程晶圓的約3000美元;前者的芯片用于 iPhone 13等最新款智能手機(jī)，后者芯片則用于處理較簡(jiǎn)單的功能，例如讓終端設(shè)備連上Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。

半導(dǎo)體的世界按納米或用于生產(chǎn)的晶體管體積大小進(jìn)行分類(lèi)。晶體管越小，工藝技術(shù)越新、越先進(jìn)，可以在單個(gè)硅片上制造的芯片數(shù)量也就越多。使用 28 納米或更大工藝制造的芯片通常被認(rèn)為是傳統(tǒng)芯片，數(shù)字越大表示技術(shù)越老。使用較小納米工藝制造的芯片被視為先進(jìn)的，最前沿的芯片是在個(gè)位數(shù)納米工藝上生產(chǎn)的。

據(jù)摩根士丹利（全球著名金融公司）估計(jì)，在經(jīng)濟(jì)重新開(kāi)放和消費(fèi)反彈的刺激下，各行各業(yè)的公司已經(jīng)進(jìn)入了“資本支出的籌備周期”。摩根士丹利表示，全球投資將恢復(fù)到疫情前的水平，并有望在明年超過(guò)2021年的水平。

位于韓國(guó)平澤的三星電子半導(dǎo)體制造工廠

11月初的韓國(guó)光州起亞工廠停車(chē)場(chǎng)空無(wú)一人，隨著半導(dǎo)體供應(yīng)短缺的持續(xù)，銷(xiāo)售額繼續(xù)下降

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)普爾全球評(píng)級(jí)的分析，在資本支出最大的 20 個(gè)行業(yè)中，半導(dǎo)體行業(yè)今年資本支出的同比增幅最大，為32%，約為平均水平的2.5倍，目前沒(méi)有哪個(gè)行業(yè)像芯片制造商這樣投資如此狂熱。通常來(lái)講半導(dǎo)體這塊生意，芯片上的生產(chǎn)和需求是在與買(mǎi)家的需求密切協(xié)調(diào)的情況下計(jì)劃和執(zhí)行的。

市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu) Strategy Analytics 的主管克里斯托弗·泰勒認(rèn)為，資本涌入反映了下一代半導(dǎo)體的生產(chǎn)成本巨大，單個(gè)芯片制造廠或晶圓廠的成本可能高達(dá)200億美元。比如建立晶圓工廠的“潔凈室”，需要確保芯片沒(méi)有雜質(zhì)，這一項(xiàng)苛刻的要求就需要花費(fèi) 50 億美元。一臺(tái)將芯片設(shè)計(jì)壓印在硅片上的光刻機(jī)可以達(dá)到 1.5 億美元，即使是生產(chǎn)過(guò)程中的控制設(shè)備組件也可以達(dá)到 1000 萬(wàn)美元，并且最新的先進(jìn)晶圓廠可能擁有數(shù)百臺(tái)此類(lèi)機(jī)器。

傷腦筋的投入和產(chǎn)出

生產(chǎn)總部位于加利福尼亞州弗里蒙特的晶圓加工設(shè)備制造商Lam Research近日發(fā)布報(bào)告稱(chēng)，該公司已連續(xù)六個(gè)季度實(shí)現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的收入?？偛课挥诤商m的 ASML Holding NV是業(yè)界最先進(jìn)的光刻設(shè)備的唯一生產(chǎn)商，該公司的產(chǎn)品到 2023年初的訂單都已售罄。ASML 首席執(zhí)行官彼得·溫林克在最近的財(cái)報(bào)電話會(huì)議上表示，銷(xiāo)售額可能會(huì)攀升到 2025 年，“我不會(huì)認(rèn)為今年的業(yè)績(jī)是達(dá)到頂峰了”。

有激進(jìn)者也有保守派，仍有許多傳統(tǒng)芯片制造商不愿意為新的產(chǎn)能進(jìn)行大筆投資，因?yàn)榻◤S需要時(shí)間，當(dāng)幾年后新工廠開(kāi)始生產(chǎn)時(shí)，需求可能會(huì)有所不同，從而導(dǎo)致工廠未充分利用而虧損。“如果你想到供過(guò)于求，那就太可怕了?！睂?zhuān)注于半導(dǎo)體的Counterpoint研究主管戴爾·蓋說(shuō)。

關(guān)于建造舊技術(shù)芯片的新工廠，今年確實(shí)已經(jīng)爆發(fā)過(guò)數(shù)次熱議，臺(tái)積電籌備中的中國(guó)南京、德國(guó)德勒斯登以及日本熊本縣晶圓工廠就計(jì)劃生產(chǎn)28納米芯片，坊間對(duì)其解讀也是各持意見(jiàn)。部分國(guó)人認(rèn)為28納米工藝已經(jīng)過(guò)氣，不值得花大力氣建廠。但臺(tái)積電董事長(zhǎng)劉德音在7月法說(shuō)會(huì)上表示，此案仍照計(jì)劃進(jìn)行，預(yù)計(jì)明年下半年開(kāi)始量產(chǎn)。臺(tái)積電供應(yīng)鏈透露，不少28納米制程設(shè)備已停產(chǎn)，但市場(chǎng)不斷提出需求，設(shè)備商必須配合設(shè)法重新生產(chǎn)。南京廠在2023年能達(dá)到10萬(wàn)片月產(chǎn)能的需求，將對(duì)設(shè)備商帶來(lái)龐大商機(jī)，28納米是很成熟的制程，價(jià)值依然存在。業(yè)內(nèi)人士也表示，臺(tái)積電決定修南京廠建置規(guī)模，是市場(chǎng)對(duì)28納米需求超乎預(yù)期強(qiáng)勁，左右了策略的調(diào)整。

總部位于中國(guó)臺(tái)灣的聯(lián)合微電子公司，正在考慮如何擴(kuò)大在8 英寸和 12 英寸晶圓上制造舊技術(shù)芯片的產(chǎn)能?！叭绻?jīng)濟(jì)保持不變，將很難獲得合理的投資回報(bào)，”聯(lián)合微電子總裁Jason Wang告訴投資者，一些政策補(bǔ)貼可以起到激勵(lì)芯片制造商建設(shè)新工廠的作用，但它們顯然集中在下一代芯片技術(shù)上。

汽車(chē)制造商需要重新思考市場(chǎng)

隨著全球芯片短缺的延續(xù)，從通用汽車(chē)到特斯拉的汽車(chē)制造商都發(fā)現(xiàn)自己被迫調(diào)整生產(chǎn)并重新思考整個(gè)供應(yīng)鏈?，F(xiàn)代汽車(chē)中的半導(dǎo)體數(shù)量，從點(diǎn)火到制動(dòng)系統(tǒng)，可以超過(guò)一千個(gè)。

一些傳統(tǒng)芯片制造商正在謹(jǐn)慎投資，提高對(duì)需求和風(fēng)控掌握的能力。聯(lián)合微電子今年啟動(dòng)了 23 億美元的擴(kuò)張計(jì)劃，但前提是確保客戶(hù)提前預(yù)訂并鎖定價(jià)格。兩家汽車(chē)芯片商——意法半導(dǎo)體 NV和英飛凌科技股份公司，計(jì)劃投資20億和0.2億美元分別擴(kuò)產(chǎn)。根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)，德州儀器公司為汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用生產(chǎn)的芯片，截至9月底的資本支出已達(dá) 12 億美元。

貝恩公司的漢伯里表示，盡管如此，許多傳統(tǒng)芯片制造商仍?xún)A向于推遲擴(kuò)廠賭注，因?yàn)椤昂侠懋a(chǎn)能”是幾十年來(lái)塑造該行業(yè)的一條原則，他說(shuō)：“你最不想做的就是在新工廠上花費(fèi)數(shù)十億美元，卻收不到訂單。”