扩产还是守望半导体行业中的激进派和保守派

曹欣欣

新加坡半导体晶圆厂的洁净室要求颇高，目的是确保芯片没有杂质

今年半导体产业成了资本青睐的香饽饽，但即便有资金大量砸下，投资者对未来的押注也变得畏首畏尾，芯片短缺的问题仿佛也不容乐观。根据研调公司顾能（Gartner）的资料，全球芯片制造业者预估今年资本支出达1460亿美元左右，比前一年增加三成，也比疫情前的2019年高出50%，这些投资额是半导体产业五年前支出规模的逾两倍。

新老芯片制程交替，半导体行业巨变

根据顾能公司的估计，半导体业者投资的每6美元中，不到1美元投入到老的成熟制程芯片（比如28nm）。这类芯片售价通常为每片几美元，目前市场短缺程度最高的，恰恰是这类成熟的制程芯片。由于年代“久远”，这些旧技术、老设备所生产的芯片利润微薄，许多半导体企业不太愿意花费数十亿美元来押注投资这类芯片。道理很简单，技术在迭代，大量投入到走量的老设备，面临需求衰减的风险，再为其“续命”极其不划算。6月美参议院批准的520 亿美元资金支持半导体研究和生产中，只有 20 亿美元专门用于传统芯片。

纵观半导体业，台积电、三星电子和英特尔占2021年半导体产业总支出的五分之三左右，其中近半是投入打造先进制程技术的新产能，而这类先进技术生产的芯片库存也比较充裕。产业分析师表示，这样的资金投入方向对先进芯片有利，但对用于汽车、家电和各种一般装置的普通芯片供应支持显然不够，芯片短缺会持续吃紧，订单交货时间还将延长。

台积电和索尼集团11月9日宣布将在日本耗资70亿美元合盖晶圆厂，初期将制造22、28纳米制程，要到2024年才会量产。这反映出全世界芯片供应失衡的问题，那就是在规模4640亿美元半导体产业中，并非所有芯片的生产都是均等的。先进和成熟制程芯片的价格差异明显。根据贝恩顾问公司的资料，一片5纳米制程的晶圆今年售价约1.7万美元，远高于28纳米制程晶圆的约3000美元;前者的芯片用于 iPhone 13等最新款智能手机，后者芯片则用于处理较简单的功能，例如让终端设备连上Wi-Fi网络。

半导体的世界按纳米或用于生产的晶体管体积大小进行分类。晶体管越小，工艺技术越新、越先进，可以在单个硅片上制造的芯片数量也就越多。使用 28 纳米或更大工艺制造的芯片通常被认为是传统芯片，数字越大表示技术越老。使用较小纳米工艺制造的芯片被视为先进的，最前沿的芯片是在个位数纳米工艺上生产的。

据摩根士丹利（全球著名金融公司）估计，在经济重新开放和消费反弹的刺激下，各行各业的公司已经进入了“资本支出的筹备周期”。摩根士丹利表示，全球投资将恢复到疫情前的水平，并有望在明年超过2021年的水平。

位于韩国平泽的三星电子半导体制造工厂

11月初的韩国光州起亚工厂停车场空无一人，随着半导体供应短缺的持续，销售额继续下降

根据标准普尔全球评级的分析，在资本支出最大的 20 个行业中，半导体行业今年资本支出的同比增幅最大，为32%，约为平均水平的2.5倍，目前没有哪个行业像芯片制造商这样投资如此狂热。通常来讲半导体这块生意，芯片上的生产和需求是在与买家的需求密切协调的情况下计划和执行的。

市场研究机构 Strategy Analytics 的主管克里斯托弗·泰勒认为，资本涌入反映了下一代半导体的生产成本巨大，单个芯片制造厂或晶圆厂的成本可能高达200亿美元。比如建立晶圆工厂的“洁净室”，需要确保芯片没有杂质，这一项苛刻的要求就需要花费 50 亿美元。一台将芯片设計压印在硅片上的光刻机可以达到 1.5 亿美元，即使是生产过程中的控制设备组件也可以达到 1000 万美元，并且最新的先进晶圆厂可能拥有数百台此类机器。

伤脑筋的投入和产出

生产总部位于加利福尼亚州弗里蒙特的晶圆加工设备制造商Lam Research近日发布报告称，该公司已连续六个季度实现创纪录的收入。总部位于荷兰的 ASML Holding NV是业界最先进的光刻设备的唯一生产商，该公司的产品到 2023年初的订单都已售罄。ASML 首席执行官彼得·温林克在最近的财报电话会议上表示，销售额可能会攀升到 2025 年，“我不会认为今年的业绩是达到顶峰了”。

有激进者也有保守派，仍有许多传统芯片制造商不愿意为新的产能进行大笔投资，因为建厂需要时间，当几年后新工厂开始生产时，需求可能会有所不同，从而导致工厂未充分利用而亏损。“如果你想到供过于求，那就太可怕了。”专注于半导体的Counterpoint研究主管戴尔·盖说。

关于建造旧技术芯片的新工厂，今年确实已经爆发过数次热议，台积电筹备中的中国南京、德国德勒斯登以及日本熊本县晶圆工厂就计划生产28纳米芯片，坊间对其解读也是各持意见。部分国人认为28纳米工艺已经过气，不值得花大力气建厂。但台积电董事长刘德音在7月法说会上表示，此案仍照计划进行，预计明年下半年开始量产。台积电供应链透露，不少28纳米制程设备已停产，但市场不断提出需求，设备商必须配合设法重新生产。南京厂在2023年能达到10万片月产能的需求，将对设备商带来庞大商机，28纳米是很成熟的制程，价值依然存在。业内人士也表示，台积电决定修南京厂建置规模，是市场对28纳米需求超乎预期强劲，左右了策略的调整。

总部位于中国台湾的联合微电子公司，正在考虑如何扩大在8 英寸和 12 英寸晶圆上制造旧技术芯片的产能。“如果经济保持不变，将很难获得合理的投资回报，”联合微电子总裁Jason Wang告诉投资者，一些政策补贴可以起到激励芯片制造商建设新工厂的作用，但它们显然集中在下一代芯片技术上。

汽车制造商需要重新思考市场

随着全球芯片短缺的延续，从通用汽车到特斯拉的汽车制造商都发现自己被迫调整生产并重新思考整个供应链。现代汽车中的半导体数量，从点火到制动系统，可以超过一千个。

一些传统芯片制造商正在谨慎投资，提高对需求和风控掌握的能力。联合微电子今年启动了 23 亿美元的扩张计划，但前提是确保客户提前预订并锁定价格。两家汽车芯片商——意法半导体 NV和英飞凌科技股份公司，计划投资20亿和0.2亿美元分别扩产。根据Gartner的数据，德州仪器公司为汽车和工业应用生产的芯片，截至9月底的资本支出已达 12 亿美元。

贝恩公司的汉伯里表示，尽管如此，许多传统芯片制造商仍倾向于推迟扩厂赌注，因为“合理产能”是几十年来塑造该行业的一条原则，他说：“你最不想做的就是在新工厂上花费数十亿美元，却收不到订单。”