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）。新工廠計劃2024年之前投入使用，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。
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的投資建廠的計劃。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，臺積電和索尼集團正在考慮在日本西部聯合建設一家半導體工廠。該項目的總投資估計為 8000 億日元（70 億美元），預計日本政府將提供最多一半的資金。該工廠將生產用于相機圖像傳感器的半導體，以及汽車和其他產品的芯片，并計劃于 2024 年投產。日本最大的汽車零部件制造商電裝也希望通過在現場設置設備等步驟參與進來。豐田汽車集團成員尋求其汽車零部件中使用的芯片的穩定供應。
臺積電還計劃在美國亞利桑那州建設的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7納米切入，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工廠，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英寸芯片廠將增加年產量45萬片。中芯國際今年以來宣布建設的位于北京、深圳、上海三地的芯片廠將增加28nm及以上產能月產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。另外，今年3月，英特爾首席執行官帕特·蓋爾辛格在演講中也提到，英特爾將投資200億美元新建兩座晶圓廠，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芯片廠的投資金額在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的周期。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等領域之中。
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，受益于5G、數字化轉型等行業趨勢，5G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，先進制程芯片有非常大的需求拉動，因此未來市場基本上能夠消化新建芯片廠帶來產能增量。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，更不容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，客戶的需求是經過反復確認過的。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，需求量最大的類型。自2020年底至今的芯片供應不足，成熟工藝芯片是主要缺貨對象。
劉暾在接受《中國電子報》記者采訪時介紹，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、智能手機等通訊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，不容易出現產能過剩問題。對于此，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。”
