全球晶圆厂将迎来巨变？
近两个季度，全球芯片市场需求快速下滑，IC设计公司在忙着去库存，晶圆代工厂的产能利用率与2021年同期相比，产生了极大差异，典型代表是台积电和联电，台积电最新的3nm制程量产进度缓慢，4nm和5nm大客户也开始砍单；联电的成熟制程营收连续两个月下滑，产能利用率已经降到90%，这与2021下半年产能满载，供不应求，营收向上的局面形成了鲜明对比。
疫情爆发以来，半导体业行情变化多端，特别是供需关系，比疫情出现前更加复杂。然而，这些中短期的变化，并没有打乱各个国家和地区半导体业中长期的规划，主要体现在以晶圆厂为代表的基础设施建设上面，因为，它们要争夺未来半导体制造的主导权。
据统计，2022-2025年，全球将兴建41座晶圆厂，这些新厂多数集中在美国、中国大陆、中国台湾和欧洲。其中，英特尔、美光、德州仪器，以及台积电、三星等大举在美国投入扩产，未来3年美国新增晶圆厂总数最多，达9座，包含8座12英寸厂和一座8英寸厂。
在美国，英特尔已经投资200亿美元在建两座先进制程晶圆厂；美光在爱达荷州投资150亿美元新建一座内存晶圆厂，已经动工，此外，该公司还于近期宣布，将在未来20年内投资1000亿美元，在纽约州建设4座晶圆厂；台积电正在美国建设一座5nm制程晶圆厂；三星将在德州泰勒市投资170亿美元新建一座晶圆代工厂，与台积电竞争。
在中国台湾，台积电每年都要盖新厂，其中包括晶圆厂和封装厂，目前正在台南扩建3nm制程晶圆厂，2nm新厂也在规划当中。2021年，台积电在全球有7座工厂开建，2022年则规划了5座；2021年3月，力积电在铜锣开建一座12英寸晶圆厂，总投资额达新台币2780亿元，将从2023年起分期投产；2021年，南亚科斥资3000亿元新台币，在新北市泰山南林科技园区兴建12英寸晶圆厂，用于生产10nm级制程的DRAM，预计2023年完工试产。此外，华邦电等厂商也在台湾地区新建12英寸晶圆厂。
在中国大陆，晶圆厂建设一直如火如荼，特别是中芯国际，正在北京、上海、深圳和天津分别筹建12英寸晶圆厂；近期，华润微电子开始在深圳建设一座12英寸晶圆厂，一期总投资220亿元，用于生产40nm以上成熟制程模拟芯片和功率器件。此外，多家IDM和代工厂新建项目都在进行当中。
在欧洲，欧盟希望在2030年之前将本地生产芯片在全球市场占比提升到20%以上，并掌握2nm制程工艺，因此，以台积电为代表的晶圆代工厂和IDM纷纷建厂，特别是在德国被称为萨克森硅谷的德累斯顿（Dresden），已有英飞凌、恩智浦、格芯、博世等企业在当地建设晶圆厂，下一个入住的可能是台积电。另外，英特尔宣布了一项计划，未来10年要在欧洲投资950亿美元，建设8座晶圆厂，目前，还没有关于这8座晶圆厂具体规划的明确信息，不过，今年底英特尔可能会公布其中两座晶圆厂的选址，原本已有巨额投资的爱尔兰很可能是重点投资地区。
除了以上四大地区，韩国和东南亚也有一些晶圆厂建设计划，例如，三星在韩国和美国已有 5座厂区，目前已取得更多土地，最多可建造10座晶圆厂，大部分位于韩国。此外，以英飞凌、安森美、格芯和联电为代表的厂商，也在东南亚扩建一些产线。
从以上这些晶圆厂的建设情况，可以看出两个较为凸出的特点：一是新建的晶圆厂大部分是12英寸的，8英寸的较少；二是与2019年之前不同，那时新厂建设集中在中国大陆，而近两年，美国和欧洲晶圆厂项目明显增多了，势头盖过了中国。
除了以上两点，还有一点，那就是疫情对晶圆厂产能转移影响明显：消费类芯片需求大幅波动，产能在消费类和HPC（高性能计算）芯片之间的转移加快了。
8英寸向12英寸转移
虽说新建晶圆厂大多是12英寸的，但这并不意味着8英寸晶圆厂全面萎缩了，相反，从全球视角看，8英寸晶圆产能一直在增加，特别是过去两年成熟制程产能供不应求的局面出现后，8英寸晶圆厂的重要性再次显现。据SEMI统计，2021-2025年，全球8英寸晶圆厂产能将增长20%。不过，相对而言，12英寸晶圆厂增长的速度更快，数量更多。
据TrendForce统计，2022年全球晶圆代工产能同比增长约14%，其中，8英寸产能扩产成本效益较差，增幅约6%，而12英寸增幅则达到18%。在12英寸新增产能当中，约65%是成熟制程，年增长率达20%，可见，2022年各晶圆代工厂大多将扩产投入重点放在了12英寸晶圆产能上面，且以成熟制程为主。
全球8英寸晶圆厂数量在2007年达到高峰，之后许多厂房陆续关闭或转型成12英寸厂。近些年，越来越多的厂商表态不会自建新的8英寸厂，主要原因在于投资一座8英寸厂约需要10亿美金，而其它竞争对手的8英寸厂多已折旧完毕，现在盖新厂并不具备成本优势，多通过并购、购买二手设备、提高生产效率等方式扩产。
与8英寸晶圆相比，12英寸的具备诸多优势。
按芯片类型划分，电源管理IC、驱动IC、指纹辨识IC、CMOS图像传感器（CIS）、MOSFET、功率器件等主要采用8英寸晶圆，而12英寸生产的多为90nm以下制程的高效能计算芯片，如CPU、GPU、手机AP及网通芯片。
两种尺寸的晶圆表面积的大小不同，以相同的良率标准做假设，一片12英寸晶圆可以生产约200多颗IC，是8英寸的两倍，在生产成本不需大幅提高的情况下，比较符合成本效益。但也因为一片12英寸晶圆产出的IC数量比较多，对应到终端需求，要有足够的量支撑，这也是很多厂商会停留在8英寸的原因，特别是中小规模IC设计厂商，需要的芯片数量有限，12英寸晶圆不经济。
近些年，随着市场对存储和逻辑芯片需求的增加，特别是14nm及更先进制程的普及，市场对12英寸晶圆的需求日益迫切，这方面的成本效率越发突出。因此，8英寸向12英寸晶圆转型的速度开始加快。
据IC Insights统计，2018-2021年间，全球范围内可量产的12英寸晶圆厂每年都会增加，到2021年，达到123家，而这一数字在2016年为98家，基本上所有新建设的晶圆厂都将用来生产目前急缺的存储器，或者增强现有的代工能力。截至2016年底，12英寸晶圆贡献了全球晶圆厂产能的63.6%，到2021年底，这一数字上升至71%左右。
不只是在存储和逻辑芯片方面，模拟和模数混合芯片厂商也越来越多地向12英寸产线转移，典型代表就是德州仪器（TI）和ADI。
东亚向欧美转移
中国（包括大陆和台湾）新晶圆厂建设步伐较为平稳，特别是本土企业，建厂规划没有因为国际贸易环境变化而减少，甚至有增加之势。但国际大厂，特别是三星、SK海力士等韩国企业，在中国大陆扩产计划受到制约，与此同时，这些厂商在美国加大投资力度，美国本土IDM大厂史无前例地新建晶圆厂计划，使得美国和欧洲的晶圆厂项目在短短一年多时间内不断涌现，势头明显盖过了中国新建晶圆厂。
这种势头恐怕要持续较长时间，未来，全球半导体制造产能输出将趋向于均衡，特别是东亚、美国和欧洲这三大地区，将由过去的东亚一家独大，向三足鼎立的局面演进。一旦这种新局面出现，肯定有益于广大IC设计厂商，因为产能大幅增加，它们的选择更多了。不过，这对于传统晶圆代工大厂恐怕不是个好消息，特别是台积电，面临的竞争压力会越来越大。
另外，由于受到贸易限制的影响，不同地区（东亚、美国、欧洲）晶圆厂所受到的产能输出限制恐怕会增多，“代工自由”难以保证。或许正是因为这个原因，行业龙头台积电开始在全球范围内新建晶圆厂，包括美国、日本和欧洲，这种“无奈之举”或许可以应对将来对于单个企业而言的不可控因素影响。对于这类国际大企业，虽说将来有产能过剩的危险，但由于地缘政治对半导体产业的影响和渗透难以掌控，在全球范围内“广撒网”式的晶圆厂建设策略是要在被动中寻求主动吧。
对于新建晶圆厂的企业来说，由于不可控因素增加，建厂难度恐怕会比以往有所增加。
当然，这里说的难度，大多被施加在非美国企业身上，因为这一波全球范围内的晶圆厂兴建热潮，主要是由美国发起和带动的，东亚和欧洲企业在很大程度上都处于被动地位，特别是东亚厂商，这种意味更加浓重。主动发起方是“进攻方”，处于比较主动的位置，而“防守方”则较为被动。这有点像近来全球范围内的通胀和货币贬值，主要是由美国大量“印钱”和多次大幅加息引起的连锁反应，使得全球多数国家被动通胀，苦不堪言。
台积电在美国、日本和欧洲新建晶圆厂，这种规模和架势在三年前是难以想象的，彼时也不会做出这样的决定。三星和SK海力士在中国大陆拥有多家晶圆厂，产能规模很大，在国际贸易环境大变的情况下，这两家企业对于在中国大陆的晶圆厂运营和发展非常为难，只能尽力向美国争取更多“豁免权”，与此同时，它们还要在美国大力度投资建厂，这样的情势显然会让企业很为难，前进道路上的困难想想都头疼。
在这种较为被动的形势下，全球范围内新建晶圆厂要面对供应链复杂度提升，对晶圆厂建设规划提出更高要求，另外，配套设施建设、工程师人才等都是挑战，以台积电美国5nm厂为例，该公司租用了大量集装箱，将在中国台湾的整套设施、设备运往美国，这是个不小的工程，非常耗费人力和资金，在美国当地还要招募和培训数以千计的工程师和晶圆厂技术工人，美国工人对东亚吃苦耐劳的工作文化显然是不适应的，特别是台积电，在这方面的要求更高，目前，这方面的碰撞、摩擦、不适应的情况已经出现，这对于未来晶圆厂量产和良率保障都是隐患和挑战。
对中国大陆而言，晶圆厂建设也面临诸多困难，首先就是购买设备，美国商务部产业安全局（BIS）出台限制政策后，原本在中国大陆营收占比很高的AMAT、ASML、LAM、TEL、KLA等半导体设备巨头将难以再向大陆客户提供先进制程设备，这会使中国大陆28nm以下制程工艺产能增长受到影响，相关厂商不得不重新评估原有的先进制程扩产、建厂计划。
有弊就会有利，由于市场需求量巨大，未来中国大陆整体晶圆产能增长趋势不会改变，因此，先进制程发展受阻，成熟制程有望实现大规模、快速发展。这利好本土半导体设备厂商。
推荐阅读