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ASPENCORE全球分析师团队根据美国半导体行业协会(SIA)与BCG联合发布的研究报告《在不确定时代下加强全球半导体供应链》,以及维基百科《全球半导体晶圆厂分布》清单,对中国大陆和美国在半导体全产业链和价值链上的实力进行的全方位对比,并详细列出了美国本土和中国大陆本土正常运营的晶圆厂清单。本文主要包括如下部分:- 晶圆制造发展简史
- 全球半导体供应链和价值链划分
- 中美半导体供应链实力对比
- 中美半导体未来发展
- 附录:中国大陆和美国晶圆厂地域分布及完全清单
全球晶圆制造发展简史
1965年,当Gordon Moore发表他的“芯片晶体管数量每隔18个月翻倍”的文章时(这就是我们熟悉的“摩尔定律”),芯片是在1.25英寸(30毫米)的晶圆上制造出来的。当时,建造一座晶圆厂的成本约为100万美元。过去半个世纪以来,芯片制造商一直遵循摩尔定律的节奏开发和制造芯片,在这个过程中将更多功能集成到单个芯片上,从而推动了电脑、智能手机和其他电子产品的增长和普及。随着时间的推移,芯片制造商开始转向更大的晶圆尺寸,因为更大的晶圆可以切割出更多的裸片,从而可以降低芯片成本。从2000年开始,芯片制造商开始从200毫米(8英寸)晶圆升级到现代的300毫米(12英寸)晶圆。最初,建造200毫米晶圆厂的成本约为7亿-13亿美元,而建造300毫米晶圆厂的成本约为20亿美元。根据IBS的数据,在2001年,全球有18家芯片制造商拥有可以处理130nm芯片的晶圆厂,这在当时是最先进的工艺。与此同时,以台积电为首的晶圆代工厂商开始引起业界的重视,他们不设计和销售自己的芯片,而专门为外部客户提供芯片制造服务。许多芯片制造商不再能够和愿意负担开发新工艺和建造先进
晶圆厂的费用,于是选择了fab-lite模式,即将部分芯片制造外包给晶圆代工厂商。而高通、英伟达和赛灵思等Fabless设计公司则乘着代工的东风而起飞,成长为比IDM厂商更有竞争力的芯片供应商。因着代工的兴起,晶圆制造开始从美国和欧洲向亚洲转移。根据SIA和BCG的报告统计,台湾现已成为全球晶圆制造产能的领导者,2020年占有22%的份额,其次是韩国(21%)、日本(15%)、中国大陆(15%)、美国(12%)和欧洲(9%)。
全球半导体供应链和价值链的划分
提醒各位,我们不要被上面的统计数字所迷惑。晶圆制造只是全球半导体供应链和价值链上的一个节点,芯片设计、EDA/IP,以及封装测试也扮演着各自不同的角色。如下图所示,全球半导体供应链包括如下环节:基础研究、EDA/IP、芯片设计(细分为逻辑器件、DAO和存储器)、半导体制造设备和材料,以及制造(细分为前道晶圆制造、后道封装和测试)。
全球半导体按地域分布的价值划分(基于2019年全球半导体数据)。(来源:SIA