晶圆厂过剩：今年底前启动建置19座，2022年再工建设十座

全球芯片荒未解，从电子产业到汽车产业全都受到影响，各国政府为了降低供应链过度依赖亚洲的状况，纷纷加强投资当地半导体产业的力道，不过也因为未来三年内将有大量产能同时开出，市场认为芯片供不应求的风险将会增加，尤其是目前短缺最严重的成熟制程。

日经亚洲评论报导，随着大陆、美国、日本等国加强对半导体产业的补助，国际半导体产业协会(SEMI)认为，在2022年底前全球将建设29座新晶圆厂，明年全球对半导体设备的投资接近1000亿美元，这两项数据都写下历史新高。这些新厂全部产能开出后，每月共可生产260万片约当8吋晶圆，相当于增加超过一个台积电目前总产能规模。

SEMI指出，29座晶圆厂，其中今年底前会启动建置19座，2022年再开工建设另外十座，其中，台湾与大陆各有八个晶圆新厂建设案，领先其他地区，其后依序是美洲六个，欧洲/中东三个，日本和韩国各二个。

SEMI表示，新厂动工后通常需时至少二年，才能达到设备安装阶段，因此多数今年开始建造新厂的半导体制造商，最快也要2023年才能启装，不过有些制造商可能提前在明年上半年就会开始相关作业。

从芯片到半导体的全流程中，首先需要EDA设计，但是这一部分很多时候都由需求方已经完成，比如英特尔、华为海思。芯片设计以计算机为工具，对于特定目标芯片完成适配编译、逻辑映射和编程下载。

然后就进入晶圆制备流程，当台积电上世纪提出专业的晶圆集成生产理念后，以其为代表的Foundry产业技艺逐步精细，最后成为晶圆制造帝国。

自然界不存在高纯度的硅，因此在使用单晶硅开始制作芯片之前，晶圆厂需要先提纯硅。硅是积体电路的主要材料，只要加入一些元素，比如砷、磷、硼，就可以改变硅材料的导电能力及特性。为了达到集成电路对于硅晶圆的敏感度与均匀度的高标准要求，晶圆厂需要将多硅晶圆高温加热，再通过速度与温度的调整，拉伸出圆柱状的晶棒，研磨好外层之后，切出薄薄的硅晶圆。

有了这片薄薄的硅晶圆，接下来才真正进入集成电路的制造流程。在之前的芯片设计环节中，设计师已经将每一层的电路图写在光罩上，晶圆蜕变之路继续。

以台积电为例，一个晶圆厂的布局大概分为7个区，每个区功能不同：

1. 炉管区。在炉管区，以高温反应的方式，在硅晶体上形成一层硅化合物。这层化合物附着性好，为之后的打磨和刻蚀做准备。

2. 离子植入区。该区将离子植入晶圆特定区域内，达到改变特定区域晶圆导电或者不导电的特性。

3. 化学气相沉积区。该区域利用化学反应将反应气体生成固态，并沉积在晶片表面，形成薄膜。

4. 微影区。生长了薄膜的晶圆，进入图案转录的微影区，表面涂抹光刻胶，成为光阻。将其放置于光下进行曝光。现在，硅晶圆表面一部分曝光，一部分没有曝光。

英特尔CEO帕特·基辛格(Pat Gelsinger)在今年三月份的活动中，分享了“IDM 2.0”愿景，创建了英特尔代工服务(IFS)，这是英特尔IDM模式的重大革新。为了加速实现IDM 2.0战略，英特尔将大幅度扩大产能，此前已投资约200亿美元，在美国亚利桑那州的Octillo园区新建两座晶圆厂(Fab 52和Fab 62)。

对于英特尔庞大的产能扩充计划来说，200亿美元的投资只是其中的一小部分。事实上，英特尔原计划的整体投资规模将超过2000亿美元，包括在美国和欧洲地区建设新的晶圆厂，以及在世界各地升级相关设施，比如近期英特尔就投资70亿美元在马来西亚建造一间新的芯片封装和测试工厂，以加强全球范围内的半导体生产能力。

英特尔高达2000亿美元的计划原定于今年年末公布具体方案，主要涉及美国和欧洲地区的大规模新建项目。不过据TomsHardware报道，目前英特尔已经将时间推迟到2022年初，这可能牵涉到项目中遇到的复杂问题，需要考虑诸多因素的影响，比如这种大规模投资涉及到政府的补贴和税收优惠等政策。

此前英特尔曾宣称，会在美国兴建一座半导体制造中心，新的制造基地会拥有6到8个半导体制造模块，使用英特尔最先进的制造技术(4nm或3nm工艺)和芯片封装(比如EMIB和Foveros封装技术)设施，而且会有一座专用的发电厂。每个半导体制造模块的成本会在100亿至150亿美元之间，帕特·基辛格表示将计划投资1000亿美元。

以半导体制造商已安装产能来看，全球12寸晶圆产能的主要贡献者是DRAM与NAND快闪记忆体制造商，以三星(Samsung)排名第一，其他排名前十大的业者包括美光( Micron)、SK海力士(Hynix)、东芝(Toshiba)/WD (收购SanDisk);此外还有几家纯晶圆代工厂商台积电(TSMC)、GlobalFoundries、联电(UMC)、力晶(Powerchip)与中芯国际(SMIC)，以及英特尔(Intel)。

这些半导体业者提供能从最大尺寸晶圆取得最大利益、能最大摊销每颗裸晶成本的IC类型，并因此能继续投资大量金钱以新建或改善12寸晶圆产能。

以排名来看，前三大分别是三星市占率22% 排名第一，美光与海力士同以市占14% 居次，台积电与海力士并列第三，市占率都是13%。

其后依序为英特尔、格罗方德、联电、力晶及中芯，市占率分别是7%、6%、3%;其中，力晶与中芯市占率皆为2%。

台积电今年产能规模持续成长，根据台积电年报资料显示，台积电今年整体晶圆产能产出约可达1000-1100万片约当12吋晶圆，比去年成长1成，台积电也持续投资扩产，除已登陆南京设立12吋晶圆厂，预计后年下半年投产后，每月产能估可达2万片。

另外，国际半导体协会(SEMI) 也预期，未来晶圆代工产能将持续成长，超越整体半导体业的成长规模，而台积电目前除积极迎接10 纳米制程，近日科技部也证实，台积电将斥资5000亿元在南科高雄园区建立3、5 纳米制程，预计2020 年开始动工，最快2022 年量产，一年可贡献2000 亿元以上营收。