2023年百廠投資：半導(dǎo)體資金流向

晶圓廠、封裝、測試和組裝以及研發(fā)都在 2023 年吸引了大量資金。公司將資金投入到印度和馬來西亞等離岸地點，以獲得更多的勞動力和更低的成本，同時還與政府合作，以確保國內(nèi)供應(yīng)鏈的安全。

展望未來，隨著新興技術(shù)吸引消費者和市場的興趣，人工智能 (AI)、量子計算和數(shù)據(jù)應(yīng)用似乎將利用這些投資。接下來分析一下 2023 年 100 多個著名芯片行業(yè)設(shè)施/晶圓廠投資。

半導(dǎo)體行業(yè)仍然是一個全球體系

盡管各國政府都在尋求建立本土優(yōu)勢，但企業(yè)仍在繼續(xù)進行海外投資。SEMI 總裁兼首席執(zhí)行官 Ajit Manocha 表示：「要完全獨立于其他國家或地區(qū)，需要很長時間，而且我不認為這對我們的行業(yè)或技術(shù)創(chuàng)新來說是最好的。如今，這是一個互聯(lián)良好的系統(tǒng)。我們從基板開始，然后制造芯片?；宸矫?，大部分材料和化學(xué)品在日本生產(chǎn)，也有部分在歐洲和美國生產(chǎn)，設(shè)計多在美國完成，前端制造多在中國臺灣和韓國完成，組裝工業(yè)在中國、東南亞。然后，最終的測試是在美國，發(fā)行是從美國來的，所以我們在世界上六七個地區(qū)是相互依賴的。將所有東西帶入美國會帶來很多挑戰(zhàn)。在一個地區(qū)建立整個生態(tài)系統(tǒng)非常耗時，而且會失去專業(yè)化的優(yōu)勢?！?/p>

SEMI 預(yù)計 2022 年至 2026 年間將有 94 座 200 毫米和 300 毫米新晶圓廠上線，其中 78 座已開始運營，或正在添加設(shè)備或正在建設(shè)中。63 個位于亞洲，18 個在美國；根據(jù) SEMI 2023 年第三季度全球晶圓廠預(yù)測，13 個位于歐洲和中東?！笩o論是美國還是其他國家，大家都充分認識到這是一個全球性行業(yè)，我們與多個地區(qū)相互依存，」Manocha 說?！肝覀冃枰献鳌！?/p>

除了試圖建立獨立體系的挑戰(zhàn)之外，Manocha 還警告說，需要維持國際合作伙伴。「我們需要制定明確的政策，以便我們能夠與其他地區(qū)共同合作。我們不需要把所有東西都集中到一個國家。」 無論是德克薩斯州的火災(zāi)、洪水還是冰暴，晶圓廠都面臨著各種風(fēng)險?！高@些災(zāi)難的頻率有所增加，因此我們需要半導(dǎo)體行業(yè)的多個中心，而不僅僅是我們今天擁有的幾個中心，」他說?！高@就是為什么我希望我們能夠歡迎印度成為新的樞紐，但還有很長的路要走?！?/p>

2023 年，印度和馬來西亞吸引了近十幾項投資?！笍难邪l(fā)領(lǐng)域的角度來看，在這兩個地區(qū)進行建設(shè)都有有吸引力的理由，」半導(dǎo)體公司業(yè)務(wù)發(fā)展和政府關(guān)系副總裁 David Henshall 表示「很多設(shè)計公司都在那里建中心，因為那里本科生和研究生數(shù)量多，而且經(jīng)濟條件好。勞動力發(fā)展是一個巨大的問題，因此我們一直在與印度合作以滿足其中一些需求。一些公司和印度政府正在將半導(dǎo)體視為幫助他們發(fā)展經(jīng)濟的一種方式，因為那里所做的研究和那里的人才?！?/p>

印度和馬來西亞的主要投資包括：

Synopsys正在奧里薩邦建立一個芯片設(shè)計中心，并與 IIT Bombay 合作在孟買開設(shè)了一個虛擬晶圓廠解決方案實驗室。

美光科技在印度古吉拉特邦投資 8.25 億美元，用于 DRAM 和 NAND 組裝和測試。

AMD 在印度班加羅爾和卡納塔克邦的研發(fā)、設(shè)計和工程投資達 4 億美元。

應(yīng)用材料公司斥資 4 億美元在印度班加羅爾建設(shè)制造設(shè)備協(xié)作工程中心。

英飛凌全球總投資約 55 億美元，其中部分投資于馬來西亞居林，用于擴建其 200 毫米碳化硅功率工廠。

博世在馬來西亞檳城投資約 3.76 億美元用于汽車測試和傳感器。

「我們在印度理工學(xué)院孟買分校的新 Synopsys 實驗室戰(zhàn)略上重點關(guān)注 TCAD（計算機輔助設(shè)計技術(shù)），因為它在先進芯片制造生命周期中發(fā)揮著至關(guān)重要的基礎(chǔ)作用，」工程、電路設(shè)計和 TCAD 解決方案副總裁 Aveek Sarkar 說道在新思科技。在實驗室接受培訓(xùn)的學(xué)生將獲得 TCAD 專業(yè)知識，以幫助解決在最先進工藝節(jié)點制造芯片的復(fù)雜功率、性能和面積/成本挑戰(zhàn)。

政府是關(guān)鍵角色

國家安全是某些政府的主要關(guān)切，美國禁止向中國出口先進芯片就證明了這一點。

然而，半導(dǎo)體行業(yè)的首要擔(dān)憂是人才短缺、氣候威脅和供應(yīng)鏈問題。「這是三個全球性挑戰(zhàn)，」Manocha 說?！笡]有一家公司、沒有一個國家、沒有一個首席執(zhí)行官能夠解決這些問題。當(dāng)我在企業(yè)生活時，我常常說不要讓政府插手我的事。但現(xiàn)在我要說的是，我們需要政府參與解決這些全球挑戰(zhàn)?！?/p>

選定的政府/行業(yè)投資：

根據(jù) CHIPS 法案，美國商務(wù)部授權(quán)撥款 30 億美元用于先進封裝，其中包括一個試點設(shè)施。

BAE Systems 獲得了第一個《CHIPS 法案》資助——首期 3500 萬美元，用于現(xiàn)代化其微電子中心并增加戰(zhàn)斗機芯片的產(chǎn)量。

美國國防部向 GlobalFoundries 提供 3500 萬美元資金，用于生產(chǎn)大規(guī)模 200mm GaN-on-Sic 芯片的工具。

歐盟和比利時向imec投資了 16 億美元，用于擴建其潔凈室測試設(shè)施。

格芯和意法半導(dǎo)體的 75 億歐元 300 毫米晶圓廠由法國和歐盟芯片法案資助。

韓國政府正在支持在龍仁建立半導(dǎo)體巨型集群。

臺積電、博世、英飛凌和恩智浦在德國成立 110 億美元的合資企業(yè)是在歐盟芯片法案框架下計劃的。

2022 年美國《芯片和科學(xué)法案》的總預(yù)算為 2800 億美元，因此未來幾年將會有大量資金獎勵。其中包括許多子類別，特別是「美國芯片計劃」下的 527 億美元，該計劃旨在半導(dǎo)體制造、研發(fā)和勞動力發(fā)展，以及另外 240 億美元的芯片生產(chǎn)稅收抵免。

美國商務(wù)部 CHIPS 研究與開發(fā)辦公室主任 Lora Weiss 在該項目的在線啟動儀式上表示：「CHIPS for America 是一項歷史性的努力，旨在將半導(dǎo)體制造帶回美國，并支持芯片制造商建立強大的生態(tài)系統(tǒng)。這將有助于為尖端邏輯芯片建立至少兩個新的大規(guī)模制造設(shè)施集群，從而推動人工智能、生物技術(shù)和量子計算等領(lǐng)域的進步。我們預(yù)計美國將成為多個大批量先進封裝設(shè)施的所在地，并成為最復(fù)雜芯片先進規(guī)模封裝的全球領(lǐng)導(dǎo)者，而不是將這些芯片發(fā)送到海外進行封裝（目前大部分封裝都在海外進行）?！?/p>

封裝是創(chuàng)新的公平游戲

「這里正在發(fā)生一場革命，因為我們正在從這些大型單片芯片轉(zhuǎn)向異構(gòu)集成，并將不同的小芯片封裝在一起，」SRC 的 Henshall 說?！敢驗檫@是新的，全球?qū)嶋H上不存在研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施，所以這是美國可以做更多本土業(yè)務(wù)的絕佳機會。這是我們在技術(shù)領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位的地方，而且由于 CHIPS 法案和其他因素，這里有很多機會。」

封裝也正在經(jīng)歷從圓形晶圓到矩形或方形面板的轉(zhuǎn)變。Onto Innovation 產(chǎn)品營銷總監(jiān) Keith Best 表示：「面板正在有效地取代，因為您無法再處理晶圓上這些新封裝的尺寸?！顾耘_積電的 3D 結(jié)構(gòu)和 RDL 中介層為例。為了幫助企業(yè)適應(yīng)新技術(shù)，Onto 推出了卓越封裝應(yīng)用中心 (PACE)。「客戶正在尋求幫助來定義他們的下一個節(jié)點流程，但他們沒有時間停止生產(chǎn)線進行研發(fā)。它太復(fù)雜了。因此，他們正在尋找積極主動的 OEM 來幫助他們加快學(xué)習(xí)和技術(shù)路線圖。」

PACE 配備了 Onto 的光刻步進機、檢測和計量工具，這些工具是支持 OEM 及其客戶的先進封裝工藝開發(fā)路線圖所必需的。電鍍、鉆孔以及其他工藝和操作將由其他 OEM 合作伙伴在其工廠提供。「參與開發(fā)工作的每個合作伙伴都有成功的既得利益，因為他們可以互相幫助?！?/p>

目前任何國家都有機會成為先進封裝的全球領(lǐng)導(dǎo)者，但當(dāng)該技術(shù)成為常態(tài)時，秩序可能會發(fā)生變化。Best 說：「各國將繼續(xù)對已經(jīng)成為慣例的事情轉(zhuǎn)移到海外。如果你回顧歷史，OSAT 會采用美國封裝制造商提供的工藝來降低成本?，F(xiàn)在，當(dāng)先進 IC 基板的技術(shù)發(fā)生變化時，將會出現(xiàn)一個轉(zhuǎn)折點，從而轉(zhuǎn)移到下一個節(jié)點。這些 OSAT 可能無法提供他們以前所做的新封裝設(shè)計的產(chǎn)量和定價，因為技術(shù)超出了他們的范圍。因此，如果你在美國有一家專門為先進封裝建造的新工廠——擁有合適的潔凈室能力和外圍技術(shù)來幫助他們在下一個節(jié)點取得成功——他們實際上可以在市場仍然炙手可熱的時候成為先鋒并占領(lǐng)市場。然后，經(jīng)過一段時間，先進的封裝就會成為一種商品，再次推向海外?！?/p>

主要封裝投資：

Amkor 向亞利桑那州投資 20 億美元 用于先進封裝。

臺積電向中國臺灣苗栗縣投資 29 億美元，用于先進封裝。

Onto Innovation 的封裝應(yīng)用卓越中心位于美國馬薩諸塞州總部。

JCET為其位于中國上海的汽車先進封裝工廠投資約 6.56 億美元。

普渡大學(xué)、Cadence、SRC、imec 以及位于印第安納州的合作伙伴高級系統(tǒng)集成與封裝研究所 (ASIP) 。

Resonac 位于加利福尼亞州的封裝解決方案中心 (PSC)。

SEMI 的 Manocha 表示，先進封裝是摩爾定律 2.0，因為這是可以實現(xiàn)持續(xù)縮小尺寸的方式。Onto's Best 表示同意：「重要的不僅僅是線寬。通過將小芯片組合到異構(gòu)集成封裝中，您可以獲得比單片芯片更強大的功能?！?/p>

人工智能和其他新興技術(shù)推動需求

「你可以看到我們現(xiàn)在有點芯片供應(yīng)過剩的情況，但這純粹是由于經(jīng)濟低迷趨勢造成的，」Manocha 說?！肝抑苑浅？春眠@個行業(yè)，是因為人工智能絕對是持續(xù)增長的重要動力。」Manocha 列出的其他市場驅(qū)動因素包括 5G、6G、7G、量子計算、加密貨幣和自主機器。

醫(yī)療保健、汽車和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)也出現(xiàn)了爆炸式增長，社交媒體和數(shù)據(jù)中心也持續(xù)增長。所有這些都需要先進的芯片。

「每個人都聽說過人工智能，它現(xiàn)在是一個流行詞，」SRC 的 Henshall 說?，F(xiàn)實是它已經(jīng)存在了幾十年。但由于芯片技術(shù)和速度的進步，它比以往任何時候都更加有用。而生成式人工智能的普及讓更多的人投入資金到芯片硬件的研發(fā)上，這對我們來說確實是令人興奮的。如果你看看研發(fā)資金的來源，就會發(fā)現(xiàn)市場就在那里。

人工智能、量子和數(shù)據(jù)投資：

西門子投資 1.5 億美元在達拉斯-沃斯堡生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施，以幫助為美國數(shù)據(jù)中心提供動力并加速人工智能的采用。

Expedera位于英國的工程開發(fā)中心專注于邊緣 AI 推理。

NVIDIA、于利希超級計算中心和德國 ParTec 量子計算實驗室。

臺積電報道稱在中國臺灣高雄設(shè)立 2nm 晶圓廠，以趕上「AI 浪潮」。

美國能源部伯克利和杰斐遜實驗室位于弗吉尼亞州的耗資 3 億美元的高性能數(shù)據(jù)設(shè)施中心。