2023年百?gòu)S投資：半導(dǎo)體資金流向

晶圓廠、封裝、測(cè)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(diǎn)，以獲得更多的勞動(dòng)力和更低的成本，同時(shí)還與政府合作，以確保國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈的安全。

展望未來，隨著新興技術(shù)吸引消費(fèi)者和市場(chǎng)的興趣，人工智能 (AI)、量子計(jì)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(gè)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(gè)全球體系

盡管各國(guó)政府都在尋求建立本土優(yōu)勢(shì)，但企業(yè)仍在繼續(xù)進(jìn)行海外投資。SEMI 總裁兼首席執(zhí)行官 Ajit Manocha 表示：「要完全獨(dú)立于其他國(guó)家或地區(qū)，需要很長(zhǎng)時(shí)間，而且我不認(rèn)為這對(duì)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(gè)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(guó)生產(chǎn)，設(shè)計(jì)多在美國(guó)完成，前端制造多在中國(guó)臺(tái)灣和韓國(guó)完成，組裝工業(yè)在中國(guó)、東南亞。然后，最終的測(cè)試是在美國(guó)，發(fā)行是從美國(guó)來的，所以我們?cè)谑澜缟狭邆€(gè)地區(qū)是相互依賴的。將所有東西帶入美國(guó)會(huì)帶來很多挑戰(zhàn)。在一個(gè)地區(qū)建立整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)非常耗時(shí)，而且會(huì)失去專業(yè)化的優(yōu)勢(shì)?！?/p>

SEMI 預(yù)計(jì) 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(yùn)營(yíng)，或正在添加設(shè)備或正在建設(shè)中。63 個(gè)位于亞洲，18 個(gè)在美國(guó)；根據(jù) SEMI 2023 年第三季度全球晶圓廠預(yù)測(cè)，13 個(gè)位于歐洲和中東?！笩o論是美國(guó)還是其他國(guó)家，大家都充分認(rèn)識(shí)到這是一個(gè)全球性行業(yè)，我們與多個(gè)地區(qū)相互依存，」Manocha 說。「我們需要合作?！?/p>

除了試圖建立獨(dú)立體系的挑戰(zhàn)之外，Manocha 還警告說，需要維持國(guó)際合作伙伴?！肝覀冃枰贫鞔_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(gè)國(guó)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(xiǎn)?！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(gè)中心，而不僅僅是我們今天擁有的幾個(gè)中心，」他說。「這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(zhǎng)的路要走。」

2023 年，印度和馬來西亞吸引了近十幾項(xiàng)投資。「從研發(fā)領(lǐng)域的角度來看，在這兩個(gè)地區(qū)進(jìn)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(jì)公司都在那里建中心，因?yàn)槟抢锉究粕脱芯可鷶?shù)量多，而且經(jīng)濟(jì)條件好。勞動(dòng)力發(fā)展是一個(gè)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(jì)的一種方式，因?yàn)槟抢锼龅难芯亢湍抢锏娜瞬拧！?/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(gè)芯片設(shè)計(jì)中心，并與 IIT Bombay 合作在孟買開設(shè)了一個(gè)虛擬晶圓廠解決方案實(shí)驗(yàn)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(cè)試。

AMD 在印度班加羅爾和卡納塔克邦的研發(fā)、設(shè)計(jì)和工程投資達(dá) 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(kuò)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(cè)試和傳感器。

「我們?cè)谟《壤砉W(xué)院孟買分校的新 Synopsys 實(shí)驗(yàn)室戰(zhàn)略上重點(diǎn)關(guān)注 TCAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)），因?yàn)樗谙冗M(jìn)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(jì)和 TCAD 解決方案副總裁 Aveek Sarkar 說道在新思科技。在實(shí)驗(yàn)室接受培訓(xùn)的學(xué)生將獲得 TCAD 專業(yè)知識(shí)，以幫助解決在最先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)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(guó)家安全是某些政府的主要關(guān)切，美國(guó)禁止向中國(guó)出口先進(jìn)芯片就證明了這一點(diǎn)。

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?！高@是三個(gè)全球性挑戰(zhàn)，」Manocha 說?！笡]有一家公司、沒有一個(gè)國(guó)家、沒有一個(gè)首席執(zhí)行官能夠解決這些問題。當(dāng)我在企業(yè)生活時(shí)，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(guó)商務(wù)部授權(quán)撥款 30 億美元用于先進(jìn)封裝，其中包括一個(gè)試點(diǎn)設(shè)施。

BAE Systems 獲得了第一個(gè)《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(jī)芯片的產(chǎn)量。

美國(guó)國(guó)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(shí)向imec投資了 16 億美元，用于擴(kuò)建其潔凈室測(cè)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(guó)和歐盟芯片法案資助。

韓國(guó)政府正在支持在龍仁建立半導(dǎo)體巨型集群。

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

2022 年美國(guó)《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(huì)有大量資金獎(jiǎng)勵(lì)。其中包括許多子類別，特別是「美國(guó)芯片計(jì)劃」下的 527 億美元，該計(jì)劃旨在半導(dǎo)體制造、研發(fā)和勞動(dòng)力發(fā)展，以及另外 240 億美元的芯片生產(chǎn)稅收抵免。

美國(guó)商務(wù)部 CHIPS 研究與開發(fā)辦公室主任 Lora Weiss 在該項(xiàng)目的在線啟動(dòng)儀式上表示：「CHIPS for America 是一項(xiàng)歷史性的努力，旨在將半導(dǎo)體制造帶回美國(guó)，并支持芯片制造商建立強(qiáng)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(gè)新的大規(guī)模制造設(shè)施集群，從而推動(dòng)人工智能、生物技術(shù)和量子計(jì)算等領(lǐng)域的進(jìn)步。我們預(yù)計(jì)美國(guó)將成為多個(gè)大批量先進(jìn)封裝設(shè)施的所在地，并成為最復(fù)雜芯片先進(jìn)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(jìn)行封裝（目前大部分封裝都在海外進(jìn)行）?！?/p>

封裝是創(chuàng)新的公平游戲

「這里正在發(fā)生一場(chǎng)革命，因?yàn)槲覀冋趶倪@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。「因?yàn)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(guó)可以做更多本土業(yè)務(wù)的絕佳機(jī)會(huì)。這是我們?cè)诩夹g(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(jī)會(huì)?！?/p>

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(yíng)銷總監(jiān) Keith Best 表示：「面板正在有效地取代，因?yàn)槟鸁o法再處理晶圓上這些新封裝的尺寸?！顾耘_(tái)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)?！缚蛻粽趯で髱椭鷣矶x他們的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)流程，但他們沒有時(shí)間停止生產(chǎn)線進(jìn)行研發(fā)。它太復(fù)雜了。因此，他們正在尋找積極主動(dòng)的 OEM 來幫助他們加快學(xué)習(xí)和技術(shù)路線圖?！?/p>

PACE 配備了 Onto 的光刻步進(jìn)機(jī)、檢測(cè)和計(jì)量工具，這些工具是支持 OEM 及其客戶的先進(jìn)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?！竻⑴c開發(fā)工作的每個(gè)合作伙伴都有成功的既得利益，因?yàn)樗麄兛梢曰ハ鄮椭??！?/p>

目前任何國(guó)家都有機(jī)會(huì)成為先進(jìn)封裝的全球領(lǐng)導(dǎo)者，但當(dāng)該技術(shù)成為常態(tài)時(shí)，秩序可能會(huì)發(fā)生變化。Best 說：「各國(guó)將繼續(xù)對(duì)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(huì)采用美國(guó)封裝制造商提供的工藝來降低成本?，F(xiàn)在，當(dāng)先進(jìn) IC 基板的技術(shù)發(fā)生變化時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從而轉(zhuǎn)移到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這些 OSAT 可能無法提供他們以前所做的新封裝設(shè)計(jì)的產(chǎn)量和定價(jià)，因?yàn)榧夹g(shù)超出了他們的范圍。因此，如果你在美國(guó)有一家專門為先進(jìn)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?cè)谙乱粋€(gè)節(jié)點(diǎn)取得成功——他們實(shí)際上可以在市場(chǎng)仍然炙手可熱的時(shí)候成為先鋒并占領(lǐng)市場(chǎng)。然后，經(jīng)過一段時(shí)間，先進(jìn)的封裝就會(huì)成為一種商品，再次推向海外。」

主要封裝投資：

Amkor 向亞利桑那州投資 20 億美元 用于先進(jìn)封裝。

臺(tái)積電向中國(guó)臺(tái)灣苗栗縣投資 29 億美元，用于先進(jìn)封裝。

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

JCET為其位于中國(guó)上海的汽車先進(jìn)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(jí)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(jìn)封裝是摩爾定律 2.0，因?yàn)檫@是可以實(shí)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(qiáng)大的功能?！?/p>

人工智能和其他新興技術(shù)推動(dòng)需求

「你可以看到我們現(xiàn)在有點(diǎn)芯片供應(yīng)過剩的情況，但這純粹是由于經(jīng)濟(jì)低迷趨勢(shì)造成的，」Manocha 說?！肝抑苑浅？春眠@個(gè)行業(yè)，是因?yàn)槿斯ぶ悄芙^對(duì)是持續(xù)增長(zhǎng)的重要?jiǎng)恿??！筂anocha 列出的其他市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)因素包括 5G、6G、7G、量子計(jì)算、加密貨幣和自主機(jī)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(zhǎng)，社交媒體和數(shù)據(jù)中心也持續(xù)增長(zhǎng)。所有這些都需要先進(jìn)的芯片。

「每個(gè)人都聽說過人工智能，它現(xiàn)在是一個(gè)流行詞，」SRC 的 Henshall 說?，F(xiàn)實(shí)是它已經(jīng)存在了幾十年。但由于芯片技術(shù)和速度的進(jìn)步，它比以往任何時(shí)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(duì)我們來說確實(shí)是令人興奮的。如果你看看研發(fā)資金的來源，就會(huì)發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)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(dá)拉斯-沃斯堡生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施，以幫助為美國(guó)數(shù)據(jù)中心提供動(dòng)力并加速人工智能的采用。

Expedera位于英國(guó)的工程開發(fā)中心專注于邊緣 AI 推理。

NVIDIA、于利希超級(jí)計(jì)算中心和德國(guó) ParTec 量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室。

臺(tái)積電報(bào)道稱在中國(guó)臺(tái)灣高雄設(shè)立 2nm 晶圓廠，以趕上「AI 浪潮」。

美國(guó)能源部伯克利和杰斐遜實(shí)驗(yàn)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。