晶圓擴(kuò)產(chǎn)需求強(qiáng)勁，半導(dǎo)體巨頭紛紛涌入歐洲建設(shè)新晶圓廠
01
歐洲：一個“盛產(chǎn)”半導(dǎo)體巨頭的地方
在談新晶圓廠之前，讓我們再來重溫下歐洲半導(dǎo)體本來的實力。在全球半導(dǎo)體的版圖中，歐洲始終扮演著重要的一個角色，歐洲可以說是“盛產(chǎn)”半導(dǎo)體巨頭的地區(qū)。
首先，英國是化合物半導(dǎo)體王國，IQE是化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域的龍頭，在化合物外延片領(lǐng)域，IQE占據(jù)全球60%的市場份額；英國還有Arm和imagination這樣的IP廠商，兩家均在全球十大半導(dǎo)體IP供應(yīng)商之列；最近崛起的AI芯片公司Graphcore也是英國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的一顆新星。
然后，德國更是被冠以“歐洲最強(qiáng)工業(yè)國”、“世界汽車王國”的國家。在半導(dǎo)體領(lǐng)域更是有著不容忽視的實力，德國不僅有英飛凌、博世這樣的IDM大廠，英飛凌在汽車電子、電源和安全I(xiàn)C領(lǐng)域都處于第一的地位，在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，博世是少有的幾家既熟諳微機(jī)電行業(yè)，又是電子和軟件方面專家的企業(yè)之一，在MEMS傳感器領(lǐng)域，博世市場份額大約為22%；有X-Fab這樣的晶圓代工廠，X-Fab是全球最大的SiC代工廠；還有全球第三大EDA設(shè)計公司西門子；在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，德國有Siltronic這樣的硅片廠商，SiCrystal SiC襯底供應(yīng)商（已被日本羅姆收購），蔡司的鏡頭是光刻機(jī)的關(guān)鍵組件。
歐洲還有位于荷蘭的光刻機(jī)霸主ASML，長期位列全球半導(dǎo)體供應(yīng)商20強(qiáng)的意法半導(dǎo)體和恩智浦，法國半導(dǎo)體硅片廠商Soitec等等。
可以看出，歐洲在整個半導(dǎo)體市場中，還是有很大的話語權(quán)的，但是歐洲缺乏先進(jìn)處理器和晶圓廠。多年來，歐洲也曾嘗試過提升自身的芯片制造能力，但一直有心無力，此次《歐洲芯片法案》的通過，或?qū)闅W洲的制造產(chǎn)業(yè)注入一池春水。
02
晶圓存在擴(kuò)產(chǎn)需求
晶圓需求仍十分強(qiáng)勁。一是電動汽車技術(shù)迭代推動汽車行業(yè)高速發(fā)展。二是俄烏沖突阻礙了半導(dǎo)體供應(yīng)鏈。三是超大規(guī)模企業(yè)、初創(chuàng)公司和人工智能發(fā)展，激發(fā)芯片需求。IDM和代工廠都需要找到提高晶圓產(chǎn)能的方法，以應(yīng)對當(dāng)前和未來的挑戰(zhàn)。
202年半導(dǎo)體銷售增長率預(yù)計從2021年的25%下降至11%。增長率下降的原因包括芯片價格上漲，以及通貨膨脹下智能手機(jī)和其他消費(fèi)電子產(chǎn)品銷量下滑。值得注意的是，增長率下降不等同于需求下降。
目前全球缺乏先進(jìn)晶圓廠，其主要原因之一是建造需要大量資金支持。5nm晶圓廠的建造成本超過50億美元，10nm晶圓廠建造成本近20億美元。政府激勵措施非常重要。中國政府已投入約730億美元的半導(dǎo)體補(bǔ)貼，該數(shù)字尚未包括500億美元的政府補(bǔ)助、股權(quán)投資和低息貸款。上述投入遠(yuǎn)超美國、歐洲和日本。近期，歐洲和美國發(fā)布芯片法案，韓國和日本也在推行金融支持法案。以上舉措對先進(jìn)晶圓廠建設(shè)起到促進(jìn)作用，但大概需要三年時間才能有相關(guān)產(chǎn)能投放市場。文章預(yù)計，2022年至2025年間200毫米等效晶圓新產(chǎn)能分布如下。中國大陸居首，預(yù)計占比28%。其后依次是韓國（22%）、中國臺灣（15%）、美國（11%）、日本（10%）、歐洲和中東（9%）、東南亞（5%）。
關(guān)于2023年至2025年晶圓新增產(chǎn)能，文章預(yù)測，2023年同比下降，4nm、6nm、8nm、12nm總計釋放不足900萬片。隨后兩年新增產(chǎn)能上升，2025年達(dá)到2000萬片。近三年，12nm晶圓是主要增產(chǎn)方向，預(yù)計2024年擴(kuò)產(chǎn)超過1300萬片，2025年更是超過1700萬片。期間6nm、8nm晶圓新增產(chǎn)能占比較低，每年總計不足500萬片。4nm晶圓新增產(chǎn)能將在2025年所有釋放。
03
芯片法案是助推器
在經(jīng)歷了芯片短缺和供應(yīng)鏈依賴的弊端、意識到半導(dǎo)體市場蓬勃發(fā)展的分析后，歐盟委員會于2022 年 2 月 8 日提出了一套旨在加強(qiáng)歐盟半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)的綜合措施，即《歐洲芯片法案》，在過去的幾十年里，歐盟在全球市場上的微芯片產(chǎn)量一直保持在10%的穩(wěn)定份額，歐盟的目標(biāo)是要將半導(dǎo)體產(chǎn)能提高到20%。該法案計劃投入430億歐元來支持芯片的發(fā)展，超過三分之二的資金被指定用于建設(shè)新的、領(lǐng)先的芯片制造廠，或“大型晶圓廠”。
2023年1月24日，該法案正式通過。根據(jù)最新的《歐洲芯片法案》草案及修正案內(nèi)容顯示，其芯片戰(zhàn)略主要圍繞五大目標(biāo)：
強(qiáng)化歐盟在研究和技術(shù)層面的領(lǐng)導(dǎo)地位；
建立并強(qiáng)化歐盟在先進(jìn)、節(jié)能和安全芯片設(shè)計、制造和封裝方面的創(chuàng)新能力，并將其轉(zhuǎn)化為商業(yè)產(chǎn)品；
建立一個適當(dāng)?shù)目蚣?，?030年大幅提高芯片生產(chǎn)能力（在全球半導(dǎo)體產(chǎn)能中的份額提高到20%），減少對外依賴；
解決嚴(yán)重的技能短缺問題，吸引創(chuàng)新人才并支持熟練勞動力的培養(yǎng)；
加深對全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的了解。
歐盟委員會已撥出了150億歐元的資金用于到2030年的公共和私營半導(dǎo)體項目，這就為歐洲提供了發(fā)展的獨特機(jī)會，該舉措不僅吸引了歐盟成員國，也吸引了一些其他大型半導(dǎo)體廠商前往歐洲建廠。
04
涌入歐洲的新晶圓廠
歐洲要發(fā)展本地的制造產(chǎn)業(yè)，位于本部的企業(yè)無疑是中堅力量。我們看到，英飛凌、ST、博世等此前有晶圓廠的廠商已經(jīng)紛紛建起了新廠。最令歐洲振奮人心的是，其吸引到了英特爾和Wolfspeed等廠商的入駐。
英飛凌史上最大單筆投資
2022財年英飛凌實現(xiàn)收入142.18億歐元，較上年的1100.6億歐元增長29%。英飛凌對此的分析是，導(dǎo)致營收增長一半以上的因素是半導(dǎo)體銷量增加的結(jié)果，這離不開英飛凌前端制造的產(chǎn)能擴(kuò)充，包括2021年9月在Villach工廠(奧地利)開設(shè)的300毫米薄晶圓電力電子新芯片工廠，以及在德累斯頓(德國)和居林(馬來西亞)的產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張。
2023年2月16日，英飛凌獲準(zhǔn)開始在德國德累斯頓市（Dresden）建設(shè)一座價值 50 億歐元（53.5億美元）的半導(dǎo)體工廠，該工廠將于 2026 年投產(chǎn)，這也是英飛凌歷史上最大的一筆投資。該工廠將主要用來生產(chǎn)功率半導(dǎo)體和模擬/混合信號組件。英飛凌正在為該工廠尋求10億歐元的公共資金。
目前英飛凌在歐洲擁有多家前端和后端工廠。下圖是英飛凌在歐洲的制造廠和總部的位置，圖中標(biāo)號①和③分別是英飛凌位于奧地利菲拉赫和德國德累斯頓的前端制造廠，②是英飛凌總部德國紐比堡，④是英飛凌位于德國雷根斯堡的前后端一體化的工廠，⑤和⑥分別是英飛凌位于瓦爾施泰因 (Warstein)和匈牙利Cegléd的2個后端工廠。
意法半導(dǎo)體：在歐洲新建兩座晶圓廠
意法半導(dǎo)體（ST）也是歐洲半導(dǎo)體巨頭的一員大將，2022年ST全年凈收入為161.3億美元，增長26.4%。2023年，ST計劃投資約40億美元的資本支出，主要用于提高12英寸晶圓產(chǎn)能，以及碳化硅芯片和襯底的產(chǎn)能。下圖紅色部分顯示了ST目前在歐洲擁有的工廠情況，可以看出，ST目前在歐洲大約擁有6座前端晶圓廠，3座后端工廠。
2022年8月4日，ST與GlobalFoundries簽署了一份商業(yè)和合作協(xié)議，在ST位于法國Crolles的現(xiàn)有300毫米工廠附近建立一個新的聯(lián)合運(yùn)營的300毫米半導(dǎo)體制造工廠，主要是生產(chǎn)FD-SOI 或完全耗盡的絕緣體上硅的半導(dǎo)體制造技術(shù)的產(chǎn)品。該工廠的目標(biāo)是到2026年達(dá)到滿負(fù)荷生產(chǎn)，完全建成后每年可生產(chǎn)多達(dá)62萬片300毫米晶圓。該項目預(yù)計耗資57億美元。該晶圓廠的建造一方面能夠支持ST年收入達(dá)到200 億美元的計劃，另一方面，也將幫助格芯基于其流行的 22 納米 22FDX 芯片制造工藝生產(chǎn)更多芯片。
10月，ST又宣布，將在意大利建設(shè)一個集成的碳化硅 (SiC) 襯底制造工廠，這將成為歐洲第一家量產(chǎn)150mm SiC外延襯底的工廠。它與現(xiàn)有的SiC器件制造設(shè)施一起建在意法半導(dǎo)體位于意大利卡塔尼亞的工廠，卡塔尼亞一直是ST功率半導(dǎo)體專業(yè)技術(shù)的中心，ST在這里與意大利研究實體、大學(xué)和供應(yīng)商進(jìn)行了集成研究、開發(fā)和制造SiC，此舉將推進(jìn)意法半導(dǎo)體碳化硅業(yè)務(wù)垂直整合戰(zhàn)略。ST預(yù)計將于2023年開始生產(chǎn)，從而實現(xiàn)內(nèi)部供應(yīng)和商業(yè)供應(yīng)之間的SiC襯底供應(yīng)平衡。意大利政府將在國家復(fù)蘇和恢復(fù)力計劃的框架下，在五年內(nèi)向該工廠投資7.3億歐元。
博世：不斷擴(kuò)建的兩大晶圓廠
博世主要有兩家大型晶圓廠，分別位于羅伊特林根和德累斯頓。其中，博世德累斯頓晶圓廠的核心技術(shù)為直徑為300毫米晶圓制造，單個晶圓可產(chǎn)生31,000片芯片。自2010年博世引入200毫米晶圓技術(shù)，在羅伊特林根和德累斯頓兩個晶圓廠的投資已達(dá)25億歐元。除此以外，博世還投資了數(shù)十億歐元用于微機(jī)電技術(shù)開發(fā)。
2022年，博世投資超4億歐元擴(kuò)建其位于德國德累斯頓和羅伊特林根的晶圓廠（主要）以及位于馬來西亞檳城的半導(dǎo)體測試中心，2022年該廠的產(chǎn)能將得到進(jìn)一步提升。其中德累斯頓晶圓廠于2022年7月開始生產(chǎn)300毫米晶圓，比原計劃提早了六個月，首先用于博世電動工具。面向汽車客戶的芯片于9月開始生產(chǎn)，比原計劃提前了三個月。2023年約5000萬歐元將被用于建設(shè)毗鄰斯圖加特的羅伊特林根晶圓廠。
英特爾：德國建廠“雖遲但在”
英特爾在歐洲已有 30 多年的歷史，歐洲出臺了《歐洲芯片法案》之后，也吸引了英特爾再次投資擴(kuò)產(chǎn)。早在去年3月中旬，英特爾宣布其IDM2.0計劃的第一階段是未來十年內(nèi)在整個半導(dǎo)體價值鏈中投資多達(dá)800億歐元。初始階段，英特爾計劃在德國馬格德堡建設(shè)兩座一流的半導(dǎo)體工廠，預(yù)計將于 2023 年上半年開始建設(shè)，2027年投產(chǎn)，項目預(yù)計總耗資170億歐元。
英特爾在德國馬格德堡新建兩家晶圓廠的早期渲染圖
但是2022年由于能源危機(jī)而引發(fā)的能源和原材料成本上漲的原因，去年12月份，英特爾宣布推遲原定于2023年在德國開設(shè)芯片工廠的計劃。據(jù)消息指出，英特爾將建廠預(yù)算設(shè)立為170億歐元，但現(xiàn)在價格飆漲至約210億歐元。再加上2022年英特爾營收下跌較嚴(yán)重，收入缺口也是建廠推遲的考量因素。2022年英特爾全年營收為631億美元，較2021年的790億美元下跌20%，凈利潤為80.14億美元，較2021年的198.7億美元暴跌60%，這幾乎是是英特爾20多年來最糟糕的年報。而且英特爾CEO基辛格表示，經(jīng)濟(jì)的不確定性持續(xù)到2023年。因此，英特爾希望歐盟能在已經(jīng)承諾的68億歐元的基礎(chǔ)上，再獲得32億歐元的補(bǔ)貼。
不過盡管存在這些財務(wù)的問題，英特爾堅稱將繼續(xù)建設(shè)新的德國芯片廠，目前英特爾正在仔細(xì)監(jiān)測市場狀況，并與政府合作伙伴密切合作，以最佳方式推進(jìn)我們在馬格德堡和俄亥俄州的計劃。
Wolfspeed正在德國建立最大的SiC工廠
Wolfspeed宣布將斥資30億美元，計劃在德國薩爾州建造一個高度自動化的200毫米SiC晶圓制造工廠。該工廠將建在薩爾州一座占地35英畝（14公頃）的前燃煤電廠上，這是Wolfspeed在歐洲的第一家工廠，也將成為世界上最大的碳化硅芯片生產(chǎn)工廠，晶圓廠建設(shè)預(yù)計將于 2023 年上半年開始建設(shè)，并計劃在四年內(nèi)開始批量生產(chǎn)。新工廠是Wolfspeed 65億美元全球產(chǎn)能擴(kuò)張計劃的一部分，將支持其2027財年40億美元的長期收入前景。
Wolfspeed 的選址很大程度上歸功于其合作伙伴采埃孚，這家汽車供應(yīng)商已在薩爾州開展業(yè)務(wù)數(shù)十年，并與該州的政界人士有著相應(yīng)的良好聯(lián)系，采埃孚將投資1.85億美元入股該芯片廠，并將持有該研究中心的多數(shù)股權(quán)。除此之外，據(jù)Wolfspeed CEO Gregg Lowe表示，Wolfspeed預(yù)計將獲得投資金額的20%的補(bǔ)貼。
正在考慮的臺積電？
臺積電自2022年下半年以來，在美日等地建廠的計劃已經(jīng)明朗，歐洲也是臺積電考量的一個重要地區(qū)。早在去年底，就有消息透露出臺積電有意在德國建廠，據(jù)知情人士透露，臺積電將在今年派遣一個高管團(tuán)隊前往德國，討論政府對未來工廠的支持程度以及當(dāng)?shù)毓?yīng)鏈滿足其需求的能力。據(jù)晶圓廠工具制造商的消息來源稱，德國的德累斯頓最有可能成為該地點。
不過近日據(jù)臺灣媒體報道，臺積電考量到汽車芯片供需不再嚴(yán)重吃緊，加上多數(shù)汽車芯片客戶可轉(zhuǎn)至日本、美國等地的工廠生產(chǎn)后，決定將歐洲建廠時間表將推遲兩年。不過對于這些傳聞，臺積電一概是不予評論。
05
2030年前景
在2030年的預(yù)期連續(xù)性情景中，由于其他地方的投資增加，歐洲在全球芯片生產(chǎn)中的份額將保持在與現(xiàn)在相似的水平。這意味著歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)能仍將是全球芯片行業(yè)未來十年增長預(yù)測的兩倍，但不是《歐洲芯片法案》計劃的四倍。歐洲還將獲得少量尖端芯片的制造能力，加強(qiáng)其在先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的全球市場地位，并在設(shè)備(化學(xué)品)投入、汽車芯片以及創(chuàng)新芯片設(shè)計和應(yīng)用研究方面保持全球領(lǐng)先地位。
在2030年的預(yù)期崛起場景中，歐洲將成為研發(fā)尖端半導(dǎo)體技術(shù)的世界領(lǐng)導(dǎo)者，并將主導(dǎo)6G等新領(lǐng)域的芯片創(chuàng)新；AI（人工智能）、云計算、量子計算和邊緣計算；自動駕駛汽車。歐洲將在設(shè)備和設(shè)計領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，并進(jìn)一步增加其在化學(xué)品投入生產(chǎn)領(lǐng)域的全球市場份額。通過其作為世界級創(chuàng)新中心的無與倫比的技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)開發(fā)，歐洲將為微電子創(chuàng)造新的市場。歐洲本可以在促進(jìn)全球半導(dǎo)體合作伙伴關(guān)系方面起到帶頭作用，從而成功減輕其對外國半導(dǎo)體的一些關(guān)鍵依賴。歐洲將通過有利的條件和教育機(jī)會，為其半導(dǎo)體生產(chǎn)和設(shè)計生態(tài)系統(tǒng)培養(yǎng)、吸引和留住本地和全球人才和技術(shù)工人。私人投資將提供所需的資本，為歐洲的卓越中心擴(kuò)大創(chuàng)新以及中小企業(yè)和初創(chuàng)企業(yè)擴(kuò)大規(guī)模提供資金。歐洲也將設(shè)法吸引領(lǐng)先的外國芯片制造商投資，從而看到綠色和最先進(jìn)的芯片制造廠在歐洲的出現(xiàn)。在歐洲領(lǐng)土上，半導(dǎo)體價值鏈的每一個環(huán)節(jié)都至少有一些生產(chǎn)能力。歐盟芯片收入將占全球半導(dǎo)體價值鏈的20%以上。
在2030年令人擔(dān)憂的衰退情景中，由于優(yōu)勢喪失、未能填補(bǔ)缺口、資源浪費(fèi)和對外國生產(chǎn)的芯片的零星中斷，歐盟在全球半導(dǎo)體價值鏈中的地位將變得越來越弱，越來越不安全。歐盟半導(dǎo)體制造和設(shè)計能力的日益缺乏會導(dǎo)致歐洲人才外流。隨著某些關(guān)鍵的研究機(jī)構(gòu)選擇遷往國外，研發(fā)的發(fā)展速度將會放緩，知識將會從歐洲流失。人才缺乏、制造成本高以及令人窒息的監(jiān)管，會促使西方主要芯片制造商和初創(chuàng)企業(yè)轉(zhuǎn)而在美國和亞洲投資并建立工廠。由于嚴(yán)重的技術(shù)問題、環(huán)境問題和對其芯片的需求不足，一個新的部分由歐盟資助的半導(dǎo)體超大型工廠將無法滿足預(yù)期，并變得經(jīng)濟(jì)上不可行。為填補(bǔ)無數(shù)缺口而注入的剩余資金將過于分散，無法讓單個初創(chuàng)企業(yè)和項目起飛。歐洲將失去此前被視為其優(yōu)勢的生產(chǎn)領(lǐng)域的市場份額，包括設(shè)備制造、原材料和汽車芯片。隨著卓越中心的削弱，歐洲現(xiàn)在可能會在半導(dǎo)體價值鏈的各個環(huán)節(jié)落后。
在2030年令人擔(dān)憂的崩潰情景中，中國對臺灣實施6個月的海空封鎖將切斷臺灣芯片的出口。封鎖將是中美之間軍事對峙的結(jié)果，此前臺灣海峽的緊張局勢持續(xù)多年。中國本可以通過半導(dǎo)體儲備為這一事件做好準(zhǔn)備，此外還會在此前十年大幅擴(kuò)大國內(nèi)前沿芯片生產(chǎn)。在威脅對中國實施制裁的同時，隨著中國庫存的減少，歐盟將被迫繼續(xù)進(jìn)口中國芯片，以維持歐洲工業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)。全球高端電子行業(yè)將受到最沉重的打擊，因為它最依賴仍主要由臺灣TSMC（臺積電）生產(chǎn)的尖端芯片。汽車和其他需要不太先進(jìn)的后沿芯片的行業(yè)也會出現(xiàn)嚴(yán)重的短缺和延遲，而臺灣在這些行業(yè)中也占有很大份額。在聯(lián)合國斡旋的中美談判之后，封鎖最終會被解除，但不會在導(dǎo)致嚴(yán)重的全球衰退之前。隨著緊張局勢的持續(xù)，未來十年發(fā)生另一次重大中斷的風(fēng)險仍將存在，從而在全球范圍內(nèi)引發(fā)由政府主導(dǎo)的半導(dǎo)體回流和進(jìn)口替代的巨大浪潮。
寫在最后
與其說是晶圓廠涌入歐洲，更確切的來講，是德國。可以看出，在歐洲諸多國家中，德國是大多數(shù)廠商建造晶圓廠商選址的候選地，這里面的一大原因是，德國以其卓越的工程技術(shù)而聞名，德國汽車工業(yè)在全球向電動汽車的過渡中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，而汽車芯片的需求將在未來十年蓬勃發(fā)展。在歐洲的晶圓廠版圖中，德國將扮演著很重要的角色。
