今年的總額可能達到 1090 億美元，這對芯片行業(yè)意味著什么？

全球企業(yè)和政府正在對芯片制造廠進行創(chuàng)紀錄的投資，以大力推動半導體供應(yīng)鏈更加穩(wěn)健，并減少從市場變化到地緣政治中斷等各種因素造成的短缺。

據(jù) SEMI 稱，這些投資——從更新現(xiàn)有的制造設(shè)施到從頭開始建造全新的晶圓廠——今年可能達到 1090 億美元。這個數(shù)字是半導體行業(yè)的歷史新高，比去年增長了 14.7%。SEMI 跟蹤全球 1,400 多個設(shè)施和線路，其中包括為未來規(guī)劃的 133 個設(shè)施和線路。

僅在過去三個月里，芯片制造商就宣布在法國 Crolles 新建一個由 STMicroelectronics 和 GlobalFoundries 聯(lián)合運營的價值數(shù)十億美元的晶圓廠；瑞薩電子投資約 6.5 億美元，在日本東京重新開設(shè)一家工廠；以及在德克薩斯州謝爾曼的一座工廠的奠基儀式，該工廠的投資高達 300 億美元，等等。此外，三星提交的稅務(wù)文件顯示，它正在考慮在德克薩斯州奧斯汀及其附近投資高達 2000 億美元的新晶圓廠。

活動的激增正值該行業(yè)的動蕩時期。芯片公司同時在努力應(yīng)對大流行的揮之不去的影響，同時穩(wěn)步邁向 1 萬億美元以上的未來。半導體專家知道該領(lǐng)域本質(zhì)上是周期性的，并且晶圓廠需要大量支出和長期視野。對于尋求行業(yè)友好型法律和為其項目提供公共資金的公司而言，目前的情況呈現(xiàn)出一種脫節(jié)的敘述，因此倡導者將這些項目稱為實現(xiàn)了廣泛的雄心壯志。

有些人強調(diào)，晶圓廠將把工作崗位帶到需要它們的地區(qū)，利用可能有助于緩解公司多年來抱怨的人才緊缺的勞動力資源。其他人表示，這些合資企業(yè)是為了應(yīng)對未來的芯片和晶圓短缺，這些短缺已經(jīng)擾亂了醫(yī)療設(shè)備制造，顛覆了汽車供應(yīng)鏈，并用替代零件制造了安全風險。

Lam Research 總裁兼首席執(zhí)行官蒂姆·阿徹 (Tim Archer) 在 3 月份美國參議院商業(yè)、科學和運輸委員會的證詞中將這個問題總結(jié)為需要創(chuàng)造“安全且有彈性的半導體供應(yīng)，同時在快速發(fā)展的技術(shù)之前加速創(chuàng)新復雜。”

這些項目并非沒有爭議。在美國，被稱為 CHIPS 法案的 520 億美元的行業(yè)補貼立法方案陷入了黨派政治和對該法案公平性的擔憂。一些批評者表示，此類法案的目標范圍太廣，無法連貫。參議院本月通過了一項程序法案，可能會獲得官方批準。立法引發(fā)的騷動導致英特爾推遲了在俄亥俄州的一座晶圓廠破土動工，而格羅方德表示，如果該措施未能通過，它將推遲在紐約建造一座晶圓廠的計劃。

2月份推出的《歐洲芯片法》將投入超過 430 億歐元的公共和私人投資，用于加強半導體生態(tài)系統(tǒng)的各個方面。歐盟成員國和歐洲議會目前正在討論該措施。

兩項《芯片法案》雖然全面，但與在中國進行的國家投資相比顯得蒼白無力。作為中國制造 2025 戰(zhàn)略的一部分，中國政府的目標是擁有一個完全自給自足的半導體產(chǎn)業(yè)。為此，該國創(chuàng)建了一個 1700 億美元的投資基金，用于資助公司和建造晶圓廠。

SEMI 企業(yè)營銷副總裁桑杰·馬爾霍特拉 (Sanjay Malhotra) 表示，該行業(yè)的市場動態(tài)是微妙的，難以解釋。但他說，最近的投資浪潮似乎不是曇花一現(xiàn)，而是對未來的預(yù)兆。畢竟，該領(lǐng)域的快速創(chuàng)新步伐與投資需求密切相關(guān)。

“這就是這個行業(yè)的全部內(nèi)容。只有在升級設(shè)備時才能降低晶體管的成本，”馬爾霍特拉說。“這是合乎邏輯的事情。假設(shè)您今天使用 5nm 技術(shù)建立了一個新的晶圓廠。根據(jù)摩爾定律，幾年后技術(shù)必須被 3nm 取代，因為您必須不斷降低成本。所有這些晶圓廠都將上線，兩三年后，隨著行業(yè)轉(zhuǎn)向下一項技術(shù)，它們將被取代?！?/p>

Malhotra 表示，與大流行相關(guān)的消費品支出激增所產(chǎn)生的短期芯片需求是一個移動目標，與該行業(yè)的長期需求并不相符。“我們預(yù)計在家工作活動產(chǎn)生的需求不會持續(xù)，”他說?！案匾氖俏锫?lián)網(wǎng)和汽車領(lǐng)域。例如，特斯拉是一臺帶輪子的計算機。汽車有大數(shù)據(jù)，然后需要有一個數(shù)據(jù)中心來處理所有生成的數(shù)據(jù)。就尺寸而言，計算和智能手機目前占半導體總消費的百分比最大，但物聯(lián)網(wǎng)和汽車是它的發(fā)展方向?！?/p>

Malhotra 還指出，醫(yī)療技術(shù)、航空航天和量子計算將在未來幾年推動該行業(yè)向前發(fā)展。

根據(jù) SEMI 的數(shù)據(jù)，從地理角度來看，晶圓廠設(shè)備支出由臺灣、韓國和中國領(lǐng)銜，美洲位居第四。盡管與亞洲相比，歐洲和中東的投資規(guī)模較小，但增長率卻非常顯著——同比增長 176%。

預(yù)計今年產(chǎn)能將增長 8%，明年該行業(yè)預(yù)計將生產(chǎn) 200 毫米晶圓，相當于每月 2900 萬片晶圓。SEMI 表示，今年的大部分設(shè)備支出將來自 158 家晶圓廠和生產(chǎn)線的產(chǎn)能增加。今年和明年產(chǎn)能增幅最大的行業(yè)是代工和內(nèi)存。

這些變化的影響廣泛而深遠。例如，對于像 Brewer Science 這樣的材料和工藝公司來說，當前的市場和投資動態(tài)意味著與客戶的溝通比過去更加重要?！芭c這些公司密切合作以了解預(yù)測的產(chǎn)品組合至關(guān)重要，這樣我們才能加強已經(jīng)緊張的供應(yīng)鏈，”布魯爾半導體業(yè)務(wù)部門執(zhí)行董事湯姆布朗說。“在現(xiàn)有商業(yè)產(chǎn)品和改進與交叉晶圓廠初創(chuàng)企業(yè)和資質(zhì)與我們的新技術(shù)解決方案之間取得平衡，可能會給我們的研發(fā)團隊帶來巨大壓力，因為他們努力滿足所有要求?！?/p>

Brewer 執(zhí)行副總裁兼首席運營官 Srikanth Kommu 表示，該公司已“進行戰(zhàn)略投資以與行業(yè)一起發(fā)展”。“即使在新冠疫情最嚴重的時候，我們也有能力、系統(tǒng)和供應(yīng)鏈來不斷滿足并超越客戶的需求?！?/p>

材料是難題的關(guān)鍵部分，芯片行業(yè)知道這一點。美國唯一的稀土金屬和磁鐵制造廠——恰當?shù)孛麨槊绹⊥劣邢挢熑喂尽诮衲暝缧r候在中美貿(mào)易緊張局勢中開業(yè)。美國稀土公司總裁 Thayer Smith 表示，主要關(guān)注的是輕稀土，如釹和鐠，它們賦予磁鐵磁性，重稀土如鏑和鋱，用于防止磁鐵在高溫下退磁。.

“如果你看看你的 iPhone 或 iPad，里面有大約 90 個稀土磁鐵，”史密斯說?！耙患?F35 戰(zhàn)斗機中裝有 900 磅的磁鐵。弗吉尼亞級潛艇有 9,000 磅。您會在任何類型的高性能電機中找到它們，而真正推動市場的是車隊的電氣化。但它們也用于冰箱、暖通空調(diào)系統(tǒng)和消費電子產(chǎn)品。它們無處不在。如果沒有稀土磁鐵，就無法運送電動汽車?！?/p>

創(chuàng)建最終產(chǎn)品需要端到端的供應(yīng)鏈，任何環(huán)節(jié)的中斷都可能對其他看似不相關(guān)的領(lǐng)域產(chǎn)生廣泛的影響。QP Technologies 銷售和營銷副總裁 Rosie Medina 說：“我們的一些層壓基板出現(xiàn)了很大的延遲。” “我們對一個報價有 52 周的交貨期。我們已經(jīng)三個月了，客戶正在耐心等待。一家陶瓷封裝公司甚至不再接受任何訂單。他們不斷向我發(fā)送如此長的交貨時間，以至于他們最終說，“不再，停止?！?nbsp;這是在較舊的遺留類型包上。我們的 QFN（四方扁平無引線）的引線框架已從大約 8 周縮短到大約 16 周，相比之下，我們認為這并不算太糟糕?！?/p>

這類故事在芯片行業(yè)和需要半導體的行業(yè)中得到了回應(yīng)。但這只是眾多挑戰(zhàn)中的一項。整個行業(yè)的公司都必須解決的是如何為現(xiàn)有和新的晶圓廠企業(yè)找到足夠數(shù)量的合格工人。多年來，半導體公司已經(jīng)指出了各種因素來解釋他們的人員配備問題，包括 K-12 教育問題和一些潛在的員工回避硬件生態(tài)系統(tǒng)以在科技巨頭從事軟件工作?，F(xiàn)在，許多科技巨頭正在整合他們的硬件和軟件業(yè)務(wù)，在短期內(nèi)為相同的求職者創(chuàng)造了更多的競爭。

馬爾霍特拉說，這個問題已經(jīng)到了關(guān)鍵時刻。SEMI 估計，僅在美國，多個工作職能部門就短缺約 80,000 名工人。在接下來的十年中，美國將需要在半導體生態(tài)系統(tǒng)中增加 500,000 到 750,000 名工人。“你可以擁有一個晶圓廠，你可以用設(shè)備填充它，但如果你沒有人來運行它，那還有什么意義呢？”

行業(yè)專家表示，解決這些問題需要多管齊下，其中可能包括教育投資、更多樣化和更具包容性的招聘做法，以及幫助每年離開軍隊的數(shù)千人中的一些人過渡到與半導體相關(guān)的工作。

這些新工人可能會越來越多地轉(zhuǎn)向新工廠，而不是產(chǎn)能擴大的現(xiàn)有工廠，正如馬爾霍特拉所說，未來幾年投資組合可能會轉(zhuǎn)向新工廠。他指出，晶圓廠投資環(huán)境也可以為該行業(yè)的新進入者創(chuàng)造機會，盡管不一定是新的晶圓廠所有者——至少在美國和歐洲是這樣。

“建造一座晶圓廠的成本非常高，達到 100 億美元，而這對于一家初創(chuàng)公司來說是一大筆資金，”馬爾霍特拉說?！暗珱]有理由為什么一群工程師不能獲得資金并擁有一家設(shè)計初創(chuàng)公司或一家無晶圓廠公司。這種活動正在發(fā)生并將繼續(xù)，尤其是對于所有需要創(chuàng)新的新應(yīng)用程序。但我懷疑你會聽到有人突然出現(xiàn)并在美國和歐洲方面開辦晶圓廠。當政府資助并在印度等地創(chuàng)造新的參與者時，你可能會看到這種活動，就像在中國已經(jīng)發(fā)生的那樣。在印度，有不少成熟的工業(yè)企業(yè)擁有資本和人才，政府可以通過土地或稅收優(yōu)惠來激勵他們。這就是新名字可能出現(xiàn)的方式?！?/p>

結(jié)論正如對美國芯片法案的回應(yīng)所表明的那樣，對芯片制造商的公共補貼可能會引起爭議。但是，推遲晶圓廠生產(chǎn)的不僅僅是懷疑和政治策略。經(jīng)濟也在放緩，目前尚不清楚這種動態(tài)將如何影響整個行業(yè)的晶圓廠投資。

經(jīng)濟問題已經(jīng)導致至少一家公司改變其晶圓廠投資策略。據(jù)報道，由于對通貨膨脹和需求下降的擔憂，SK 海力士決定推遲對價值 32.6 億美元的新生產(chǎn)線的最終決定。

其他芯片制造商是否會做出類似的決定還有待觀察。