15年内，全球晶圆厂格局发生巨变
2021-06-16
14:00:59
来源: 半导体行业观察
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内容编译自「mynavi」，谢谢。
由SEMI主办、IEEE（电气与电子工程师学会）主办的“先进半导体制造会议2021（ASMC 2021：国际先进半导体制造会议）”以虚拟在线会议的形式召开。
全球晶圆厂数量近10年日本和美国减少，中国大幅增加
在 ASMC 2021 上，SEMI 美国总部高级首席分析师 Christian G. Dieseldorff 发表了题为“全球半导体制造行业的最新趋势”的主题演讲。他指出，截至2021年第一季度末，半导体行业的现状有以下三点。
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全球40个国家的576家公司经营着1347家半导体工厂（晶圆厂）。
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全球有27家量产工厂。如果包括开发/原型线，则更多。
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此外，按国家/地区分列的2007年投产（即不包括闲置晶圆厂）和2022年量产晶圆厂数量（估计值）的比较显示，2007年，日本拥有全球最多的246座晶圆厂，但预计2022年将被中国和美国赶超，减少到183座。中国大陆表示将从94增加2.5倍到235，台湾地区将从97增加40%到135，韩国将从47小幅增加到51。三星电子和SK海力士位居韩国前两名，在两家公司都在进行晶圆厂扩张的同时，小幅增长意味着中小型制造商已经被淘汰出局。需要指出的是，过去15年中只有日本和美国的晶圆厂数量有所减少。
图1：2007年和2022年按地区划分的半导体量产晶圆厂数量对比（预测）（来源：SEMI）
表1：全球各晶圆直径晶圆厂数量（* 2019年底与2022年底对比）（来源：SEMI）
此外，晶圆厂数量随着晶圆直径变小而明显增加，但在产能方面（截至 2021 年第一季度），与晶圆厂数量相反，300mm晶圆厂为 55%，200 mm晶圆厂是25%，200mm以下（5英寸到2英寸）是20%，这在资本投资（包括晶圆厂建设成本）上更加明显：300mm晶圆厂93%，200mm晶圆厂5%， 200mm以下的晶圆厂占2%，目前大部分投资都投向了300mm晶圆厂。
SEMI预计，2021年晶圆厂建设和扩线的半导体资本投资将同比增长31%至1400亿美元。三星和台积电已经宣布将在3万亿日元范围内进行资本投资，英特尔和SK海力士将进行超过2万亿日元的资本投资，美光科技计划投资近1万亿日元，中芯国际被加入美国实体名单后，投资金额将略有下降，但计划投资近5000亿日元。
表2：全球主要厂商半导体资本投资（2020年和2021年）
在2000年突破2000亿美元后，半导体市场在2013年达到3000亿美元，尽管硅周期起伏不定，4年后的2017年达到4000亿美元。4年后，预计到2021年将达到5000亿美元。此外，设备厂商的资金投入总量在2000年IT泡沫中见顶，直到2016年持平或下降，但2017年内存泡沫后转为快速增长，2018年有望超过1000 亿美元，到 2021 年达到 1400 亿美元。
顺便说一下，2020年，由于新型冠状病毒在全球范围内的传播，半导体行业的增长率预测发生了变化。2020年的市场研究平均值在2019年底/2020年初同比增长8%，但到第二季度末所有研究公司都向下修正，其中许多是积极的。它已经从增长变为负增长。
没有人知道他们什么时候会从疫情中释放出来，也没有人能预料到所谓的疫情特殊需求会在此之后到来。不过，从2020年底到2021年初，所有研究机构都上修为正增长，平均增长8%。
对于 2021 年，所有研究公司都预测增长在 10% 的范围内。
图3：市场研究机构对 2020、2021 和 2022 年半导体市场增长的预测
SEMI预计，在5G、HPC、人工智能、物联网和自动驾驶/电动汽车等快速增长的应用的推动下，半导体和设备材料行业将继续增长。
此外，在 ASMC 2021 上，英特尔公司副总裁（设计师，曾受雇于 IBM 和 GLOBALFOUNDRIES）也发表了主题演讲，称“摩尔定律将继续（未结束）。”
摩尔定律是英特尔联合创始人戈登摩尔在他之前的仙童半导体时代于 1965 年倡导的，“集成电路上安装的零件数量（最小化每个零件的成本）是每年。经验法则是它会增加一倍（后来每两年修订一次），但英特尔在过去 50 年中按照这一规则成倍地提高了其集成度。尽管近年来屡屡指出“摩尔定律已经结束”，但巴顿强调各种技术创新将使摩尔定律得以延续。
为此目的的技术创新包括结构和材料的变化。晶体管结构未来即将从传统的平面结构转变为FinFETs（Intel术语中的Tri-Gate）和Gate-All-Around（GAA），所用的材料也在不断变化，研究2D材料。也是进步。
在光刻领域，EUV已投入实际应用，高NA EUV也已开发。另一方面，电路与小型化技术同步优化，系统与小型化技术同步优化，除二维小型化外，垂直方向堆叠异种电路，技术将向天才方向演进积累。巴顿得出结论，这些创新将延续摩尔定律。
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