华尔街日报：晶圆厂在成熟制程投入不足

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半导体行业对明天的赌注并没有解决今天的问题。


科技市场研究公司Gartner Inc. 表示，预计全球芯片制造商今年将向资本支出投入约 1460 亿美元，比上一年增长约三分之一，比大流行前的 2019 年高出 50% 。这笔投资是五年前行业支出的两倍多。


但据 Gartner 估计，每 6 美元中只有不到 1 美元专门用于目前面临最长积压的所谓传统芯片。


这笔小额投资反映了最稀缺的芯片——许多芯片的售价仅为几美元——是如何用旧的技术和设备制造的，需要更少的钱来采购。但这也表明，鉴于利润微薄和需求下降的风险，许多半导体制造商对在所需芯片上押注数十亿美元持谨慎态度。


Gartner表示，包括台湾半导体制造有限公司 ， 三星电子有限公司 和 英特尔公司在内的三大代工厂在2021的支出占当年总量的五分之三。但是几乎所有这些都用于建立基于尖端技术的芯片的新产能，这种类型在很大程度上仍然很丰富。


行业分析师表示，支出方向可能意味着用于汽车、家用电器和小工具的普通芯片供应持续紧张。他们说，这也表明等待订单的时间可能会持续很长时间。


周二，台积电和 索尼集团集团 表示，他们将基于旧技术在日本投资70亿美元建造一个半导体工厂，努力填补一些空白。该工厂要到 2024 年末才能开始批量生产，因此它无助于解决影响汽车和电子产品生产的问题。虽然支出很大，但它对全球整体投资方面也没有太大影响。


这种不匹配反映了全球芯片供应问题的不平衡：在价值 4640 亿美元的半导体行业中，并非所有芯片都是平等的。


新旧两个芯片生产世界之间的经济回报差距非常明显。管理咨询公司贝恩公司 (Bain & Co.) 称，截至今年，用于先进芯片的 5 纳米晶圆的售价约为 17,000 美元，可让应用程序在 iPhone 13 等最新款智能手机上运行。相比之下，用于执行更简单功能（例如将设备连接到 Wi-Fi 网络）的“传统”半导体的 28 纳米晶圆的价格约为 3,000 美元。


半导体世界按纳米或用于生产的晶体管的大小对自身进行分类。晶体管越小，工艺技术越更新、越先进，可以在单个硅片上制造的芯片数量也就越多。使用 28 纳米或更大工艺制造的芯片通常被认为是传统芯片，数字越大表示技术越老。使用较小纳米工艺制造的芯片被视为先进的，最前沿的芯片是在个位数纳米工艺上生产的。


据摩根士丹利估计，在经济重新开放和消费反弹的刺激下，全球各行各业的公司已经开始了“炙手可热的资本支出周期”。摩根士丹利表示，今年全球投资将恢复到大流行前的水平，并在明年超过它们。


但目前没有哪个行业像芯片制造商那样加速投资。根据标准普尔全球评级的分析，在资本支出最大的 20 个行业中，半导体行业今年资本支出的同比增幅最大，为 32%，约为平均水平的 2.5 倍。全球 2,000 家最大的非金融上市公司。


半导体世界在先进芯片上的支出通常是在与买家的需求密切协调的情况下计划和执行的。市场研究机构 Strategy Analytics 的主管克里斯托弗·泰勒 (Christopher Taylor) 表示，从历史上看，“他们通常做得很好”，他专注于技术组件。


上涨反映了下一代半导体的生产成本。单个芯片制造厂或晶圆厂的成本可能高达 200 亿美元。


建立“洁净室”——需要确保芯片没有杂质——可能需要花费 50 亿美元。一台将芯片设计压印在硅片上的光刻机可以达到 1.5 亿美元。即使是过程控制设备也可以达到 1000 万美元。最新的先进晶圆厂可能拥有数百台此类机器。


半导体设备制造商蓬勃发展。总部位于加利福尼亚州弗里蒙特的晶圆加工设备制造商Lam Research Corp. 报告称，该公司已连续六个季度实现创纪录的收入。总部位于荷兰的 ASML Holding NV是业界最先进的光刻设备的唯一生产商，到 2023 年初的供应都已售罄。


“我不会认为这是一个高峰，”ASML 首席执行官 Peter Wennink 在最近的财报电话会议上表示。他说，销售热可能会持续到 2025 年。


科技市场研究机构 Counterpoint Research 估计，展望未来，对受冲击最严重的半导体类型的押注受到限制，这意味着到 2024 年，全球传统芯片供应将无法赶上预计的需求。


许多传统芯片制造商不愿为新产能进行大笔投资，因为当几年后新工厂开始生产时，需求可能会有所不同，从而导致工厂未充分利用和亏损。“如果你想到供过于求，那就太可怕了，”专注于半导体的 Counterpoint 驻台湾研究主管 Dale Gai 说。


此外，旧技术芯片的新工厂，例如 28 纳米工厂，会因为前期成本和开始时较低的产量而亏损——这是最大的竞争对手，在多年老工厂中以高效的方式运行折旧的机器则不会面临成本结构问题。贝恩 (Bain) 专门从事半导体业务的合伙人彼得汉伯里 (Peter Hanbury) 表示，


总部位于台湾的联合微电子公司 是世界传统芯片的主要生产商，它已经注意到这种市场现象，并意识到在8 英寸和 12 英寸晶圆上扩大制造旧技术芯片的产能会变得具有挑战性。


“如果经济保持不变，将很难获得合理的投资回报，”联电联席总裁 Jason Wang 在 7 月份告诉投资者。


政府补贴可以起到激励芯片制造商建设新工厂的作用，但它们集中在下一代芯片技术上。6 月，美国参议院批准了 520 亿美元的资金来支持半导体研究和生产，但只有 20 亿美元专门用于传统芯片生产。


一些传统芯片制造商正在将投资提高到他们所需的水平。联电今年启动了 23 亿美元的扩张计划——但前提是确保客户提前预订并锁定价格。两家汽车芯片的球员， 意法半导体 NV和 英飞凌科技股份公司 ，计划今年分别投资$ 21亿和$12亿扩产，为汽车和工业应用生产模拟芯片的德州仪器公司在今年截至 9 月底的资本支出已达 12 亿美元。


贝恩公司的Hanbury表示，尽管如此，许多传统芯片制造商仍倾向于推迟大赌注，因为“合理产能”是几十年来塑造该行业的一条原则。他说：“你最不想做的就是在新工厂上花费数十亿美元，却没有收到订单。”

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