今年的總額可能達到 1090 億美元，這對芯片行業意味著什么？

全球企業和政府正在對芯片制造廠進行創紀錄的投資，以大力推動半導體供應鏈更加穩健，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 SEMI 稱，這些投資——從更新現有的制造設施到從頭開始建造全新的晶圓廠——今年可能達到 1090 億美元。這個數字是半導體行業的歷史新高，比去年增長了 14.7%。SEMI 跟蹤全球 1,400 多個設施和線路，其中包括為未來規劃的 133 個設施和線路。

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 聯合運營的價值數十億美元的晶圓廠；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的動蕩時期。芯片公司同時在努力應對大流行的揮之不去的影響，同時穩步邁向 1 萬億美元以上的未來。半導體專家知道該領域本質上是周期性的，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，目前的情況呈現出一種脫節的敘述，因此倡導者將這些項目稱為實現了廣泛的雄心壯志。

有些人強調，晶圓廠將把工作崗位帶到需要它們的地區，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，這些合資企業是為了應對未來的芯片和晶圓短缺，這些短缺已經擾亂了醫療設備制造，顛覆了汽車供應鏈，并用替代零件制造了安全風險。

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

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系統的各個方面。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業。為此，該國創建了一個 1700 億美元的投資基金，用于資助公司和建造晶圓廠。

SEMI 企業營銷副總裁桑杰·馬爾霍特拉 (Sanjay Malhotra) 表示，該行業的市場動態是微妙的，難以解釋。但他說，最近的投資浪潮似乎不是曇花一現，而是對未來的預兆。畢竟，該領域的快速創新步伐與投資需求密切相關。

“這就是這個行業的全部內容。只有在升級設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。假設您今天使用 5nm 技術建立了一個新的晶圓廠。根據摩爾定律，幾年后技術必須被 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，隨著行業轉向下一項技術，它們將被取代。”

Malhotra 表示，與大流行相關的消費品支出激增所產生的短期芯片需求是一個移動目標，與該行業的長期需求并不相符。“我們預計在家工作活動產生的需求不會持續，”他說。“更重要的是物聯網和汽車領域。例如，特斯拉是一臺帶輪子的計算機。汽車有大數據，然后需要有一個數據中心來處理所有生成的數據。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，但物聯網和汽車是它的發展方向。”

Malhotra 還指出，醫療技術、航空航天和量子計算將在未來幾年推動該行業向前發展。

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

預計今年產能將增長 8%，明年該行業預計將生產 200 毫米晶圓，相當于每月 2900 萬片晶圓。SEMI 表示，今年的大部分設備支出將來自 158 家晶圓廠和生產線的產能增加。今年和明年產能增幅最大的行業是代工和內存。

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意味著與客戶的溝通比過去更加重要。“與這些公司密切合作以了解預測的產品組合至關重要，這樣我們才能加強已經緊張的供應鏈，”布魯爾半導體業務部門執行董事湯姆布朗說。“在現有商業產品和改進與交叉晶圓廠初創企業和資質與我們的新技術解決方案之間取得平衡，可能會給我們的研發團隊帶來巨大壓力，因為他們努力滿足所有要求。”

Brewer 執行副總裁兼首席運營官 Srikanth Kommu 表示，該公司已“進行戰略投資以與行業一起發展”。“即使在新冠疫情最嚴重的時候，我們也有能力、系統和供應鏈來不斷滿足并超越客戶的需求。”

材料是難題的關鍵部分，芯片行業知道這一點。美國唯一的稀土金屬和磁鐵制造廠——恰當地命名為美國稀土有限責任公司——于今年早些時候在中美貿易緊張局勢中開業。美國稀土公司總裁 Thayer Smith 表示，主要關注的是輕稀土，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。“一架 F35 戰斗機中裝有 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、暖通空調系統和消費電子產品。它們無處不在。如果沒有稀土磁鐵，就無法運送電動汽車。”

創建最終產品需要端到端的供應鏈，任何環節的中斷都可能對其他看似不相關的領域產生廣泛的影響。QP Technologies 銷售和營銷副總裁 Rosie Medina 說：“我們的一些層壓基板出現了很大的延遲。” “我們對一個報價有 52 周的交貨期。我們已經三個月了，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。他們不斷向我發送如此長的交貨時間，以至于他們最終說，“不再，停止。” 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。”

這類故事在芯片行業和需要半導體的行業中得到了回應。但這只是眾多挑戰中的一項。整個行業的公司都必須解決的是如何為現有和新的晶圓廠企業找到足夠數量的合格工人。多年來，半導體公司已經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系統以在科技巨頭從事軟件工作。現在，許多科技巨頭正在整合他們的硬件和軟件業務，在短期內為相同的求職者創造了更多的競爭。

馬爾霍特拉說，這個問題已經到了關鍵時刻。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系統中增加 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千人中的一些人過渡到與半導體相關的工作。

這些新工人可能會越來越多地轉向新工廠，而不是產能擴大的現有工廠，正如馬爾霍特拉所說，未來幾年投資組合可能會轉向新工廠。他指出，晶圓廠投資環境也可以為該行業的新進入者創造機會，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，而這對于一家初創公司來說是一大筆資金，”馬爾霍特拉說。“但沒有理由為什么一群工程師不能獲得資金并擁有一家設計初創公司或一家無晶圓廠公司。這種活動正在發生并將繼續，尤其是對于所有需要創新的新應用程序。但我懷疑你會聽到有人突然出現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造新的參與者時，你可能會看到這種活動，就像在中國已經發生的那樣。在印度，有不少成熟的工業企業擁有資本和人才，政府可以通過土地或稅收優惠來激勵他們。這就是新名字可能出現的方式。”

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

經濟問題已經導致至少一家公司改變其晶圓廠投資策略。據報道，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。