深度剖析国内Fab晶圆厂分布格局,每个地区都有自己的优势
深度剖析国内Fab晶圆厂分布格局,每个地区都有自己的优势
在全球科技竞争日益激烈的背景下,半导体产业成为各国竞相角逐的关键领域。而 Fab 晶圆厂作为半导体产业链的核心环节,其发展格局对于整个产业的走向起着至关重要的作用。中国作为全球最大的半导体消费市场,近年来在 Fab 晶圆厂建设方面取得了显著进展,逐渐形成了具有自身特色的产业格局。
国内 Fab 晶圆厂发展背景
近些年的 “半导体热” 持续升温,从 2016 到 2024 年,8 年时间,中国大陆的 Fab 数量从原来的 20 个增加到目前的 100 个,这些项目投资基本至少是百亿级别以上。大量资本的流入,反映了国家做芯的投入和决心,也铸造了中国半导体辉煌发展的 10 年。
Fab 晶圆厂按照投片晶圆的尺寸可分为 6 寸、8 寸、12 寸晶圆厂。6 寸目前主要集中在第三代半导体或者比较低端的制程上,一般规模较小。目前国内着重发展的是 8 寸和 12 寸晶圆厂,它们在半导体制造中占据着重要地位,能够满足从消费电子到高端计算、通信等领域的芯片需求。
国内 Fab 晶圆厂的地域分布格局
上海:老牌半导体重地
上海作为国内半导体产业的先驱,拥有着最多的晶圆厂。中芯国际、台积电、华虹、积塔、格科、鼎泰等知名企业纷纷在沪落地。上海临港更是被誉为 “中国最大的晶圆制造基地”,吸引了众多集成电路相关企业,形成了完整的产业链聚集地。这里涵盖了电子设计、芯片制造、高端封测和芯片贸易等环节,集成电路晶圆制造能力达到全国第一,每月可达 64.1 万片。国内主要芯片公司中约一半在上海设有办公地址、研发中心或办公室,这充分体现了上海在半导体产业中的核心地位。
江苏:工业强省的半导体力量
江苏作为全国工业最强省份之一,在半导体制造方面也展现出强大的实力。其半导体制造主要分布在无锡、南京和苏州三个城市。
无锡被誉为中国集成电路人才培养基地和半导体 “黄埔军校”。这里拥有国内首家微电子工业园,SK 海力士、英飞凌、东芝半导体等顶尖集成电路晶圆制造和封测企业汇聚于此。同时,国内知名的华润微电子、卓胜微电子也落地无锡。无锡的半导体产业历史悠久,为中国半导体产业的发展做出了重要贡献。
南京在半导体产业的发展中也有着重要地位。台积电在南京投资建设的 12 英寸、16 纳米 FinFET 制程晶圆生产线,仅用三年时间就正式量产。这条生产线不仅是当时最先进工艺之一,还补齐了南京晶圆制造的短板,推动南京在半导体产业上走上了快车道。
苏州集成电路产业近年来加快发展,英诺赛科、和舰芯片、嘉盛半导体等企业纷纷落户。苏州初步形成了以 IC 设计、制造、封装测试为核心,设备、材料及服务产业为支撑的产业链。
广东:打造中国集成电路第三极
广东已吹响 “打造中国集成电路第三极” 的号角,拥有国内最大的半导体及集成电路应用市场。其产业呈现 “3+N” 发展布局,以广州、深圳、珠海为核心,带动佛山、东莞、中山、惠州等地协同发展。
Fab 晶圆厂主要集中在深圳、广州,比亚迪半导体、中芯国际、鹏芯微、鹏新旭、昇维旭、粤芯半导体、润鹏半导体、方正微、增芯科技等众多企业落地于此。广东凭借其强大的电子信息产业基础和创新能力,在半导体产业的发展中具有巨大的潜力。
浙江:经济强省的半导体布局
浙江作为我国经济强省,上世纪 80 年代开始布局集成电路产业。现有集成电路及相关企业约 500 家,主要集聚在杭州、宁波等地。
杭州作为国家集成电路产业设计基地之一、浙江省集成电路的核心区域,吸引了大批 Fab 晶圆企业聚集,包括士兰微、富芯半导体、积海半导体等。此外,还有平头哥半导体、杭州国芯、华澜微电子、中科微、臻镭科技等众多芯片设计企业在此落地。
宁波近几年在集成电路产业上集中发力,聚力打造前湾新区、北仑、镇海及鄞州四大产业集聚区,吸引了中芯宁波、荣芯半导体、睿晶半导体、江丰同芯、清纯半导体等一批集成电路企业。
福建:靠近台湾的优势布局
福建作为我国经济大省,靠近台湾,发展集成电路产业有天然的优势。在厦门、福州、晋江均建有晶圆厂。
厦门半导体是科技创新和产业发展的重点方向,针对第三代半导体产业发展精心布局,自主培育和引进了三安集成、瀚天天成、三优光电等一批产业细分领域国内外知名企业。Fab 晶圆企业包括联芯集成电路、士兰集科、三安光电、吉顺芯微电子等。
四川:成都的崛起
四川半导体主要看成都。成都把集成电路产业发展作为创新驱动、转型发展的重要支撑,着力打造中国集成电路产业 “第三极”。
成都已汇聚近千家半导体企业,包括英特尔、德州仪器、富士康、华为、京东方、中国电科、中国电子等知名龙头企业,也培育了成都华微、锐成芯微等本土骨干企业,基本形成 IC 设计、晶圆制造、封装测试等较为完整的产业体系。Fab 晶圆相关包括华虹集团收购的 GlobalFoundry 的晶圆厂、德州仪器成都产线等。
陕西:完整产业链的形成
陕西现有半导体集成电路企业、科研院所及相关机构 200 余家,其中设计企业 120 余家、晶圆制造企业 8 家、封装测试企业 13 家,从业人员近 6 万人。陕西现已形成了从半导体设备和材料的研制与生产,到集成电路设计、制造、封装测试及系统应用的较完整产业链。
西安集成电路产业已入选第一批国家战略性新兴产业集群,2023 年,半导体及集成电路产业链规上工业企业实现产值 903.83 亿。三星西安工厂是目前三星在海外唯一的内存芯片生产基地,是全球最大的 NAND 闪存生产基地。
重庆:功率半导体的优势
重庆的功率半导体生产能力全国前三,目前已汇聚超 80 家集成电路企业,包括万国半导体、华润微电子、三安意法、芯联等四大芯片制造巨头,以及 SK 海力士、中电科芯片集团、联合微电子中心、奥松电子、锐石创芯等多家重点企业,逐渐形成芯片设计、晶圆制造、封装测试、原材料配套的全产业链体系。
重庆已建成产能折合 8 英寸晶圆 22 万片 / 月,2027 年在建项目投产后,产能将达到 40 万片 / 月。
国内 Fab 晶圆厂的投资与成本分析
Fab 晶圆厂可谓是半导体产业的核心之一,要建起一座 Fab 厂,没个几十亿美金都没法入局。从全球各大晶圆厂商的平均投资来看,7nm 晶圆厂生产线的投资总金额至少要 100 亿美元。而一个 28nm 的晶圆厂,其投资最少近 60 亿美元。
新厂的建设成本主要取决于制程节点(nm)和晶圆尺寸(wafer size)。一般来说,制程越先进,晶圆尺寸越大,建造成本也就越高。每个节点的造价相较上一代,都有约二到三成的提升,堪称不折不扣的烧钱巨霸。
拿地建厂、洁净室、水电应用等只占很小的比例,占最大头的是制程设备的采购投入。刻蚀设备、薄膜设备等要采购的设备数量不下数百台。有些特殊设备,如 EUV 光刻机,是晶圆厂最大的制程设备投资项之一,每台价格就得 2 亿美金。
以台积电最先进的 2nm 工厂为例,按照光刻机的投入占全部制程设备 24% 的比例倒推,制程设备的总投入为 54 亿美元,而制程设备占晶圆厂全部投资额的 77%,以此倒推,2nm 节点每万片晶圆产能,晶圆厂总投资额大致为 71 亿美元。
摩尔第二定律指出:半导体芯片制造厂的成本,每四年会翻一番。这意味着几年以后,“前沿” 光刻成本会涨到一个全新的高度,建厂成本将更上一层楼。
国内 Fab 晶圆厂的发展趋势与挑战
发展趋势
(1)产能持续提升:中国晶圆厂正加快建设,产能持续提升。据 TrendForce 预测,到 2027 年,全球成熟 (>28nm) 与先进 (<16nm) 工艺的比例约为 7:3。在促进本土生产的政策推动下,预计 2027 年,中国成熟工艺产能将增长到 33%。
(2)地域格局变化:目前上海在国内 Fab 晶圆厂数量和规模上占据领先地位,但随着各地的持续投入和发展,未来的格局可能会发生变化。其他地区如广东、江苏、浙江等地也在积极发力,有望在半导体产业中发挥更大的作用。
(3)技术升级:随着科技的不断进步,国内 Fab 晶圆厂将不断进行技术升级,提高制程工艺水平,以满足市场对高性能芯片的需求。
挑战
(1)技术壁垒:半导体制造技术复杂,高端制程工艺被少数国际巨头垄断。国内 Fab 晶圆厂在技术研发方面面临着巨大的挑战,需要加大投入,提高自主创新能力。
(2)资金压力:建设 Fab 晶圆厂需要巨额资金投入,而且随着技术的不断升级,建厂成本还在不断上升。这对企业和政府的资金支持提出了很高的要求。
(3)人才短缺:半导体产业是技术密集型产业,需要大量的高端人才。目前国内在半导体领域的人才短缺问题较为突出,尤其是在高端制程工艺、设备研发等方面。
(4)国际竞争:全球半导体产业竞争激烈,国际巨头在技术、市场和资金等方面具有优势。国内 Fab 晶圆厂需要在国际竞争中不断提升自身实力,拓展市场份额。
结论
国内 Fab 晶圆厂在过去几年中取得了显著的发展,形成了以上海、江苏、广东、浙江、福建、四川、陕西、重庆等地为代表的产业格局。这些地区凭借各自的优势,在半导体产业中发挥着重要作用。然而,国内 Fab 晶圆厂在发展过程中也面临着技术壁垒、资金压力、人才短缺和国际竞争等挑战。
未来,国内 Fab 晶圆厂需要继续加大技术研发投入,提高自主创新能力,突破高端制程工艺的技术瓶颈。同时,政府和企业应共同努力,加大资金支持力度,培养和引进高端人才,优化产业发展环境,以推动国内半导体产业的持续健康发展。在全球半导体产业格局中,中国的 Fab 晶圆厂有望发挥更大的作用,为国家的科技进步和经济发展做出更大的贡献。