在半导体逆全球化阴霾下,各国在半导体供应链上都做了哪些努力?

电子芯技术 2022-12-13
2836 字丨阅读本文需 7 分钟

今年以来,我们见证了十月份出口管制新规、更早的chip4联盟成立以及多国/地区陆续出台的不同版本“芯片法案”,毫无疑问的是,半导体产业链的全球化分工正在转逆。

近期在台积电亚利桑那州工厂的迁机仪式上,张忠谋也表示“(半导体行业)全球化几乎已经死亡,自由贸易也快死了。很多人仍然希望他们能回来,但我认为他们不会回来。”

笼罩在半导体逆全球化阴霾下,全球几大核心玩家,近期也是大动作连连。

• 美国:制造大厂回流,上游材料配套完善

为提升自身的半导体制造业特别是弥补先进工艺的“落差”,美国一方面祭出《芯片法案》真金白银大举投入,另一方面,全力支持英特尔IDM2.0战略落地以及IBM、美光等一众嫡亲在半导体制造的投入,并且恩威并施让代工业巨头台积电、三星到美国投入巨资建设先进工艺厂。

对此,各家晶圆制造大厂纷纷响应:英特尔200亿美元新工厂在美奠基;美光宣布计划投资150亿美元在爱达荷州博伊西市建立新工厂,并将在未来20年内斥资1000亿美元在美国纽约州兴建大型晶圆厂;韩国SK集团在美国密歇根州建立名为SK Siltron CSS的半导体晶圆厂;台积电将5nm、3nm技术纷纷导入...

随着本土晶圆厂未来的持续扩产将会带来上游产业链的强劲需求,供应链安全也将成为其战略中的重要一环。设备和材料作为半导体制造行业的支撑产业,也将是未来建设的重点对象。

由于美系设备产品是全球龙头,基本无供应短板,而以硅片、电子气体、湿电子化学品为代表的半导体材料,市场龙头多位于日韩、欧洲,预计会是未来重点发展对象。以湿电子化学品为例,techcet预计,美国半导体制造用湿化学品需求2022年将超过21万吨,并且随着该国本土晶圆制造产能未来进一步激增,湿化学品供应预计将趋于紧张。

对此,材料端厂商也是积极响应:化学品供应商已承诺支持芯片法案通过后的美国本土扩产潮,关东化学、三菱瓦斯等公司也已经宣布扩产计划;环球晶圆已于美国时间12月1日举行得州12英寸新厂GlobalWafers America动土典礼,这是美国近20年来首座硅晶圆(硅片)厂。

• 欧洲:旨在到2030年将其全球半导体市场份额从10%翻番至至少20%

在过去的几个月里,欧盟一直在讨论对半导体行业的补贴问题,并继续对《欧洲芯片法案》的落地情况征求业内意见,欧盟旨在到2030年将其全球半导体市场份额从10%翻番至至少20%。

欧版《芯片法案》旨在减少欧盟半导体产业的脆弱性和对外国参与者的依赖,提高联盟在芯片领域的供应安全、弹性和技术主权,它将调动430亿欧元的公共和私人投资,包括专用于“欧洲芯片计划”的33亿欧元。欧洲理事会现在一份新闻稿中表示,“地平线欧洲”计划中的16.5亿欧元应专门用于研究和创新。

那么欧盟的投资规模是否足以实现战略自主?

首先,不可能实现绝对的战略自主权,因为对第三国的依赖可能仍然存在,包括稀土元素和先进半导体制造所需的其他生产材料。然而,生产这些材料的国家——尤其是中国——可能仍将依赖美国和欧盟的设计或制造设备。由此产生的相互战略相互依存需要谨慎管理,理想的方式是改善而不是破坏战略稳定。

其次,半导体市场将需要巨额投资,从现在到 2030 年的资本支出估计为 8250 亿美元。单个晶圆厂可能需要高达 200 亿美元。为了实现欧盟 20% 生产份额的目标,欧洲的总半导体资本支出必须约为1640 亿美元。美国要想从目前的 12% 恢复到 1990 年代的 37% 份额,需要超过 3000 亿美元。

目前尚不清楚政策计划资金之间与投资需求之间的资金差距将如何填补,但必须进行进一步的战略性财务规划,以增强实现战略自主权的努力的可信度。

韩国半导体设备国产化率20-30%

去年,韩国半导体制造商的投资是有史以来最大的。随着半导体供应短缺,需求激增,市场显著增长。半导体设备市场也在蓬勃发展,但与海外企业相比,韩国企业的收益较弱。这是由于半导体先进工艺装备韩国国产化率低所致。

据了解,韩国半导体设备国产化率为20-30%。虽然刻蚀、沉积等半导体核心工艺设备国产化比例正在提高,但整体占比并不大。这意味着韩国高度依赖外国。存储器是韩国半导体产业成长动能,但是代工设备市场处于起步阶段。具有高增长潜力的代工工艺由应用材料、ASML、东京电子(TEL)、Lam Research、KLA等国外公司主导。

在这种情况下,韩国半导体设备需要依赖进口。根据韩国海关的进出口贸易统计,去年半导体设备的贸易差额为134亿美元。与上一年相比,增加了59%(84亿美元)。

在日本限制出口之后,半导体和显示材料成功国产化的成功案例层出不穷。但是,关键材料仍然高度依赖日本。半导体和显示厂商也在努力提高国产材料的比重,但无论是性能还是量产能力,都难以超越日本。先进材料高度依赖日本进口,其他原材料高度依赖中国进口。

高端技术的自主性只能通过加大研发投入来解决。由于韩国上游配套企业都为中小企业,难以承受巨额的研发成本。

韩国半导体工业协会执行副会长 Ki-hyeon Ahn 表示,解决半导体供应链问题的方法之一是本地化。

在新政府中,许多声称呼吁推出支持中小企业研发的政策,例如,中型企业研发税收抵免25%。由于韩国有三星电子、SK海力士、三星显示器公司和LG Display 等,因此还需要进一步加强公司之间的本地化合作生态系统的政策。

• 日本:发力先进制程,引入先进技术,扩大光刻机生产

在半导体产业第一次产业转移时,日本一度是比肩美国的全产业链覆盖强国。由于新一轮的产业转移以及半导体下游需求结构的变更等因素,日本半导体产业优势逐渐褪去,仅在上游的设备与材料端仍能保持龙头地位。就晶圆制造能力而言,目前,日本工厂只能生产40纳米产品。

为了在日本生产用于超级计算机和人工智能(AI)等的下一代半导体,丰田汽车、索尼集团、NTT等约10家企业联合成立了一家新公司Rapidus,共同推进技术开发,联合与日本国外市场竞争。除了丰田等3家企业外,软银、NEC、电装、三菱日联银行、铠侠也将出资。日本政府也宣布将出资700亿日元支持。

Rapidus旨在大规模生产2纳米制造技术,目前量产产品推进到3纳米。该计划是在2020年代后期建立一条生产线,并在2030年左右开始半导体的制造业务。

此外,日本经产省已向台积电、美国芯片制造商美光、铠侠及其美国合作伙伴西部数据提供补贴,以扩大其在日本的芯片生产。其中,台积电日本熊本厂于2022年开始建设,计划于2024年底开始投产。为了满足市场需求,除了之前的宣布采用22/28纳米工艺并将月产能提高到55,000片12英寸晶圆外,还将利用12/16纳米FinFET工艺技术增强该厂生产能力。台积电副总经理侯永清表示将根据熊本厂建设情况决定是否再建新厂(可能导入6/7nm制程)。

此外,作为全球唯二对外供应前道光刻机设备的国家,日本也正发力光刻机产能的扩张并布局先进技术。其中,佳能公司宣布将在宇都宫地区新建工厂,扩大其半导体光刻设备产能,此举是为了应对中长期需求的增长,新工厂计划投资额约380亿日元,计划在2023年下半年开工,2025年上半年建成投产,这也是该公司21年来首度扩产。该工厂除了生产其现有的光刻机系列产品,还将生产纳米压印光刻设备(如使用纳米压印制造先进制程芯片,成本将比现有EUV光刻机降低40%,能耗减少90%,有望成为EUV光刻的替代工艺)。尼康公司于今年八月提出半导体光刻设备新的业务发展目标,即到2026年3月为止的财年,将光刻机年出货量较目前的三年平均水平提高一倍以上。

不难发现,各国均围绕着先进制造的本土化以及对上游配套进行补短板,而非此前的比较优势放大,供应链安全逐渐成为各国半导体产业绕不开的一环。

目前,大多数的计划已经开始逐步推进,后续存在诸多不确定性,许多项目可能会不了了之,但从中反映出的各国未来在先进芯片制造上的角逐,以及对供应链逆全球化的预期,仍值得关注与思考。

文章来源: IC TIME,半导体行业观察,半导体前沿

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