2023年百廠投資：半導體資金流向

晶圓廠、封裝、測試和組裝以及研發都在 2023 年吸引了大量資金。公司將資金投入到印度和馬來西亞等離岸地點，以獲得更多的勞動力和更低的成本，同時還與政府合作，以確保國內供應鏈的安全。

展望未來，隨著新興技術吸引消費者和市場的興趣，人工智能 (AI)、量子計算和數據應用似乎將利用這些投資。接下來分析一下 2023 年 100 多個著名芯片行業設施/晶圓廠投資。

半導體行業仍然是一個全球體系

盡管各國政府都在尋求建立本土優勢，但企業仍在繼續進行海外投資。SEMI 總裁兼首席執行官 Ajit Manocha 表示：「要完全獨立于其他國家或地區，需要很長時間，而且我不認為這對我們的行業或技術創新來說是最好的。如今，這是一個互聯良好的系統。我們從基板開始，然后制造芯片。基板方面，大部分材料和化學品在日本生產，也有部分在歐洲和美國生產，設計多在美國完成，前端制造多在中國臺灣和韓國完成，組裝工業在中國、東南亞。然后，最終的測試是在美國，發行是從美國來的，所以我們在世界上六七個地區是相互依賴的。將所有東西帶入美國會帶來很多挑戰。在一個地區建立整個生態系統非常耗時，而且會失去專業化的優勢。」

SEMI 預計 2022 年至 2026 年間將有 94 座 200 毫米和 300 毫米新晶圓廠上線，其中 78 座已開始運營，或正在添加設備或正在建設中。63 個位于亞洲，18 個在美國；根據 SEMI 2023 年第三季度全球晶圓廠預測，13 個位于歐洲和中東。「無論是美國還是其他國家，大家都充分認識到這是一個全球性行業，我們與多個地區相互依存，」Manocha 說。「我們需要合作。」

除了試圖建立獨立體系的挑戰之外，Manocha 還警告說，需要維持國際合作伙伴。「我們需要制定明確的政策，以便我們能夠與其他地區共同合作。我們不需要把所有東西都集中到一個國家。」 無論是德克薩斯州的火災、洪水還是冰暴，晶圓廠都面臨著各種風險。「這些災難的頻率有所增加，因此我們需要半導體行業的多個中心，而不僅僅是我們今天擁有的幾個中心，」他說。「這就是為什么我希望我們能夠歡迎印度成為新的樞紐，但還有很長的路要走。」

2023 年，印度和馬來西亞吸引了近十幾項投資。「從研發領域的角度來看，在這兩個地區進行建設都有有吸引力的理由，」半導體公司業務發展和政府關系副總裁 David Henshall 表示「很多設計公司都在那里建中心，因為那里本科生和研究生數量多，而且經濟條件好。勞動力發展是一個巨大的問題，因此我們一直在與印度合作以滿足其中一些需求。一些公司和印度政府正在將半導體視為幫助他們發展經濟的一種方式，因為那里所做的研究和那里的人才。」

印度和馬來西亞的主要投資包括：

Synopsys正在奧里薩邦建立一個芯片設計中心，并與 IIT Bombay 合作在孟買開設了一個虛擬晶圓廠解決方案實驗室。

美光科技在印度古吉拉特邦投資 8.25 億美元，用于 DRAM 和 NAND 組裝和測試。

AMD 在印度班加羅爾和卡納塔克邦的研發、設計和工程投資達 4 億美元。

應用材料公司斥資 4 億美元在印度班加羅爾建設制造設備協作工程中心。

英飛凌全球總投資約 55 億美元，其中部分投資于馬來西亞居林，用于擴建其 200 毫米碳化硅功率工廠。

博世在馬來西亞檳城投資約 3.76 億美元用于汽車測試和傳感器。

「我們在印度理工學院孟買分校的新 Synopsys 實驗室戰略上重點關注 TCAD（計算機輔助設計技術），因為它在先進芯片制造生命周期中發揮著至關重要的基礎作用，」工程、電路設計和 TCAD 解決方案副總裁 Aveek Sarkar 說道在新思科技。在實驗室接受培訓的學生將獲得 TCAD 專業知識，以幫助解決在最先進工藝節點制造芯片的復雜功率、性能和面積/成本挑戰。

政府是關鍵角色

國家安全是某些政府的主要關切，美國禁止向中國出口先進芯片就證明了這一點。

然而，半導體行業的首要擔憂是人才短缺、氣候威脅和供應鏈問題。「這是三個全球性挑戰，」Manocha 說。「沒有一家公司、沒有一個國家、沒有一個首席執行官能夠解決這些問題。當我在企業生活時，我常常說不要讓政府插手我的事。但現在我要說的是，我們需要政府參與解決這些全球挑戰。」

選定的政府/行業投資：

根據 CHIPS 法案，美國商務部授權撥款 30 億美元用于先進封裝，其中包括一個試點設施。

BAE Systems 獲得了第一個《CHIPS 法案》資助——首期 3500 萬美元，用于現代化其微電子中心并增加戰斗機芯片的產量。

美國國防部向 GlobalFoundries 提供 3500 萬美元資金，用于生產大規模 200mm GaN-on-Sic 芯片的工具。

歐盟和比利時向imec投資了 16 億美元，用于擴建其潔凈室測試設施。

格芯和意法半導體的 75 億歐元 300 毫米晶圓廠由法國和歐盟芯片法案資助。

韓國政府正在支持在龍仁建立半導體巨型集群。

臺積電、博世、英飛凌和恩智浦在德國成立 110 億美元的合資企業是在歐盟芯片法案框架下計劃的。

2022 年美國《芯片和科學法案》的總預算為 2800 億美元，因此未來幾年將會有大量資金獎勵。其中包括許多子類別，特別是「美國芯片計劃」下的 527 億美元，該計劃旨在半導體制造、研發和勞動力發展，以及另外 240 億美元的芯片生產稅收抵免。

美國商務部 CHIPS 研究與開發辦公室主任 Lora Weiss 在該項目的在線啟動儀式上表示：「CHIPS for America 是一項歷史性的努力，旨在將半導體制造帶回美國，并支持芯片制造商建立強大的生態系統。這將有助于為尖端邏輯芯片建立至少兩個新的大規模制造設施集群，從而推動人工智能、生物技術和量子計算等領域的進步。我們預計美國將成為多個大批量先進封裝設施的所在地，并成為最復雜芯片先進規模封裝的全球領導者，而不是將這些芯片發送到海外進行封裝（目前大部分封裝都在海外進行）。」

封裝是創新的公平游戲

「這里正在發生一場革命，因為我們正在從這些大型單片芯片轉向異構集成，并將不同的小芯片封裝在一起，」SRC 的 Henshall 說。「因為這是新的，全球實際上不存在研發基礎設施，所以這是美國可以做更多本土業務的絕佳機會。這是我們在技術領域保持領先地位的地方，而且由于 CHIPS 法案和其他因素，這里有很多機會。」

封裝也正在經歷從圓形晶圓到矩形或方形面板的轉變。Onto Innovation 產品營銷總監 Keith Best 表示：「面板正在有效地取代，因為您無法再處理晶圓上這些新封裝的尺寸。」他以臺積電的 3D 結構和 RDL 中介層為例。為了幫助企業適應新技術，Onto 推出了卓越封裝應用中心 (PACE)。「客戶正在尋求幫助來定義他們的下一個節點流程，但他們沒有時間停止生產線進行研發。它太復雜了。因此，他們正在尋找積極主動的 OEM 來幫助他們加快學習和技術路線圖。」

PACE 配備了 Onto 的光刻步進機、檢測和計量工具，這些工具是支持 OEM 及其客戶的先進封裝工藝開發路線圖所必需的。電鍍、鉆孔以及其他工藝和操作將由其他 OEM 合作伙伴在其工廠提供。「參與開發工作的每個合作伙伴都有成功的既得利益，因為他們可以互相幫助。」

目前任何國家都有機會成為先進封裝的全球領導者，但當該技術成為常態時，秩序可能會發生變化。Best 說：「各國將繼續對已經成為慣例的事情轉移到海外。如果你回顧歷史，OSAT 會采用美國封裝制造商提供的工藝來降低成本。現在，當先進 IC 基板的技術發生變化時，將會出現一個轉折點，從而轉移到下一個節點。這些 OSAT 可能無法提供他們以前所做的新封裝設計的產量和定價，因為技術超出了他們的范圍。因此，如果你在美國有一家專門為先進封裝建造的新工廠——擁有合適的潔凈室能力和外圍技術來幫助他們在下一個節點取得成功——他們實際上可以在市場仍然炙手可熱的時候成為先鋒并占領市場。然后，經過一段時間，先進的封裝就會成為一種商品，再次推向海外。」

主要封裝投資：

Amkor 向亞利桑那州投資 20 億美元 用于先進封裝。

臺積電向中國臺灣苗栗縣投資 29 億美元，用于先進封裝。

Onto Innovation 的封裝應用卓越中心位于美國馬薩諸塞州總部。

JCET為其位于中國上海的汽車先進封裝工廠投資約 6.56 億美元。

普渡大學、Cadence、SRC、imec 以及位于印第安納州的合作伙伴高級系統集成與封裝研究所 (ASIP) 。

Resonac 位于加利福尼亞州的封裝解決方案中心 (PSC)。

SEMI 的 Manocha 表示，先進封裝是摩爾定律 2.0，因為這是可以實現持續縮小尺寸的方式。Onto's Best 表示同意：「重要的不僅僅是線寬。通過將小芯片組合到異構集成封裝中，您可以獲得比單片芯片更強大的功能。」

人工智能和其他新興技術推動需求

「你可以看到我們現在有點芯片供應過剩的情況，但這純粹是由于經濟低迷趨勢造成的，」Manocha 說。「我之所以非常看好這個行業，是因為人工智能絕對是持續增長的重要動力。」Manocha 列出的其他市場驅動因素包括 5G、6G、7G、量子計算、加密貨幣和自主機器。

醫療保健、汽車和農業領域的技術也出現了爆炸式增長，社交媒體和數據中心也持續增長。所有這些都需要先進的芯片。

「每個人都聽說過人工智能，它現在是一個流行詞，」SRC 的 Henshall 說。現實是它已經存在了幾十年。但由于芯片技術和速度的進步，它比以往任何時候都更加有用。而生成式人工智能的普及讓更多的人投入資金到芯片硬件的研發上，這對我們來說確實是令人興奮的。如果你看看研發資金的來源，就會發現市場就在那里。

人工智能、量子和數據投資：

西門子投資 1.5 億美元在達拉斯-沃斯堡生產基礎設施，以幫助為美國數據中心提供動力并加速人工智能的采用。

Expedera位于英國的工程開發中心專注于邊緣 AI 推理。

NVIDIA、于利希超級計算中心和德國 ParTec 量子計算實驗室。

臺積電報道稱在中國臺灣高雄設立 2nm 晶圓廠，以趕上「AI 浪潮」。

美國能源部伯克利和杰斐遜實驗室位于弗吉尼亞州的耗資 3 億美元的高性能數據設施中心。