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半导体器件行业的垄断局面还在继续，头部企业内卷严重，都在为2纳米、3纳米制程拼得你死我活；在小纳米线宽之外，中国大陆在苦苦追赶。
据Yole数据显示，2022年半导体器件收入达到5730亿美元峰值，预计2023年将下降7%至5340亿美元。不过，该行业在推动各行各业技术进步方面发挥着关键作用。
2021-2022年半导体行业市场份额（%）
新的《2023年半导体器件行业概览》报告称，过去几十年半导体器件行业实现了6.4%的持续复合年增长率。移动和消费电子产品需求的增长、社交媒体等互联网使用的兴起以及所有行业的快速数字化转型，都有力推动了这一行业的发展。
难以驾驭的全球供应链
半导体器件行业严重依赖于全球生态系统，供应链弹性和风险缓解对持续成功至关重要。Yole Intelligence首席分析师Pierre Cambou指出：“最近半导体行业的混乱和地缘政治紧张局势凸显了全球半导体供应链的脆弱，而‘本地化’已成为一个非常全球化的概念。”
但是，为了让集群支持新建晶圆厂的复杂需求，首先需要解决当地晶圆厂生态系统问题。例如，遏制影响材料成本的通货膨胀，通过地区支持来创造高技能工作岗位，还需要应对地缘政治紧张局势加剧、资本和运营支出增加、产品和需求周期缩短、组件交付周期延长、工厂建设成本翻倍及可持续性问题。
事实上，半导体产业只集中在少数几个地方，如美国、中国台湾、韩国、日本、欧洲和中国大陆。美国半导体器件公司具有历史性主导地位，过去五年一直保持53%的市场份额。不过，过去五年中这个数字每年在以1个百分点的速度递减。2022年，台积电、三星、英特尔、高通等30家最大的半导体公司占整个行业市场份额的77%。
2022年每个地区每种商业模式占比
先进半导体技术正在塑造大格局
在全球半导体产业因众所周知的原因走向碎片化之际，技术趋势已不再是单线程，竞争核心是制造工艺延续摩尔定律（More Moore，MM）的节点竞赛，目前是7nm、5nm和3nm，未来还有2nm以下。这些尖端工艺将实现更高的晶体管密度、改进的性能和能源效率，尽管它们在开发成本、良率和制造复杂性方面带来了重大挑战。
因此，半导体行业正在积极探索通过超越摩尔定律（More than Moore，MtM）方法的创新解决方案。NAND存储器正全速扩容，进入3D堆叠新阶段，而先进封装也已成为各路领先半导体玩家的新战场。许多创新趋势正在推动半导体行业发展，宽带隙半导体、光子集成、量子计算和神经形态计算将以日益多样化的半导体器件类型服务更广泛的应用领域。
市场增长和全球需求加快半导体器件行业复苏
在AI、量子计算、5G和专业应用的推动下，价值万亿美元的半导体行业正处于新的扩张阶段。这一演变为领先公司带来了许多机遇和挑战，要求其在新代工厂的研发和资本支出方面进行大规模投资，以在这一快节奏的环境中保持重要地位。
过去五年，芯片制造业发生了重大变化，英特尔的桂冠被三星和台积电这两个初露锋芒的竞争者夺走。Yole Intelligence首席分析师Pierre Cambou与ATREG创始人兼CEO Stephen Rothrock阐述了自己的观点。
他们回顾了迄今为止全球半导体行业的命运，讨论了主要参与者如何投资，如何在日益加剧的地缘政治紧张局势和影响半导体生产的经济现实中确保其供应链和芯片产能。
首先，从全球市场看，本地芯片供应和投资至关重要。2021年全球半导体市场总价值为8500亿美元，2022年增长到9130亿美元。美国保持41%市场份额，中国台湾从2021年的15%增长到17%，韩国从2021年的17%下降到13%，日本和欧洲不变，分别为11%和9%，中国大陆从2021年的4%增长到5%。
2021年到2022年，半导体器件市场从5550亿美元增长到5730亿美元。同期，美国从51%增长到53%，韩国从22%下降到18%，日本从8%增加到9%，中国大陆从5%增长到6%，中国台湾和欧洲分别为5%和9%，保持不变。
半导体产业价值链
不过，美国半导体器件公司市场份额在2022年降至32%，整个行业都依赖于台积电。如果台海局势升级，可能会与世界其它地区隔绝。同时，中国制定了到2025年价值1430亿美元的增长计划，占已宣布投资的18%，增加了两倍。除了美国和欧盟，韩国占30%，也是目前份额的两倍；中国台湾占15%，没有变化。
2021-2023年公告的半导体晶圆厂投资
Cambou解释说：“企业每年需要将收入的20%投入新的代工厂。目前公布的支出总额为8000亿美元，与半导体市场预测匹配，但问题在于这些投资去了哪些地区。”
《芯片法案》只是赠款
为促进国内研究和制造，2022年8月通过的《美国芯片法案》为半导体公司提供了530亿美元补贴。2023年4月通过的《欧盟芯片法案》也提供了470亿美元的补贴，两者总共提供1000亿美元的跨大西洋计划。
芯片制造商也没有北窗高卧，过去两年都发布了创纪录的晶圆厂投资公告，以吸引《芯片法案》资金。Wolfspeed宣布为其Marcy Nanocenter投资50亿美元建设200mm碳化硅晶圆厂；英特尔、台积电、IBM、三星、美光科技和德州仪器也开始积极扩张。
Cambou表示，美国公司已占国内半导体投资的60%，外国直接投资占了其余部分。台积电在亚利桑那州投资400亿美元晶圆厂是最重要的项目之一，其次是三星（250亿）、SK海力士（150亿）和恩智浦（26亿），博世（15亿）以及X-fab（2亿）。
美国政府并没有打算为整个项目提供资金，而是为项目提供相当于公司资本支出5%至15%的赠款，预计不会超过成本的35%。这些公司还可以申请税收抵免，以偿还25%项目建设费用。Rothrock指出：“自《芯片法案》签署以来，美国20个州的私人投资已超过2100亿美元，用于建造、扩建或现代化商业设施，以生产尖端、当前一代和成熟节点半导体，包括前端生产和后端封测。”
Cambou补充道：“在欧盟，英特尔计划在德国建造一座200亿美元晶圆厂，在波兰建造一座50亿美元封测设施。意法半导体和GlobalFoundries将合作在法国投资70亿美元建造一座新晶圆厂。此外，台积电、博世、恩智浦和英飞凌也在讨论110亿美元的合作。”作为IDM，英飞凌科技在德国德累斯顿启动了一个50亿美元的项目。
结论是，美国将占到全球半导体总投资的26%，欧盟8%，美国能够控制自己的供应链，欧盟的目标是要在2030年前控制全球20%产能。
按国家/地区划分200mm/300mm工厂总运营产能
美国难以重获半导体制造领导地位
关于投资策略的影响，Rothrock认为：“《芯片法案》真正的赢家是那些足够灵活、能够快速选址的公司，如Wolfspeed，能够将资本带到谈判桌上，并创造区域性技能工作岗位。”
Rothrock指出：“在本土芯片制造方面，美国很难赶上中国的投资水平，超越中国就更难。长远看，530亿美元的初始公共资金远远不够，因为许多传统晶圆厂正在翻新或升级。未来几年，不仅工程资源或工具面临激烈竞争，高技能晶圆厂运营工人也将面临短缺。”
关于投资是否足够，以及这些支出是否能解决行业面临的所有问题，Cambou表示，最近的晶圆厂公告将维持半导体6.4%的长期增长，未来五年复合年增长率为4.5%；预计到2028年晶圆产量将增长30%，300mm当量总产能将达到12000kWpm。
过去18个月半导体制造业的总体支出惊人，尤其是300mm。预计明年全球用于前端设施的300mm晶圆厂设备支出将连续增长，并在2026年达到1190亿美元历史新高。“300mm晶圆厂很少见，但非常受欢迎。德州仪器就是一个很好的例子，它不仅在2022年购买了美光的300mm工厂，还决定在旁边建造另一个新的300mm晶圆厂。”Rothrock说。
根据Yole的晶圆厂设备市场监测，2023年第一季度晶圆厂设备销售额同比增长13.6%，达到253亿美元，而相关投资在今年放缓后有望在2024年复苏。
“总之，仅靠《芯片法案》难以使美国在世界舞台上重新获得半导体制造业的领导地位。解决方案之一是平衡支持产能的短期投资与旨在掌握尖端制造业的支出，以及下一代技术的长期研发。”Rothrock总结道。
半导体器件能否自给自足？
为提高美国国内芯片制造能力而进行的重大投资意味着回流生产或“友岸外包”，通过建立伙伴关系以确保供应。Cambou解释说：“到2028年，美国要获得对其半导体生产的更多控制权，要么回流在美国生产，要么通过‘友岸外包’增加芯片产能，主要是对美国企业高补贴在欧盟生产。”
Cambou指出，欧盟将获得安全的供应链，但不会拥有这些供应链。台积电将不再与三星双头垄断，英特尔很可能成为开放市场的第二和第三人，还包括GlobalFoundries、UMC和SK海力士。
各种规模的代工厂都是一个不可忽视的因素。Rothrock指出：“GlobalFoundries自首次公开募股以来大幅增长，将利用一些激励措施扩大在美国、欧洲和新加坡的市场份额。”
Rothrock认为，全球半导体生态系统如此错综复杂，即使有最大规模投资，任何国家和地区几乎都不可能自给自足，为晶圆厂提供所需的一切。就像新冠疫情爆发后的芯片短缺，福特和GlobalFoundries或大众和意法半导体结成了联盟，以确保其供应链和电动汽车的生产。
为了确保产能，Rothrock敦促全球半导体公司考虑所有可用的方案。他说：“在考虑制造选择时，要想尽一切办法。获得《芯片法案》资金的新晶圆厂不能忽视上线和投产需要数年时间。另一个需要考虑的选择是扩增现有产能，因为已投入运营的晶圆厂人员配备齐全，且大多数都有长期供应协议。”
他总结道：“化合物半导体、GaN、GaAs、SiC和MEMS公司尤其希望购买扩增现有产能的晶圆厂，以确保其供应链弹性。”
事实上，功率电子等市场的动态有助于重新思考半导体行业的前景。现有的半导体热点将受益于投资的激增，行业低迷正在发生改变。
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