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中国大陆的半导体产业正在继续以惊人的速度扩张。据统计，目前在中国就有将近 20 个新开工的晶圆制造厂建设项目。
当然，由于中国经济环境未来可能的变化，所有这些晶圆厂最终能否落地开花尚不清楚，但有一点非常显而易见，那就是这股建设狂热背后的动机 - 中国正在试图降低它在 IC 交易上的巨大逆差，现在，中国消耗的大部分芯片仍需从国外供应商那里进口。
中国政府希望能够在大陆本土生产更多的芯片，而且出于国家安全原因，它还希望能够更好地监控这些芯片。作为半导体振兴计划的一部分，中国大陆吸引了一批跨国芯片制造商在其国内建设新的晶圆厂。对于跨国芯片制造商来说，好处就是能够更加接近其庞大的客户群。GlobalFoundries、英特尔、三星、SK 海力士、台积电和联电都有在中国大陆的新晶圆厂建设或者扩建项目。
除了这些外来的和尚之外，中国本土的芯片制造商也在建设新的晶圆厂。把全国各地的都统计在内，现在中国大概有 14 个到 22 个新的晶圆厂建设项目，其中许多已经在建设中，有的还停留在规划图纸上，这个数字包括了中国本土和跨国芯片制造商。
不过，是否所有的晶圆厂项目都能成功令人存疑。一些中国本土的芯片制造商缺乏实现其晶圆厂目标的技术。事实上，一些计划已经被束之高阁。
此外，从历史经验来看，中国本土芯片制造商过去曾经宣布了各种晶圆厂项目，但很多都没有建成。基于技术原因和历史经验，一些分析师估计，一半晶圆厂项目都可能会失败，当然，其他人认为成功率会高一些。
Gartner 的分析师 Samuel Wang 说：“我不会贸然给出 50%成功率这样的数字，但我也不会押注每个新的晶圆厂都将修成正果。每个参与者都在积极推进在中国大陆的项目，但是直到晶圆厂真正运行以来才能盖棺论定，在这之前，什么事情都有可能发生。”
Gartner 估计，如果上述所有晶圆厂都投入生产，中国的 300mm 等价晶圆产能预计将增加三倍以上，从今天的每月 40 万片晶圆（wspm）增加到 2020 年的每月 140 万片。在这个数字中，60%来自于存储器，40%来自于逻辑器件。
即便中国最终没有完成所有这些晶圆厂的建设，仍然有一些令人担忧的迹象。例如，在中国大陆开工的这些晶圆厂产能的很大一部分将用于 28nm 工艺和更老的节点上。所以，随着时间的推移，这些晶圆产能将会过剩，这可能会引发价格战。 “从 2018 年起，晶圆厂的价格战可能真的很激烈 .”Samuel Wang 说。 “这是晶圆厂商们比较担心的地方。”
展望未来，落地中国大陆的芯片制造商们面临的挑战是超越尾随的落后节点，开发更先进的工艺。短期来看，中国还拿不出大规模的新工艺和先进工艺产能。但也有一个例外，那就是台积电，它将在 2018 年前在中国大陆的晶圆厂内生产 16nm finFET 产品。
中国晶圆制造计划
中国在半导体行业的发力正在全国形成一股大干快上晶圆厂的热浪，也造成了设备行业的繁荣。根据 SEMI 的统计，中国的晶圆厂设备支出预计将从 2017 年的 67 亿美元增加到 2018 年的 100 亿美元。
根据中国代工厂上海华力微电子有限公司的估计，目前中国在运营的大约有 20 个 200mm 晶圆厂和 10 个 300mm 晶圆厂。在建的有 7 家 200mm 晶圆厂和 12 家 300mm 晶圆厂。
虽然每个晶圆厂都有各自不同的生产计划，但晶圆产能的爬坡预计将从 2018 年开始。“我们认为中国晶圆厂 2017 年的设备支出将与 2016 年相近，”应用材料公司的市场和业务发展副总裁 Arthur Sherman 说， “我们预计，2018 年及以后中国晶圆厂的设备支出将显着增加。基于各地政府发布的公告以及我们与制造商的交流，我们预计，在未来几年内中国市场能够支撑起长期战略性的大型投资。”
这个论断也引起了其它人的共鸣。 KLA-Tencor 中国销售总经理 Francis Jen 表示：“这些新项目的大部分目前都集中在主要面向逻辑器件大批量制造的传统工艺上，不久的将来将会出现以存储器为中心的新项目。传统 / 成熟节点的扩张也将为传统设备的翻新甚至全新换代创造机会。”
不过，晶圆厂设备供应商在中国投资也必须小心谨慎。根据 Gartner 估计，如果所有这些晶圆厂都最终投入生产，到 2020 年，中国单单在 IC 设备上就能创造高达 700 亿美元的市场规模，但是，所有晶圆厂都成功投产似乎也不太可能，因此，晶圆厂工具供应商在中国面临的主要挑战是要做出正确的预测。否则，要么设备供应商最终可能无法满足中国市场的设备需求，要么产能过剩，使得库存中积压大量卖不出去的设备。
不管怎样，中国是眼下全球半导体市场的一片热土。这个国家生产了世界上大部分的电子产品，因此，中国也是世界上最大的芯片消费国。这些芯片用于出口或转售到中国的电子电气系统中。
中国也拥有规模庞大的本土半导体产业。事实上，从 20 世纪 80 年代开始，中国接连推出了几项旨在实现 IC 产业现代化的规划。多年来，中国培养了几家国内代工厂商和大量的无晶圆厂设计公司。根据最初的规划，国内代工厂商应该在中国生产市场份额更大的芯片，并在市场上形成较强的竞争力。
中国在每一轮发展规划中都取得了一些进展，但这些规划都没有达到中国政府的预期。例如，中国仍然在继续进口比它生产的芯片多得多的芯片。在其它各项 IC 技术上，它也落后于外国竞争对手。
为了解决这个问题，中国在 2014 年发起了一项名为“国家 IC 产业发展指南”的规划。当时，中国还创建了一个总额为 193 亿美元的基金，用于投资国内的 IC 公司。在未来十年，它还将在中国的 IC 行业投资 1000 亿美元。
笼统而言，中国希望通过这一规划和其他规划，实现以下目标：
•到 2020 年生产自己所消费芯片的 40％，到 2025 年生产 70％。
•加快在 14nm finFET、先进封装、MEMS 和存储器方面的进展。
•如果中国自己无法开发这些技术，可以从外国获得，以填补技术空白。
这种战略选择是有道理的，至少在理论上如此。Coventor 首席技术官 David Fried 表示：“中国正在成为电子产品的主要消费者，但他们还无法生产出这些电子系统所需要的大部分半导体元件。为了满足消费者的需求，他们把半导体器件的生产放在国内是有意义的，这也是他们之所以在逻辑和存储器件上投入巨大的原因，他们希望尽快做到自给自足。”
然而，到目前为止，中国在半导体行业的各项规划只能算是一个大杂烩。例如，根据 IC Insights 的数据，2016 年，中国本土的晶圆代工厂占全球纯晶圆代工市场的 9.2%，较 2011 年的 8.5%只能算是有稍许的提升。IC Insights 总裁 Bill McClean 表示：“中国确实取得了一些成功，但是中国实现了其在晶圆制造业务上的目标了吗？我认为还没有。”
而且，现在中国依然高度依赖国外的 IC 供应商。根据 IC Insights 的数据，2016 年，中国在 IC 上共计消费了 1120 亿美元，占全球 IC 市场的 38%。但中国的芯片制造商只在其国内生产了价值为 130 亿美元的芯片，这意味着中国生产出的芯片只占到其国内市场需求的 11.6%，这个数字在 2011 年时为 9.8%。
仅仅从上面这个数字上，中国能否实现它所制定的 2020 年生产出满足自己需求 40%的芯片的目标非常值得怀疑。“这个 40%的目标很难实现，甚至也很难接近。”McClean 表示。”
不过，中国正在取得一些进展。“在 2000 年左右，中国上一次宣布大规模建设晶圆厂时，中国的 GDP 仅为 1 万亿美金，而且当时的中国在先进晶圆厂、设计公司和半导体人才方面的基础几乎为零，”D2S 的首席产品官兼执行副总裁 Linyong Leo Pang 说。 “但是，2015 年中国的 GDP 已经高达 11 万亿美元，比 15 年前的 10 倍还要多。现在，中国国内有超过 10 家先进晶圆厂、数千个设计公司以及数百万在中国半导体行业工作的人才。”
在过去的十年中，Pang 也发现有一大批新的工程师进入中国的半导体领域。“（许多人）已经坐到了这些新建代工厂的高管位置。他们受过良好的教育，训练有素，而且非常有创意，“他说。 “鉴于这一点，我认为中国这一波在建和规划的 20 个晶圆制造厂项目的大部分都会走到生产运营阶段，如果不是全部的话。”
晶圆建设狂热的背后
但是，这些晶圆厂最终有多少能建成，什么时候开工建设，每个晶圆厂生产什么产品，这些问题都比较复杂。
要回答这些问题，需要从两个产品类别上考虑 - 存储器和代工 / 逻辑器件。在存储器方面，中国正在两条战线上齐头并进，一方面，英特尔、三星和 SK 海力士这三家跨国公司正在扩大它们在中国的晶圆厂的存储器生产。 另一方面，是几家国内存储器厂商的身影。一家由政府支持的公司扬子江存储技术（YRST）最近宣布了两个投资高达 540 亿美元的多晶硅项目，希望制造 3D NAND 和 DRAM。
关于中国在存储器领域的进展，分析师们大多持怀疑态度。目前还不清楚国内的厂商将从哪里获得存储器技术。“中国本土的新晋存储器制造商需要更多的技术支持，”中国台湾的一家市场研究公司市场情报与咨询研究所（MIC）的分析师 Alex Yang 说。 “他们可能需要来自外国公司的技术转让，以提高其存储器的处理能力，对他们来说，短期内很难做到这一点。”
同时，就像存储器兵分两路发展一样，中国的代工行业也可以细分为两类 - 本土和跨国。跨国公司可能会成功地完成在中国的晶圆厂建设。至于国内的代工厂能否按计划建设完成，答案只能交给时间了。
无论是跨国公司还是本土厂商，大部分新的晶圆产能都将面向更加成熟的工艺。Axcel 公司营销和战略执行副总裁 Doug Lawson 说：“我们看到，一方面新的晶圆厂在上马，另一方面现有的晶圆厂也在升级大量的产能，这波主要针对成熟工艺的投资是由物联网推动的，我们预计这种势头还会继续。2017 年的大部分投资都是围绕物联网和成熟的工艺技术，2018 年开始会上马对存储器的大规模投资。
一般来说，中国国内的代工厂现在主要在逻辑、混合信号和 RF 器件上提供一些传统工艺。事实上，中国本土代工厂靠这些传统工艺也过得风生水起，比如上海华立的 40nm 产能就已经卖光了。“市场上有很多需求，”上海华立的技术人员毛志彪说。
但是，长远来看，中国本土的代工厂需要提高其工艺水平。 “中国的工艺水平很落后，”Gartner 的 Wang 说。 “中国想要获得长期成功的关键是他们需要开发更先进的工艺。这样，他们才可以在更先进的工艺上而不是靠传统工艺赢得市场份额。”
令中国政府感到沮丧的是，在高端芯片上，中国的代工客户们必须依靠跨国代工厂，而不是国内厂商。例如，中国最大的代工厂中芯国际（SMIC）目前能够向国内公司提供的最先进工艺还停留在 28nm 上，相比之下，一些跨国代工厂正在加快 10nm 和 / 或 7nm finFET 工艺的开发。
希望提高其逻辑技术水平，中芯国际、华为、Imec 和高通于 2015 年在中国成立了一家合资公司。该公司计划在 2020 年前开发出基于 14nm finFET 的产品。“我们将尽快开始 14nm 器件的生产，”中芯国际的首席执行官 Tzu-Yin Chiu 在一次电话会议上说。
与此同时，中芯国际看到国内对 65nm、55nm 和 40nm 等成熟工艺仍然存在强烈需求。这种芯片需求主要受到数字电视、机顶盒和 RF 等几种应用的推动。
为了满足这些工艺和其他工艺的未来需求，中芯国际正在建设至少三个新的晶圆厂。2016 年 10 月，中芯国际宣布将在中国东北部的港口城市天津建设世界上最大的 200mm 晶圆厂。 当时，中芯国际在上海新建了一座 300mm 的工厂。而在同年 11 月，它在中国南方的深圳又推出了一条 300mm 的产品线。 目前还不清楚哪些工艺将在这些晶圆厂中运营。
另一家供应商上海华立最近在上海开始建设一家新的 300mm 晶圆厂，厂址所在足以容纳三座 300mm 晶圆厂。它计划建设一个生产 28nm 工艺的晶圆厂，该厂将投资 59 亿美元，2018 年下半年开始试产。
几年前，跨国代工厂也开始进入中国市场。台积电在上海已经运营一座 200mm 晶圆厂多年，而联电在苏州建有一座 200mm 的晶圆工厂。
最近，跨国公司在中国建设新晶圆厂开始得到中国政府的大力支持。几个中国城市的地方政府为这些跨国公司提供了一些有吸引力的激励措施，目标就是为了能够在中国制造更多的芯片，来自中国和其他地方的客户在中国采购更多的芯片。
去年年底，联电在中国厦门的一个 300mm 晶圆厂开始投产。合作伙伴包括厦门市人民政府和福建电子信息集团。
最初，联电在这家晶圆厂提供 55nm/40nm 工艺，到今年年底，该晶圆厂的产能将从每月 3,000 片提升到每月 11,000 片。同时，它未来将在这里生产 28nm 工艺。联电的首席执行官 Po Wen Yen 在最近一次电话会议上说，“这个晶圆厂能够最大程度地帮助联电，充分利用中国半导体市场中的巨大商机，同时使我们更接近我们的中国客户。”
联电的一名高管补充说：“我们非常密切地关注全球晶圆产能动态，包括中国。我们相信，从消费电子、无线到物联网应用，中国提供了巨大的市场机遇，这些应用需要能够在成本与性能上带来高回报的工艺。40nm 和 28nm 是这些市场的理想选择;因此，我们正在扩大我们在 Fab 12X 的 40nm 产能，当中国台湾政府批准后将立刻开始部署 28nm。”
去年，台积电与中国江苏南京市政府建立了合作伙伴关系。台积电将在南京建设一座 300mm 晶圆厂，总投资额达 30 亿美元。这座生产 16nm finFET 工艺产品的晶圆厂将于 2018 年下半年投入生产。
根据台积电总裁兼联席首席执行官 Mark Liu 的说法，该晶圆厂建设分为两个阶段。中国存在对先进工艺的需求，包括中国无晶圆设计公司。
与此同时，GlobalFoundries 去年宣布了一项谅解备忘录，它将与中国重庆市政府成立合资企业。现在看来，这项工作失败了，但是，GlobalFoundries 和成都市最近宣布计划在成都建设一座 300mm 晶圆厂。分析师表示，该晶圆厂的总投资约为 100 亿美元。
最初，GlobalFoundries 会把 180nm/130nm 工艺从其新加坡工厂转移到成都，它将在 2018 年在成都生产这些工艺。然后，在 2019 年，GlobalFoundries 的成都工厂将开始生产其 22nm FD-SOI 工艺。GlobalFoundries 也在其他地区扩大其晶圆厂的投资。GlobalFoundries 首席执行官 Sanjay Jha 表示：“这些新的投资将使我们能够扩大我们现有的晶圆厂产能，同时，通过与成都的合作伙伴关系，在中国继续扩大业务。”
“中国是世界上规模最大和增长最快的半导体市场。全球制造规模是 GlobalFoundries 战略的关键支柱。中国是下一个前沿阵地。这里存在巨大的市场机会，我们需要参与进来。中国客户越来越喜欢从中国采购芯片，我们正在对这种市场需求做出反应，”GlobalFoundries 的一名高管补充说。 “我们看到我们的差异化技术，特别是 22FDX 的全球需求非常强劲。我们的客户需要更多的产能来源来补充德累斯顿工厂目前的生产能力。”
除了这些大咖之外，中国台湾的 Powerchip 公司最近在中国安徽合肥成立了一家晶圆厂。还有 TowerJazz 等公司也在探索中国市场。
时间将会告诉我们中国能否成功建设完成规划的所有晶圆厂。与此同时，中国将仍然是半导体行业的温床和热土。
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