晶圓擴產需求強勁，半導體巨頭紛紛涌入歐洲建設新晶圓廠
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歐洲：一個“盛產”半導體巨頭的地方
在談新晶圓廠之前，讓我們再來重溫下歐洲半導體本來的實力。在全球半導體的版圖中，歐洲始終扮演著重要的一個角色，歐洲可以說是“盛產”半導體巨頭的地區。
首先，英國是化合物半導體王國，IQE是化合物半導體領域的龍頭，在化合物外延片領域，IQE占據全球60%的市場份額；英國還有Arm和imagination這樣的IP廠商，兩家均在全球十大半導體IP供應商之列；最近崛起的AI芯片公司Graphcore也是英國半導體產業的一顆新星。
然后，德國更是被冠以“歐洲最強工業國”、“世界汽車王國”的國家。在半導體領域更是有著不容忽視的實力，德國不僅有英飛凌、博世這樣的IDM大廠，英飛凌在汽車電子、電源和安全IC領域都處于第一的地位，在半導體產業鏈中，博世是少有的幾家既熟諳微機電行業，又是電子和軟件方面專家的企業之一，在MEMS傳感器領域，博世市場份額大約為22%；有X-Fab這樣的晶圓代工廠，X-Fab是全球最大的SiC代工廠；還有全球第三大EDA設計公司西門子；在半導體材料領域，德國有Siltronic這樣的硅片廠商，SiCrystal SiC襯底供應商（已被日本羅姆收購），蔡司的鏡頭是光刻機的關鍵組件。
歐洲還有位于荷蘭的光刻機霸主ASML，長期位列全球半導體供應商20強的意法半導體和恩智浦，法國半導體硅片廠商Soitec等等。
可以看出，歐洲在整個半導體市場中，還是有很大的話語權的，但是歐洲缺乏先進處理器和晶圓廠。多年來，歐洲也曾嘗試過提升自身的芯片制造能力，但一直有心無力，此次《歐洲芯片法案》的通過，或將為歐洲的制造產業注入一池春水。
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晶圓存在擴產需求
晶圓需求仍十分強勁。一是電動汽車技術迭代推動汽車行業高速發展。二是俄烏沖突阻礙了半導體供應鏈。三是超大規模企業、初創公司和人工智能發展，激發芯片需求。IDM和代工廠都需要找到提高晶圓產能的方法，以應對當前和未來的挑戰。
202年半導體銷售增長率預計從2021年的25%下降至11%。增長率下降的原因包括芯片價格上漲，以及通貨膨脹下智能手機和其他消費電子產品銷量下滑。值得注意的是，增長率下降不等同于需求下降。
目前全球缺乏先進晶圓廠，其主要原因之一是建造需要大量資金支持。5nm晶圓廠的建造成本超過50億美元，10nm晶圓廠建造成本近20億美元。政府激勵措施非常重要。中國政府已投入約730億美元的半導體補貼，該數字尚未包括500億美元的政府補助、股權投資和低息貸款。上述投入遠超美國、歐洲和日本。近期，歐洲和美國發布芯片法案，韓國和日本也在推行金融支持法案。以上舉措對先進晶圓廠建設起到促進作用，但大概需要三年時間才能有相關產能投放市場。文章預計，2022年至2025年間200毫米等效晶圓新產能分布如下。中國大陸居首，預計占比28%。其后依次是韓國（22%）、中國臺灣（15%）、美國（11%）、日本（10%）、歐洲和中東（9%）、東南亞（5%）。
關于2023年至2025年晶圓新增產能，文章預測，2023年同比下降，4nm、6nm、8nm、12nm總計釋放不足900萬片。隨后兩年新增產能上升，2025年達到2000萬片。近三年，12nm晶圓是主要增產方向，預計2024年擴產超過1300萬片，2025年更是超過1700萬片。期間6nm、8nm晶圓新增產能占比較低，每年總計不足500萬片。4nm晶圓新增產能將在2025年所有釋放。
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芯片法案是助推器
在經歷了芯片短缺和供應鏈依賴的弊端、意識到半導體市場蓬勃發展的分析后，歐盟委員會于2022 年 2 月 8 日提出了一套旨在加強歐盟半導體生態系統的綜合措施，即《歐洲芯片法案》，在過去的幾十年里，歐盟在全球市場上的微芯片產量一直保持在10%的穩定份額，歐盟的目標是要將半導體產能提高到20%。該法案計劃投入430億歐元來支持芯片的發展，超過三分之二的資金被指定用于建設新的、領先的芯片制造廠，或“大型晶圓廠”。
2023年1月24日，該法案正式通過。根據最新的《歐洲芯片法案》草案及修正案內容顯示，其芯片戰略主要圍繞五大目標：
強化歐盟在研究和技術層面的領導地位；
建立并強化歐盟在先進、節能和安全芯片設計、制造和封裝方面的創新能力，并將其轉化為商業產品；
建立一個適當的框架，到2030年大幅提高芯片生產能力（在全球半導體產能中的份額提高到20%），減少對外依賴；
解決嚴重的技能短缺問題，吸引創新人才并支持熟練勞動力的培養；
加深對全球半導體供應鏈的了解。
歐盟委員會已撥出了150億歐元的資金用于到2030年的公共和私營半導體項目，這就為歐洲提供了發展的獨特機會，該舉措不僅吸引了歐盟成員國，也吸引了一些其他大型半導體廠商前往歐洲建廠。
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涌入歐洲的新晶圓廠
歐洲要發展本地的制造產業，位于本部的企業無疑是中堅力量。我們看到，英飛凌、ST、博世等此前有晶圓廠的廠商已經紛紛建起了新廠。最令歐洲振奮人心的是，其吸引到了英特爾和Wolfspeed等廠商的入駐。
英飛凌史上最大單筆投資
2022財年英飛凌實現收入142.18億歐元，較上年的1100.6億歐元增長29%。英飛凌對此的分析是，導致營收增長一半以上的因素是半導體銷量增加的結果，這離不開英飛凌前端制造的產能擴充，包括2021年9月在Villach工廠(奧地利)開設的300毫米薄晶圓電力電子新芯片工廠，以及在德累斯頓(德國)和居林(馬來西亞)的產能持續擴張。
2023年2月16日，英飛凌獲準開始在德國德累斯頓市（Dresden）建設一座價值 50 億歐元（53.5億美元）的半導體工廠，該工廠將于 2026 年投產，這也是英飛凌歷史上最大的一筆投資。該工廠將主要用來生產功率半導體和模擬/混合信號組件。英飛凌正在為該工廠尋求10億歐元的公共資金。
目前英飛凌在歐洲擁有多家前端和后端工廠。下圖是英飛凌在歐洲的制造廠和總部的位置，圖中標號①和③分別是英飛凌位于奧地利菲拉赫和德國德累斯頓的前端制造廠，②是英飛凌總部德國紐比堡，④是英飛凌位于德國雷根斯堡的前后端一體化的工廠，⑤和⑥分別是英飛凌位于瓦爾施泰因 (Warstein)和匈牙利Cegléd的2個后端工廠。
意法半導體：在歐洲新建兩座晶圓廠
意法半導體（ST）也是歐洲半導體巨頭的一員大將，2022年ST全年凈收入為161.3億美元，增長26.4%。2023年，ST計劃投資約40億美元的資本支出，主要用于提高12英寸晶圓產能，以及碳化硅芯片和襯底的產能。下圖紅色部分顯示了ST目前在歐洲擁有的工廠情況，可以看出，ST目前在歐洲大約擁有6座前端晶圓廠，3座后端工廠。
2022年8月4日，ST與GlobalFoundries簽署了一份商業和合作協議，在ST位于法國Crolles的現有300毫米工廠附近建立一個新的聯合運營的300毫米半導體制造工廠，主要是生產FD-SOI 或完全耗盡的絕緣體上硅的半導體制造技術的產品。該工廠的目標是到2026年達到滿負荷生產，完全建成后每年可生產多達62萬片300毫米晶圓。該項目預計耗資57億美元。該晶圓廠的建造一方面能夠支持ST年收入達到200 億美元的計劃，另一方面，也將幫助格芯基于其流行的 22 納米 22FDX 芯片制造工藝生產更多芯片。
10月，ST又宣布，將在意大利建設一個集成的碳化硅 (SiC) 襯底制造工廠，這將成為歐洲第一家量產150mm SiC外延襯底的工廠。它與現有的SiC器件制造設施一起建在意法半導體位于意大利卡塔尼亞的工廠，卡塔尼亞一直是ST功率半導體專業技術的中心，ST在這里與意大利研究實體、大學和供應商進行了集成研究、開發和制造SiC，此舉將推進意法半導體碳化硅業務垂直整合戰略。ST預計將于2023年開始生產，從而實現內部供應和商業供應之間的SiC襯底供應平衡。意大利政府將在國家復蘇和恢復力計劃的框架下，在五年內向該工廠投資7.3億歐元。
博世：不斷擴建的兩大晶圓廠
博世主要有兩家大型晶圓廠，分別位于羅伊特林根和德累斯頓。其中，博世德累斯頓晶圓廠的核心技術為直徑為300毫米晶圓制造，單個晶圓可產生31,000片芯片。自2010年博世引入200毫米晶圓技術，在羅伊特林根和德累斯頓兩個晶圓廠的投資已達25億歐元。除此以外，博世還投資了數十億歐元用于微機電技術開發。
2022年，博世投資超4億歐元擴建其位于德國德累斯頓和羅伊特林根的晶圓廠（主要）以及位于馬來西亞檳城的半導體測試中心，2022年該廠的產能將得到進一步提升。其中德累斯頓晶圓廠于2022年7月開始生產300毫米晶圓，比原計劃提早了六個月，首先用于博世電動工具。面向汽車客戶的芯片于9月開始生產，比原計劃提前了三個月。2023年約5000萬歐元將被用于建設毗鄰斯圖加特的羅伊特林根晶圓廠。
英特爾：德國建廠“雖遲但在”
英特爾在歐洲已有 30 多年的歷史，歐洲出臺了《歐洲芯片法案》之后，也吸引了英特爾再次投資擴產。早在去年3月中旬，英特爾宣布其IDM2.0計劃的第一階段是未來十年內在整個半導體價值鏈中投資多達800億歐元。初始階段，英特爾計劃在德國馬格德堡建設兩座一流的半導體工廠，預計將于 2023 年上半年開始建設，2027年投產，項目預計總耗資170億歐元。
英特爾在德國馬格德堡新建兩家晶圓廠的早期渲染圖
但是2022年由于能源危機而引發的能源和原材料成本上漲的原因，去年12月份，英特爾宣布推遲原定于2023年在德國開設芯片工廠的計劃。據消息指出，英特爾將建廠預算設立為170億歐元，但現在價格飆漲至約210億歐元。再加上2022年英特爾營收下跌較嚴重，收入缺口也是建廠推遲的考量因素。2022年英特爾全年營收為631億美元，較2021年的790億美元下跌20%，凈利潤為80.14億美元，較2021年的198.7億美元暴跌60%，這幾乎是是英特爾20多年來最糟糕的年報。而且英特爾CEO基辛格表示，經濟的不確定性持續到2023年。因此，英特爾希望歐盟能在已經承諾的68億歐元的基礎上，再獲得32億歐元的補貼。
不過盡管存在這些財務的問題，英特爾堅稱將繼續建設新的德國芯片廠，目前英特爾正在仔細監測市場狀況，并與政府合作伙伴密切合作，以最佳方式推進我們在馬格德堡和俄亥俄州的計劃。
Wolfspeed正在德國建立最大的SiC工廠
Wolfspeed宣布將斥資30億美元，計劃在德國薩爾州建造一個高度自動化的200毫米SiC晶圓制造工廠。該工廠將建在薩爾州一座占地35英畝（14公頃）的前燃煤電廠上，這是Wolfspeed在歐洲的第一家工廠，也將成為世界上最大的碳化硅芯片生產工廠，晶圓廠建設預計將于 2023 年上半年開始建設，并計劃在四年內開始批量生產。新工廠是Wolfspeed 65億美元全球產能擴張計劃的一部分，將支持其2027財年40億美元的長期收入前景。
Wolfspeed 的選址很大程度上歸功于其合作伙伴采埃孚，這家汽車供應商已在薩爾州開展業務數十年，并與該州的政界人士有著相應的良好聯系，采埃孚將投資1.85億美元入股該芯片廠，并將持有該研究中心的多數股權。除此之外，據Wolfspeed CEO Gregg Lowe表示，Wolfspeed預計將獲得投資金額的20%的補貼。
正在考慮的臺積電？
臺積電自2022年下半年以來，在美日等地建廠的計劃已經明朗，歐洲也是臺積電考量的一個重要地區。早在去年底，就有消息透露出臺積電有意在德國建廠，據知情人士透露，臺積電將在今年派遣一個高管團隊前往德國，討論政府對未來工廠的支持程度以及當地供應鏈滿足其需求的能力。據晶圓廠工具制造商的消息來源稱，德國的德累斯頓最有可能成為該地點。
不過近日據臺灣媒體報道，臺積電考量到汽車芯片供需不再嚴重吃緊，加上多數汽車芯片客戶可轉至日本、美國等地的工廠生產后，決定將歐洲建廠時間表將推遲兩年。不過對于這些傳聞，臺積電一概是不予評論。
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2030年前景
在2030年的預期連續性情景中，由于其他地方的投資增加，歐洲在全球芯片生產中的份額將保持在與現在相似的水平。這意味著歐洲半導體產能仍將是全球芯片行業未來十年增長預測的兩倍，但不是《歐洲芯片法案》計劃的四倍。歐洲還將獲得少量尖端芯片的制造能力，加強其在先進半導體技術領域的全球市場地位，并在設備(化學品)投入、汽車芯片以及創新芯片設計和應用研究方面保持全球領先地位。
在2030年的預期崛起場景中，歐洲將成為研發尖端半導體技術的世界領導者，并將主導6G等新領域的芯片創新；AI（人工智能）、云計算、量子計算和邊緣計算；自動駕駛汽車。歐洲將在設備和設計領域處于領先地位，并進一步增加其在化學品投入生產領域的全球市場份額。通過其作為世界級創新中心的無與倫比的技術知識產權開發，歐洲將為微電子創造新的市場。歐洲本可以在促進全球半導體合作伙伴關系方面起到帶頭作用，從而成功減輕其對外國半導體的一些關鍵依賴。歐洲將通過有利的條件和教育機會，為其半導體生產和設計生態系統培養、吸引和留住本地和全球人才和技術工人。私人投資將提供所需的資本，為歐洲的卓越中心擴大創新以及中小企業和初創企業擴大規模提供資金。歐洲也將設法吸引領先的外國芯片制造商投資，從而看到綠色和最先進的芯片制造廠在歐洲的出現。在歐洲領土上，半導體價值鏈的每一個環節都至少有一些生產能力。歐盟芯片收入將占全球半導體價值鏈的20%以上。
在2030年令人擔憂的衰退情景中，由于優勢喪失、未能填補缺口、資源浪費和對外國生產的芯片的零星中斷，歐盟在全球半導體價值鏈中的地位將變得越來越弱，越來越不安全。歐盟半導體制造和設計能力的日益缺乏會導致歐洲人才外流。隨著某些關鍵的研究機構選擇遷往國外，研發的發展速度將會放緩，知識將會從歐洲流失。人才缺乏、制造成本高以及令人窒息的監管，會促使西方主要芯片制造商和初創企業轉而在美國和亞洲投資并建立工廠。由于嚴重的技術問題、環境問題和對其芯片的需求不足，一個新的部分由歐盟資助的半導體超大型工廠將無法滿足預期，并變得經濟上不可行。為填補無數缺口而注入的剩余資金將過于分散，無法讓單個初創企業和項目起飛。歐洲將失去此前被視為其優勢的生產領域的市場份額，包括設備制造、原材料和汽車芯片。隨著卓越中心的削弱，歐洲現在可能會在半導體價值鏈的各個環節落后。
在2030年令人擔憂的崩潰情景中，中國對臺灣實施6個月的海空封鎖將切斷臺灣芯片的出口。封鎖將是中美之間軍事對峙的結果，此前臺灣海峽的緊張局勢持續多年。中國本可以通過半導體儲備為這一事件做好準備，此外還會在此前十年大幅擴大國內前沿芯片生產。在威脅對中國實施制裁的同時，隨著中國庫存的減少，歐盟將被迫繼續進口中國芯片，以維持歐洲工業的運轉。全球高端電子行業將受到最沉重的打擊，因為它最依賴仍主要由臺灣TSMC（臺積電）生產的尖端芯片。汽車和其他需要不太先進的后沿芯片的行業也會出現嚴重的短缺和延遲，而臺灣在這些行業中也占有很大份額。在聯合國斡旋的中美談判之后，封鎖最終會被解除，但不會在導致嚴重的全球衰退之前。隨著緊張局勢的持續，未來十年發生另一次重大中斷的風險仍將存在，從而在全球范圍內引發由政府主導的半導體回流和進口替代的巨大浪潮。
寫在最后
與其說是晶圓廠涌入歐洲，更確切的來講，是德國。可以看出，在歐洲諸多國家中，德國是大多數廠商建造晶圓廠商選址的候選地，這里面的一大原因是，德國以其卓越的工程技術而聞名，德國汽車工業在全球向電動汽車的過渡中發揮著關鍵作用，而汽車芯片的需求將在未來十年蓬勃發展。在歐洲的晶圓廠版圖中，德國將扮演著很重要的角色。
