作者 | ZeR0
編輯 | 漠影
芯東西5月15日報道，美國半導體行業協會與波士頓咨詢合作釋出了一份38頁全球晶片産業報告《半導體供應鍊的彈性正在顯現》。
▲按主要地區劃分的政府激勵措施（從左到右按GOP規模排列）
根據報告，半導體行業已經變得易受地理集中的影響，在整個供應鍊中，至少有50個點上，一個地區占據了全球65%以上的市場佔有率。
報告預計2024-2032年，私營部門對晶圓制造的投資約為2.3萬億美元，而在美國《晶片法案》頒布前的10年（2013-2022年），這一數字為7200億美元。預計美國将占這些資本支出的28%，而在《晶片法案》之前，美國的投資速度将僅占全球資本支出的9%。
而如果沒有《晶片法案》，到2032年，美國的份額預計将下降到全球容量的8%。
該報告還預測到2032年，頂尖晶圓制造能力将從台灣和南韓擴充到美國、歐洲和日本；2022年至2032年間，美國的晶圓廠産能将增加203%，成全球增幅最大的國家；到2032年，美國将扭轉長達數十年的下滑趨勢，将其在全球晶圓廠總産能中的份額從目前的10%提高到14%。
本報告提供了目前政策對全球半導體供應鍊未來投資的影響及其對彈性的影響的最新觀點，從廣義上将彈性定義為供應鍊地理多樣化的改善，并分析預測了相關産業趨勢對未來十年可能産生的影響， 預測晶圓制造分布和ATP容量的變化，還考慮了供應鍊其他部分的地理多樣化，包括晶片設計、核心IP、EDA、裝置和材料。
全球半導體供應鍊呈現高度專業化，不同地區在不同領域具有優勢。
比如，總部在美國的公司在晶片設計、核心IP、EDA方面處于領先地位；美歐日企業在裝置領域領先；中國大陸、日本、中國台灣、南韓在半導體材料方面領先；南韓、中國台灣企業在先進晶片制造領域領先；組裝、測試和封裝 （ATP）主要集中在中國大陸和台灣。
供應鍊的全球整合特性使區域專業化成為可能，使每家專業公司都能進入全球市場。但地理集中也造成了脆弱性，預計未來将呈現顯著的地域多元化，主要從晶圓制造和封測兩個領域開始。報告認為考慮到成本壓力，封測組裝企業不太可能将總部設在美國，除非是在新晶圓廠附近的一些先進封裝設施。
中國台灣企業已經宣布計劃在島上建立7座晶圓廠。台灣晶片制造龍頭台積電還與索尼、電裝、豐田合作，提高日本熊本工廠的制造能力。中國大陸正在深圳、天津和上海進行新的晶圓廠投資。
日本晶片制造創企Rapidus在北海道的新工廠建立了先進的2nm晶片生産線。南韓宣布了一項投資471億美元的計劃，在京畿道的一個大型晶片叢集建造16座新晶圓廠。
從2020年到2023年底，僅是在美國就宣布了80個新的半導體制造項目，預計将創造5萬個直接新增就業崗位。
歐洲在新産能方面進行了大量投資，自2020年以來宣布了7項重大晶圓廠投資。産能的大部分正在德國東部建設，包括英特爾在馬格德堡的投資，以及台積電與歐洲領先半導體制造商在德累斯頓共同投資建設新工廠。
在法國南部，格芯已經與意法半導體合作，在克羅萊投資31億美元建造了一家晶圓廠。波蘭也準備設立一家新的英特爾先進封裝工廠。
報告預計從現在到2032年，各地區之間将有大量投資流動。
大力投資于前沿技術可以使一個地區在創新的前沿競争，但不會完全反映在每月的晶圓開工量上；另一方面，投資于成熟制程，允許一個地區在短期内實作更多的金錢和就業價值，風險是在需求可能固定或減弱的部分創造過剩的産能。
先進邏輯的投資模式已經在全球範圍内變得更加分散，中國台灣和南韓公司在美國、歐洲和日本的投資明顯增加。
先進的邏輯産量将從2022年幾乎100%分布在南韓和台灣，到2032年将超過40%分布在這些地區以外。
2022年，美國沒有生産任何先進的邏輯晶片。到2032年，美國将生産近30%的工藝小于10nm的邏輯晶片。
當計劃中的晶圓廠投入使用時，歐洲和日本也将生産約12%的10nm以上的晶片。
在10至22nm範圍内的邏輯工藝方面，日本将從頭開始發展5%的市場佔有率，而中國大陸的份額将從6%增加到19%。大于或等于28nm的邏輯将保持良好的分布，大多數區域的份額變化很小。
中國大陸的份額增幅最大，從2022年的33%上升到2032年的37%。
在其他制程技術中，動态随機存取存儲器（DRAM）仍将高度集中在南韓，但美國的份額将從3%增加到9%，增長了3倍。
NAND記憶體的地理集中度将會提高。到2032年，南韓的市場佔有率預計将從30%上升到42%，日本和南韓合計将占到約75%的容量。
離散、模拟和光電子晶片（DAO）将保持良好的分布，所有主要地區的參與份額将達到5%或更高。
公司采取這些具體的、戰略性的、有針對性的舉措的最終結果是，提高了該行業在按地區劃分的更“平均”的全球産能份額上的彈性。美國将把其在全球産能中的份額從10%提高到14%。
報告預計在未來十年，每個主要地區的産能都将增長80%以上。美國的産能增長速度為203%，将比其他地區更快，比前十年快得多。就每月數千片晶圓（300毫米當量）而言，這意味着從2022年的1121千瓦時（每月數千片晶圓）增加到2032年的3393千瓦時（增長203%）。
目前，中國大陸有3000多家無晶圓廠設計公司，年收入以兩位數的速度增長。中國大陸的本土晶片設計主要集中在消費電子産品、工業控制系統和智能裝置晶片上，但在先進的CPU、GPU和FPGA以及相應的高端伺服器和計算機電源管理方面競争力較弱。
美國在EDA中的上司地位不應被視為理所當然。在2018年至2023年期間，中國大陸領先的EDA軟體供應商華大九天實作了6倍的收入增長。
價值1100億美元的半導體裝置市場涵蓋了50多種專業裝置，但在某些領域的集中度很高。光刻、沉積、材料去除和清洗這三個細分市場占據了70%的市場佔有率，每個細分市場都由少數幾家主要供應商主導。
一家歐洲公司占據了光刻市場87%的份額。在沉積、材料去除和清洗方面，3家公司（2家位于美國，1家位于日本）占據了70%-80%的市場佔有率。
排名前15位的裝置供應商在總共17個國家擁有生産設施。這些措施還包括建立新的教育訓練中心，以增加其所在地區以外的人才庫。
中國大陸目前占全球裝置支出的20%，占全球裝置進口的18%。美國、日本和荷蘭的出口管制提高了開發國内替代品的緊迫性。據報道，至少有5家中國生産商正在進行批量生産；中小企業建立了光刻示範裝置；北方華創和中微半導體已進入更大節點的蝕刻市場。
價值640億美元的半導體材料市場包括用于供應鍊前端（400億美元）和後端（ATP，240億美元）的化學品和材料。
矽晶片和光抗蝕劑占前端材料總市場的一半左右（195億美元），但其他子類别，如氣體、濕化學品、CMP漿料和濺射靶，對制造過程的各個步驟也至關重要。同樣，基闆和引線架構約占後端市場的一半（128億美元）。
大多數領先的半導體材料公司總部設在日本、美國和歐盟。在前端和後端材料市場的多個細分市場中，日本至少有三家領先的供應商。
美國商務部工業和安全局2023年12月釋出的一項調查發現，行業受訪者“對三種材料的國内來源表示嚴重擔憂：裸晶圓、氣體和濕化學品”。
後疫情晶片短缺也凸顯了與封裝基闆相關的采購挑戰，封裝基闆将晶片連接配接到電路闆。此外，某些原材料，包括镓、稀土和許多其他關鍵礦物，仍然主要來自單一地區。
有些人通過回收舊裝置來擷取這些關鍵材料，絕大多數這些材料的開采和提煉都是在中國大陸完成的。
目前，價值950億美元的ATP市場主要集中在東北亞。南韓擁有與現有晶圓廠相近的重要後端産能。中國大陸和台灣總共擁有全球近60%的ATP産能。在自2020年以來宣布的36個ATP設施中，預計将有25個在中國大陸和台灣。
從長期來看，在持續的政策支援和海外投資下，報告預計ATP産能将向其他地區轉移，包括拉丁美洲、歐洲和東南亞欠發達地區。東南亞已經是ATP活動的中心，占全球總量的20%左右。
在占ATP市場不到一半的先進封裝領域，技術突破可能為美國等高成本地區在ATP領域發揮更大作用打開大門。一個關鍵的創新是chiplets異構內建。
美國《晶片法案》發展美國本土先進封裝生态系統的初步商業成果正在顯現：Amkor宣布将在亞利桑那州皮奧裡亞建立一個20億美元的工廠，用于封裝台積電為蘋果生産的晶片；英特爾将在新墨西哥州裡奧蘭喬的工廠投資35億美元用于先進封裝；SK海力士計劃投資約40億美元，在美國印第安納州建設先進封裝工廠；三星還計劃在德克薩斯州建設一個先進封裝工廠。
一個潛在的關注領域是≥28nm的邏輯。目前晶圓廠的建設軌迹使其産能大大超過未來的需求，其中大部分産能位于中國大陸的大型晶圓廠。如果軌迹沒有改變，高使用率驅動的晶圓廠經濟可能會導緻降低晶圓價格的巨大壓力，這可能會導緻無晶圓廠公司重新考慮工藝技術選擇決策。
未來十年，半導體将在全球經濟中發揮關鍵作用，從日常産品到國防和人工智能的前沿。
很少有行業的供應鍊和生态系統如此複雜，而且在全球範圍内互相交織。然而，從地緣政治緊張局勢和更複雜的監管環境到勞動力短缺和成本上升，許多因素都強調了供應鍊多樣化和投資以提高彈性的必要性。
同樣，各國政府也認識到半導體的戰略重要性，并尋求通過吸引和激勵新的本土或鄰近投資來減少戰略依賴。但彈性并不等同于自給自足，自給自足的成本将是驚人的。