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近日,經濟合作與發展組織(OECD:Organisation for Economic Co-operation and Development ) 發布了一份名為(THE CHIP LANDSCAPE:GEOGRAPHICAL DISTRIBUTION OF WAFER FABRICATION CAPACITY)的報告。
報告中,他們基于其了解,分享了其對全球晶圓廠產能的數據統計。現在,我們將其摘譯如下,分享給讀者。需要聲明的是,由于本文討論的數據基于對SEMI、TechInsights數據和案頭研究的分析而得出的部分結論。
鑒于上文所述的數據局限性,我們應謹慎解讀這些結論。
因工藝節點而異的生產能力的地理分布
圖 1 顯示了五個晶圓產能最高的經濟體(即中華人民共和、中國臺灣、韓國、日本和美國)在七個不同工藝節點密度范圍內(詳見方框 1)的在產晶圓產能(不包括即將投產的晶圓廠的產能)的地理分布。截至 2025 年 9 月,這五個經濟體合計占全球在產晶圓產能的 87%。
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圖 1 展示了不同經濟體工藝節點組合的差異。例如,韓國的晶圓產能高度集中,近 80% 的產能來自 6 納米至小于 22 納米的工藝節點。這種集中主要源于韓國最大的半導體供應商 SK 海力士和三星,它們在內存芯片生產領域投入巨資,而內存芯片的生產依賴于不斷升級的工藝節點。由于目前大多數 NAND 和 DRAM 的生產都依賴于 6 納米至小于 22 納米的工藝節點,這就解釋了為什么韓國的晶圓產能如此集中。相比之下,美國的晶圓產能則不那么集中于特定工藝節點,而是分散在各種工藝節點上。
大部分生產能力集中在少數幾家公司
按產能計算,全球十大半導體公司約占全球晶圓單片(WSPM)總產能的50%。圖2展示了九大半導體生產經濟體中各公司的分布情況。在日本,共有73家公司運營至少一座晶圓廠,總產能超過500萬片晶圓單片。其中,產能最大的五家公司——鎧俠(Kioxia)、索尼(Sony)、東芝(Toshiba)、美光(Micron)和瑞薩(Renesas)——的產能超過300萬片晶圓單片(占日本總產能的58%)。其余42%的產能由日本其他68家運營晶圓廠的公司提供。晶圓生產在其他經濟體更為集中,例如韓國、中國臺灣、新加坡和德國。中國大陸是唯一一個產能最高的五家公司總產能占比不到全國總產能一半的經濟體。
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各經濟體規劃和在建晶圓產能增長情況
圖 3 顯示了產能最高的經濟體中規劃、在建和已投產晶圓廠的產能。大部分產能投資(包括新建和改建項目)都集中在最大的半導體生產經濟體,并且主要由在相應地區運營晶圓廠的大型半導體公司推動。產能增長(WSPM)最大的國家是美國、中國、韓國、中國臺灣、日本、德國和新加坡。在世界其他地區(RoW),印度的新增產能份額最大。
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按芯片類型劃分的晶圓產能
僅憑節點密度(納米)不足以有效評估晶圓產能的地域分布。支撐技術(芯片類型)和商業模式(例如,晶圓廠由代工廠還是集成器件制造商運營)也必須納入考量。當根據晶圓廠能夠生產的芯片類型來考察晶圓產能的地域分布時,會發現顯著差異。
值得注意的是,在下圖 4 和圖 5 中,同一晶圓廠可能會被多次計數,因為每個圖都反映了其不同的“產能”。例如,Tower Semiconductor 的一家晶圓廠可能提供用于功率半導體的雙極型 CMOS-DMOS (BCD) 工藝技術、用于模擬射頻芯片的射頻絕緣體上硅 (RF SOI) 工藝技術以及非易失性專用存儲器 (NVM) 工藝。因此,在特定經濟體中,該晶圓廠的產能將被計入三個不同類別的晶圓產能總數——模擬芯片、功率/分立器件和專用存儲器。此外,在每個類別中,晶圓廠的全部晶圓產能都會被計入。例如,如果一個晶圓廠擁有 4 萬片/分月的產能,并且同時提供模擬半導體和專用存儲芯片的工藝技術,那么該晶圓廠的總產能將被計算兩次——一次用于模擬芯片,一次用于專用存儲芯片(詳見第 2 節)。
因此,圖 4 和圖 5 存在一些局限性,應謹慎解讀其中的數據。如前所述,此分析很大程度上依賴于工藝技術相關基礎數據的完整性、正確性和準確性。
如果現有數據未能準確、全面地反映特定晶圓廠提供的各種工藝技術,則圖 4 和圖 6 中呈現的信息可能存在重大偏差——有關各工藝節點提供的工藝技術,請參見附錄 B。鑒于每個晶圓廠和工藝節點提供的工藝技術種類繁多,數據很可能不完整。因此,按芯片類型劃分的產能份額的地理分布應被視為粗略的指標,而非最終的評估結果。
一、選擇各芯片類型晶圓產能最高的經濟體
圖 4 中的六個面板顯示了六種不同類型芯片的總晶圓產能 (WSPM),分別是:功率和分立器件芯片;模擬芯片;成熟邏輯芯片(≥20nm);先進邏輯芯片(<20nm);通用存儲器(DRAM 和 NAND);以及專用存儲器。本文中對邏輯芯片和存儲器芯片類型的區分僅用于分析目的。。
對于每種芯片類型,圖 4 顯示了總晶圓產能最高的五個經濟體,排名依據是晶圓廠的地理位置,而非公司總部所在地。深色表示在產產能,淺色表示即將投產(在建和規劃中)的產能。
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中國大陸和中國臺灣是僅有的兩個在所有六種芯片類型中均位列前五大芯片生產地的經濟體。美國和日本緊隨其后,分別在除通用存儲器和先進邏輯芯片以外的所有芯片類型中位列前五。然而,如果美國所有即將投產的通用存儲器晶圓廠都能建成,美國也將躋身所有六種芯片類型前五大經濟體之列。韓國和新加坡在多種芯片類型中也扮演著重要角色。
功率/分立芯片的產能由中國大陸領銜,達到628萬WSPM,其次是中國臺灣(242萬WSPM)和日本(160萬WSPM)。中國大陸在模擬芯片的總產能也位居榜首,達到364萬WSPM,緊隨其后的是中國臺灣(209萬WSPM)和美國(190萬WSPM)。
在邏輯芯片領域,成熟節點的在產產能由中國大陸(423萬片/月)領先,其次是中國臺灣(248萬片/月)和日本(124萬片/月)。對于先進邏輯芯片,中國臺灣領先(155萬片/月),其次是美國(84萬片/月)。
在存儲芯片領域,韓國在通用存儲器(DRAM 和 NAND)的晶圓在產產能方面遙遙領先,但在 NOR Flash 等專用存儲器方面則不然。韓國在通用存儲器產能方面領先(458萬片/月),其次是中國大陸(237萬片/月)和日本(221萬片/月)。在專用存儲器方面,中國臺灣(118萬片/月)領先,緊隨其后的是中國大陸(92萬片/月)和美國(67萬片/月)也位居前列。
二、按芯片類型篩選產能擴張潛力最大的經濟體
產能擴張潛力并非均勻分布于所有芯片類型和經濟體。圖 5 更細致地展示了按芯片類型和經濟體劃分的晶圓產能擴張情況,以便更好地評估
不同經濟體之間的差異。對于某些芯片類型,例如通用存儲器和先進邏輯芯片,新增產能主要集中在現有產能最大的經濟體。同時,功率芯片、模擬芯片、成熟邏輯芯片和專用存儲器芯片的新增產能也出現在其他一些經濟體,盡管這不會對產能最高的前五大經濟體的排名產生顯著影響。只有中國和美國在所有六種不同芯片類型中都實現了顯著的產能增長。其他經濟體的產能發展則更加集中于特定類型的芯片。
功率芯片的新增產能主要集中在中國大陸,預計新增產能為 48 萬片/月,其次是德國(32 萬片/月)和日本(19 萬片/月)。如果這些即將投產的產能
能夠實現,功率芯片產能排名前五的經濟體將依次為中國大陸、中國臺灣、日本、德國和美國。
模擬芯片方面,即將新增產能的領先者是美國,新增產能為 0.64 百萬片/月,其次是中國大陸(0.57 百萬片/月),然后是德國(0.27 百萬片/月)。如果正在建設中的產能最終投入使用,模擬芯片產能排名前五的經濟體將依次為中國大陸、美國、中國臺灣、日本和德國。
對于成熟的邏輯芯片,即將新增的產能將主要集中在中國。中國企業即將新增的晶圓產能(0.81 百萬片/月)將是圖 5 中其他六大經濟體新增產能總和的三倍以上:日本(0.18 百萬片/月)和德國(0.09 百萬片/月)的產能擴張合計為 0.27 百萬片/月。根據分析的數據,中國臺灣、美國和韓國目前沒有即將新增的成熟邏輯芯片晶圓產能。這將對應于中國大陸、中國臺北、日本、美國和新加坡成為成熟邏輯芯片產能最高的領先經濟體。
對于先進邏輯芯片,產能增長主要集中在美國,新增產能為 62 萬 WSPM,緊隨其后的是中國臺灣(47 萬 WSPM)。因此,美國和中國臺灣合計新增產能(109 萬 WSPM)將是圖 5 中其他六大經濟體總產能(52 萬 WSPM)的兩倍。這將使先進邏輯芯片生產地排名前五依次為中國臺灣、美國、韓國、中國大陸和日本。
在通用存儲芯片方面,韓國的產能增幅最大,新增產能為 236 萬 WSPM,超過其他五個經濟體的總和。美國(171 萬 WSPM)和中國大陸(38 萬 WSPM)有望分別成為通用存儲芯片產能第二和第三高的經濟體。如果這些產能發展成為現實,韓國、中國、日本、中國臺北和美國將成為最大的商品存儲芯片生產經濟體。
對于專用存儲芯片而言,即將新增的產能主要集中在美國(0.074百萬WSPM)和中國臺灣(0.057百萬WSPM)。專用存儲芯片產能排名前五的經濟體分別是:中國臺灣、中國大陸、美國、日本和新加坡。
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三、具備混合制造能力(工藝技術)的晶圓廠
大多數晶圓廠可以生產多種類型的芯片,這使得基于晶圓廠能夠生產的芯片類型來分析晶圓產能的地理分布變得頗具挑戰性。此外,數據集覆蓋范圍不均意味著有些晶圓廠未被歸入任何芯片類型類別。圖 6 展示了芯片制造的異質性,其中排除了經合組織生產數據庫中 375 家未歸類的晶圓廠。該圖突出了晶圓廠在芯片類型上的重疊情況,以及特定芯片類型分類中獨有的晶圓廠。由于晶圓廠的能力各不相同,一家晶圓廠可以生產多種類型的芯片。然而,也有一些晶圓廠只生產一種類型的芯片。
專用存儲器:與數據集中的其他五種芯片類型相比,NOR Flash 和其他類型的專用存儲器產量較低(見圖 4)。在數據集中 72 家能夠生產專用存儲器的晶圓廠中,只有一家專門生產專用存儲器芯片。約 12% 的能夠生產專用存儲器的晶圓廠也生產通用存儲器。超過 80% 的能夠生產專用存儲器的晶圓廠也生產模擬芯片、功率芯片或成熟邏輯芯片。
成熟邏輯芯片:在數據集中 244 家能夠生產成熟邏輯芯片(≥20nm)的晶圓廠中,約 25% 的晶圓廠只生產成熟邏輯芯片,不生產其他類型的芯片。然而,約 40% 的晶圓廠也能夠生產模擬芯片和功率半導體。數據集中約 75% 的晶圓廠在生產成熟邏輯芯片的同時,也生產其他類型的芯片。
模擬芯片:與生產成熟邏輯芯片的晶圓廠類似,在 345 家模擬芯片晶圓廠中,只有 27% 的晶圓廠只生產模擬芯片。大多數具備模擬芯片制造能力的晶圓廠也能生產功率半導體或成熟邏輯芯片。
功率芯片:在數據集中的晶圓廠中,有 475 家能夠生產功率半導體。其中超過一半(256 家)只生產功率半導體。這與通常由“混合型”晶圓廠生產的專用存儲器、成熟邏輯芯片和模擬芯片形成鮮明對比。
通用存儲器:在數據集中的 79 家能夠生產通用存儲器芯片(例如 NAND 和 DRAM)的晶圓廠中,超過 88% 的晶圓廠不生產任何其他類型的芯片。通常情況下,混合型晶圓廠不生產通用存儲器芯片。
先進邏輯芯片:在數據集中的 48 家能夠生產先進邏輯芯片(<20nm)的晶圓廠中,幾乎所有(96%)都只生產先進邏輯芯片。
總之,模擬芯片、成熟邏輯芯片和專用存儲芯片主要由具備多種工藝技術的晶圓廠生產,這些晶圓廠能夠生產不同類型的芯片。然而,對于功率半導體而言,專屬制造更為普遍——數據集中的約一半功率半導體晶圓廠只生產此類芯片。通用存儲器晶圓廠和先進邏輯晶圓廠高度專業化,通常不具備生產其他類型芯片的能力。
這種“混合產能”晶圓廠的普遍存在,尤其是在成熟邏輯芯片和模擬芯片領域,也給評估不同市場的產能帶來了挑戰,因為這些晶圓廠并不局限于生產特定類型的芯片——這與先進邏輯晶圓廠和通用存儲器晶圓廠截然不同。它們通常似乎提供多種工藝技術,使其能夠根據市場發展情況調整生產和產品組合。這也是評估成熟邏輯芯片生產是否存在過剩晶圓產能等問題的原因之一。
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四、各類芯片的平均晶圓廠規模
最后,按芯片類型評估晶圓產能也能讓我們深入了解不同晶圓廠的規模。圖 7 顯示,平均而言,晶圓廠的規模(以 8 英寸等效晶圓的 WSPM 為單位)會因其生產的芯片類型而異。功率芯片、模擬芯片和成熟邏輯芯片的平均晶圓廠規模在 3 萬到 5 萬 WSPM 之間,而先進邏輯芯片,尤其是通用存儲器芯片的晶圓廠,其生產規模要大得多。例如,三星、SK 海力士和美光計劃新建的幾座 12 英寸通用存儲器晶圓廠,其晶圓產能預計為 15 萬到 20 萬 WSPM,相當于 8 英寸等效晶圓的 33 萬到 45 萬 WSPM。
鑒于通用存儲器芯片和先進邏輯芯片晶圓廠的資本支出不斷增加(主要由更復雜、成本更高的制造設備驅動),這些芯片類型的晶圓廠平均規模也在不斷擴大,以受益于規模經濟。這一點可以從先進邏輯芯片廠的平均規模(7.2萬WSPM)遠大于成熟邏輯芯片廠的平均規模(4.7萬WSPM)看出。
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所有權與晶圓產能
前一節重點探討了晶圓廠提供的工藝技術及其對應的芯片類型,本節則著眼于商業模式和公司所有權。圖 8 詳細展示了各經濟體的晶圓制造產能,并區分了北圖公司和海外公司擁有的晶圓廠。數據顯示,在晶圓產能最大的五個經濟體中,大部分產能都屬于本土公司。
盡管全球半導體價值鏈具有高度的跨國相互依存性,但大部分產能仍掌握在本國運營的公司手中。一種可能的解釋是,這些公司熟悉當地的監管框架和生態系統:建設晶圓廠需要資本密集,需要與高度專業化的建設公司、技術和基礎設施供應商合作,同時還要應對復雜的監管環境。
然而,近期的發展表明,在一些最大的半導體生產經濟體中,外資晶圓廠的運營份額可能會增加。例如,臺積電(中國臺灣)和三星(韓國)正在美國和日本擴大其晶圓產能。在許多規模較小的半導體生產經濟體,例如新加坡、馬來西亞、奧地利和愛爾蘭,大部分晶圓產能都由外資企業開發。新加坡和馬來西亞在吸引外資晶圓廠投資方面取得了顯著成功。
值得注意的是,半導體行業的股權結構可能相當復雜,而且商業數據集并未對其進行詳細追蹤。例如,意法半導體(STMicroelectronics)在荷蘭注冊成立,其法定總部位于瑞士,并在新加坡、法國和意大利設有晶圓廠(按2024年9月晶圓產能降序排列)。然而,大多數商業數據集將其歸類為瑞士或意大利公司。經合組織計劃未來改進半導體生產數據庫中所有權、總部和生產地點的追蹤信息。
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一、按商業模式劃分的晶圓產能
半導體制造的商業模式也在不斷演變。雖然晶圓廠通常由純晶圓代工廠或集成器件制造商 (IDM) 運營,但一些 IDM(例如英特爾、三星)調整了其商業模式,在其部分或全部晶圓廠中也提供晶圓代工服務(稱為“IDM-代工廠”)。因此,在分析晶圓產能的地域分布時,商業模式是另一個重要的考慮因素。本節的分析區分了以下三種產能:i) IDM 產能,ii) 純晶圓代工廠產能,以及 iii) IDM-代工廠產能。
晶圓代工廠產能足以滿足整個市場的需求。任何設計芯片的公司都可以使用代工廠的晶圓廠,而由集成器件制造商 (IDM) 運營的晶圓廠的晶圓產能僅供 IDM 內部使用。
隨著針對特定用途設計和優化的專用芯片的興起,越來越多的無晶圓廠公司和系統公司開始設計自己的芯片,從而推動了對晶圓廠產能的需求不斷增長。因此,評估不同地區 IDM 產能與代工廠或 IDM-代工廠產能之間的平衡至關重要。
圖 9 展示了全球前 50 家半導體制造公司的晶圓產能數據(以 WSPM 8 英寸等效晶圓為單位),涵蓋了全球 82% 的晶圓總產能。IDM、IDM-代工廠和純晶圓廠的分類基于各晶圓廠的運營模式,晶圓產能分配到各晶圓廠實際所在的經濟體,而非公司總部所在地。秘書處將繼續努力提高數據質量和準確性,包括根據商業模式進行分類。
圖 9 顯示,全球大部分晶圓代工產能集中在中國大陸和中國臺灣地區。中國大陸和中國臺灣地區也是僅有的兩個超過 50% 的國內晶圓產能來自晶圓代工廠而非集成器件制造商 (IDM) 的經濟體。鑒于 IDM 和純晶圓代工廠的晶圓產能規劃,各經濟體中 IDM 與晶圓代工廠(包括 IDM 型晶圓代工廠)的相對產能份額可能會發生變化,尤其是對于日本和美國等經濟體而言。然而,以美國為例,即使 IDM 型晶圓代工廠增加了投資,美國總產能的一半以上仍將是 IDM 產能。
不同經濟體商業模式的顯著差異可以從歷史和芯片類型兩個方面來解釋。例如,通用存儲芯片完全由集成器件制造商 (IDM) 生產,這解釋了為什么韓國幾乎沒有純晶圓代工廠產能——韓國最大的兩家半導體公司三星和 SK 海力士都是專注于通用存儲和邏輯芯片的 IDM。另一個例子是日本的半導體生態系統,它也以 IDM 為主導。
值得注意的是,圖 9 并不完整,因為其基礎數據僅包含晶圓產能最高的 50 家公司,占全球晶圓產能的 82%。例如,一些中國 IDM 計劃擴大產能,但它們并未包含在數據集中。在未來的數據集更新中,我們將逐步增加已驗證商業模式(IDM、IDM-晶圓代工廠、純晶圓代工廠)的公司數量,以提高數據質量。
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