全球芯片短缺仍在蔓延，漲價(jià)之勢(shì)此起彼伏。即使是在數(shù)字時(shí)代，但沒(méi)有一款電子設(shè)備不需要模擬芯片，模擬芯片作為當(dāng)今諸多設(shè)備中的關(guān)鍵組件，成為短缺的重點(diǎn)。一方面受到疫情、天災(zāi)等的停產(chǎn)導(dǎo)致的供給失衡，另一方面新能源汽車、5G等需求膨脹的速度快于芯片制造商的反應(yīng)速度。根據(jù) IHS Markit 的分析，繼2021年的MCU之后，模擬芯片很可能成為未來(lái)三年汽車生產(chǎn)的主要制約因素。于是一眾模擬芯片廠商開(kāi)始大刀闊斧進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)和投資，以此來(lái)應(yīng)對(duì)未來(lái)的發(fā)展需求和保持領(lǐng)先地位。
模擬芯片制造商一般采用IDM模式，傾向于自己設(shè)計(jì)、制造和銷售芯片。由于在模擬行業(yè)領(lǐng)域，繁榮和蕭條的歷史性周期問(wèn)題是出了名的，所以模擬芯片制造商一直對(duì)擴(kuò)張持謹(jǐn)慎態(tài)度。但現(xiàn)在，我們看到基本所有的模擬芯片廠商都開(kāi)始了明顯的擴(kuò)產(chǎn)動(dòng)作。
縱觀模擬芯片廠商無(wú)外乎這幾家，根據(jù)IC Insights的報(bào)告，2020年排名前十的模擬芯片廠商分別是TI（德州儀器），ADI（亞德諾），Skyworks（思佳訊），Infineon（英飛凌），ST（意法半導(dǎo)體），NXP（恩智浦），Maxim（美信），ON Semi（安森美），Microchip（微芯），Renesas（瑞薩）。這 10 家公司的模擬IC銷售額合計(jì)為 354 億美元，占去年模擬 IC 市場(chǎng)總額570億美元的62%。除此之外，東芝也是很大的模擬芯片廠商，而且其投資計(jì)劃也非常清晰。
德州儀器每年支出35億美元
最近德州儀器發(fā)布了未來(lái)幾年的資本支出計(jì)劃，到2025年，德州儀器每年將支出約 35 億美元用于芯片制造，根據(jù)華爾街目前的預(yù)測(cè)，該計(jì)劃所代表的資本支出相當(dāng) TI 當(dāng)年年收入的10% 以上。而在過(guò)去十年間，德州儀器的平均研發(fā)支出占到年收入的5%。從2026年到 2030 年，它將繼續(xù)投資其制造業(yè)，達(dá)到年收入的10%。TI 的解釋是，它看到了更多的增長(zhǎng)前景，因此需要更多的生產(chǎn)能力。TI的目標(biāo)是在未來(lái)十年左右實(shí)現(xiàn)7%的符合年收入增長(zhǎng)率，在2010-2020年間的憑借增長(zhǎng)率為4%。
德州儀器將擴(kuò)大工廠的數(shù)量，大約為4家，主要在謝爾曼進(jìn)行，該公司計(jì)劃今年完成前兩家工廠的建設(shè)，預(yù)計(jì)2025年第一家工廠投產(chǎn)。第三和第四家工廠的建設(shè)將在 2026 年至 2030 年之間開(kāi)始。德州儀器表示，當(dāng)其完成其位于猶他州的Sherman、Richardson和 Lehigh制造廠以及馬來(lái)西亞的另一個(gè)制造廠時(shí)，該公司將擁有八家工廠生產(chǎn) 300 毫米晶圓技術(shù)。
去年早些時(shí)候，德州儀器還以9億美元收購(gòu)了美光科技位于猶他州Lehi的一座12英寸晶圓制造廠。該廠最初是美光科技計(jì)劃用其生產(chǎn)3D Xpoint存儲(chǔ)芯片，由于美光退出3D Xpoint業(yè)務(wù)，德州儀器計(jì)劃將其改造，用于制造65nm和45nm工藝的模擬和嵌入式芯片。
ADI擴(kuò)產(chǎn)招聘數(shù)百人
ADI 去年的收入增長(zhǎng)了30%以上，達(dá)到73億美元。因此，與許多其他芯片制造商一樣，ADI也在提高產(chǎn)量來(lái)滿足巨大的需求。ADI在愛(ài)爾蘭、馬薩諸塞州、華盛頓卡馬斯、在比弗頓附近的泰克園區(qū)都有自己的工廠。現(xiàn)在，ADI正為其工廠進(jìn)行擴(kuò)建招人。
俄勒岡工廠是ADI在2020年從Maxim中收購(gòu)而來(lái)的，這也是其最大的工廠。去年12月份ADI完成了大規(guī)模擴(kuò)建，增加了工程實(shí)驗(yàn)室、故障分析實(shí)驗(yàn)室和工程測(cè)試平臺(tái)。ADI表示，公司計(jì)劃在未來(lái)兩年內(nèi)將華盛頓縣的700名員工增加近40%。他說(shuō)，招聘已經(jīng)開(kāi)始并將持續(xù)到 2024 年，ADI 將在后期招聘階段增加操作員、維護(hù)技術(shù)員和工程師的職位。
卡馬斯工廠是ADI 2016 年收購(gòu)凌力爾特所得，ADI在卡馬斯雇傭了大約 350 名員工，預(yù)計(jì)隨著產(chǎn)量的增加將增加50名。該公司正在招聘操作員、技術(shù)人員和工程師。
Skyworks發(fā)力WiFi
Skyworks在濾波器方面取得了重大的成功，內(nèi)置 BAW 濾波器的集成設(shè)備的收入增長(zhǎng)非常強(qiáng)勁。而現(xiàn)在，Skyworks又看到了濾波器在WiFi系統(tǒng)中的作用。在Skyworks的Broad Markets的戰(zhàn)略中，一個(gè)關(guān)鍵就是提高整體WiFi性能的標(biāo)準(zhǔn)。在這方面，Skyworks有自己的砷化鎵技術(shù)、TC-SAW(熱補(bǔ)償表面聲波濾波器)、標(biāo)準(zhǔn)SAW、體聲波、組裝和測(cè)試。此外，Skyewokrs還在Mexicali進(jìn)行必要的投資，用于其后端運(yùn)營(yíng)，支持先進(jìn)的封裝和測(cè)試。
英飛凌新功率半導(dǎo)體工廠啟用
英飛凌早在2018年開(kāi)始規(guī)劃在奧地利菲拉赫（Villach）建設(shè)300毫米薄晶圓功率半導(dǎo)體工廠，投資大約為16億歐元，2021年9月17日，這家工廠正式啟用。這是英飛凌針對(duì)功率半導(dǎo)體的第二家300mm晶圓工廠。首批晶圓已完成出貨。第一階段擴(kuò)產(chǎn)目標(biāo)，是滿足汽車行業(yè)、數(shù)據(jù)中心、太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源發(fā)電領(lǐng)域的需求。據(jù)金融時(shí)報(bào)報(bào)道，英飛凌在近日表示，將再花費(fèi)24 億歐元擴(kuò)大業(yè)務(wù)以滿足需求,會(huì)在4-5年內(nèi)逐步提升產(chǎn)能。菲拉赫新工廠將與德累斯頓的300mm生產(chǎn)廠合體，跨兩地發(fā)揮協(xié)同和彈性特色，實(shí)現(xiàn)虛擬生產(chǎn)。
意法半導(dǎo)體投資翻番
在2021年第四季度財(cái)報(bào)會(huì)上，意法半導(dǎo)體表示，目前公司積壓的訂單能見(jiàn)度為18個(gè)月左右，遠(yuǎn)高于ST目前及已經(jīng)規(guī)劃的2022年產(chǎn)能。而且今年的車用芯片產(chǎn)能已經(jīng)銷售一空。今年意法半導(dǎo)體的資本支出計(jì)劃將達(dá)到約34億至36億美元，較2021年的18億元投資增加近一倍，主要用于進(jìn)一步提高產(chǎn)能，其中包括在意大利Agrate 12英寸新晶圓廠建設(shè)第一條生產(chǎn)線。
2021年7月，意法半導(dǎo)體宣布，其瑞典北雪平工廠制造出首批200mm (8英寸)碳化硅(SiC)晶圓片，這些晶圓將用于生產(chǎn)下一代電力電子芯片的產(chǎn)品原型。據(jù)意法半導(dǎo)體所稱，與 150mm晶圓相比，200mm晶圓可增加產(chǎn)能，將制造集成電路可用面積幾乎擴(kuò)大1 倍，合格芯片產(chǎn)量是150mm晶圓的1.8 -1.9倍。
恩智浦封測(cè)廠投產(chǎn)
2021年9月，恩智浦半導(dǎo)體（天津）集成電路測(cè)試中心一期改造項(xiàng)目竣工投產(chǎn)，該中心主要進(jìn)行封裝測(cè)試。該封測(cè)公司是2015年恩智浦從飛思卡爾手中收購(gòu)得來(lái)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，其封裝測(cè)試工廠生產(chǎn)能力已接近飽和，沒(méi)有足夠的生產(chǎn)空間來(lái)進(jìn)一步引進(jìn)新的生產(chǎn)設(shè)備，形成工廠的產(chǎn)能規(guī)模，承接未來(lái)新產(chǎn)品的生產(chǎn)。
除此之外，去年中旬，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，芯片代工廠商聯(lián)華電子宣布將于全球多家客戶攜手，擴(kuò)充12A廠產(chǎn)能，參與的客戶將以議定價(jià)格預(yù)先支付訂金，確保獲得擴(kuò)充后的長(zhǎng)期產(chǎn)能。其中，恩智浦已同聯(lián)華電子達(dá)成6年芯片代工協(xié)議。
安森美發(fā)力新策略
去年，安森美改名，確立了公司的新戰(zhàn)略：智能電源和智能感知。由傳統(tǒng)IDM模式向更加靈活的Fab-Liter模式轉(zhuǎn)型，將采取更加靈活的制造路線和策略，未來(lái)會(huì)退出規(guī)模不足的晶圓廠、聚焦300mm晶圓產(chǎn)能，并將提高通用封裝后端廠的靈活性。
2021年Q2的財(cái)報(bào)顯示，安森美營(yíng)收的6%用作了資本投入。安森美表示，未來(lái)兩年將加大投資力度，由6%增加到12%，主要用于擴(kuò)產(chǎn)300mm晶圓廠的產(chǎn)能，再一個(gè)是加強(qiáng)SiC供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)，包括基板沉底等最終產(chǎn)品，以及封裝。而在2021年第四季度財(cái)報(bào)電話會(huì)議上，安森美表示，計(jì)劃到2022年將其基板業(yè)務(wù)產(chǎn)能增加四倍以上，并打算進(jìn)行大量投資以擴(kuò)大其設(shè)備和模塊產(chǎn)能。到2022年，安森美預(yù)計(jì)其碳化硅收入將同比增長(zhǎng)一倍以上。
此外，去年8月，安森美宣布以4.15億美元現(xiàn)金收購(gòu)SiC生產(chǎn)商GT Advanced Technologies，并計(jì)劃投資擴(kuò)大GTAT的研發(fā)工作，以推進(jìn)150mm和200mm SiC晶體生長(zhǎng)技術(shù)。
Microchip 4000萬(wàn)美元升級(jí)工廠
2022年1月，Microchip宣布計(jì)劃斥資4000萬(wàn)美元用新技術(shù)改造其科羅拉多斯普林斯半導(dǎo)體工廠，這將在未來(lái)六個(gè)月內(nèi)增加50至75 名員工，它將為工廠購(gòu)置安裝新設(shè)備，由原本6英寸晶圓轉(zhuǎn)向8英寸晶圓的生產(chǎn)，這將使其可以生產(chǎn)的芯片數(shù)量幾乎翻倍。公司計(jì)劃在未來(lái)六個(gè)月內(nèi)繼續(xù)招聘超過(guò) 50-75人，并在未來(lái)兩到五年內(nèi)進(jìn)行另一階段的擴(kuò)張。
瑞薩車載MCU產(chǎn)能提高50%
瑞薩是世界車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體龍頭，在車用MCU領(lǐng)域掌握全球兩成份額。2021年9月29日，瑞薩電子在經(jīng)營(yíng)說(shuō)明會(huì)上透露，計(jì)劃到2023年將車載MCU產(chǎn)能提高50%以上（較2021年），同時(shí)將提高設(shè)備投資金額，預(yù)計(jì)到2021年將超過(guò)800億日元，到2022年將在600億日元左右，該公司目前的設(shè)備投資金額約200億日元。
東芝投入5700億日元
2022年2月8日，東芝召開(kāi)了關(guān)于兩家公司分拆后可能的經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略的簡(jiǎn)報(bào)會(huì)。會(huì)議中指出，為了應(yīng)對(duì)全球半導(dǎo)體供應(yīng)短缺和存儲(chǔ)需求擴(kuò)大的措施，將促進(jìn)產(chǎn)能擴(kuò)大和穩(wěn)定采購(gòu)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，東芝將在5年內(nèi)投入5700億日元進(jìn)行資本投資和研發(fā)。
產(chǎn)能方面，2021年至2025年將投資約2600億日元。主要投資包括功率半導(dǎo)體用200mm線的擴(kuò)建、2022 年2月4日宣布的日本石川縣新建300mm線的建設(shè)、現(xiàn)有建筑物的運(yùn)營(yíng)推進(jìn)、化合物半導(dǎo)體用200mm線的開(kāi)發(fā)計(jì)劃。此外，東芝還計(jì)劃在菲律賓基地增加近線硬盤的產(chǎn)量，在中國(guó)建立硬盤基地，并擴(kuò)大其橫濱工廠的半導(dǎo)體制造設(shè)備制造空間。
在構(gòu)建穩(wěn)定的采購(gòu)網(wǎng)絡(luò)方面，東芝強(qiáng)調(diào)，半導(dǎo)體80%的材料都簽訂了長(zhǎng)期合同，多方采購(gòu)比例提高到70%以上。
到2025年，研發(fā)費(fèi)用計(jì)劃約為3100億日元。主要在半導(dǎo)體、HDD和半導(dǎo)體制造設(shè)備三大業(yè)務(wù)上加大研發(fā)。
在半導(dǎo)體領(lǐng)域，東芝的整個(gè)半導(dǎo)體業(yè)務(wù)目標(biāo)是將銷售額從預(yù)計(jì)在 2021年的3200億日元增加到 2025年的3700 億日元。東芝計(jì)劃專注于車載和工業(yè)應(yīng)用的功率半導(dǎo)體，在重點(diǎn)關(guān)注的功率 MOSFET方面，東芝計(jì)劃到2025年從第四的全球份額升到第三。
其中，僅功率半導(dǎo)體的研發(fā)，計(jì)劃在五年內(nèi)投資1000億日元，用來(lái)擴(kuò)大硅功率半導(dǎo)體產(chǎn)品陣容、開(kāi)發(fā)高效封裝、加速開(kāi)發(fā)SiC和GaN產(chǎn)品等。公司目前主打的硅功率MOSFET是第8代，第9代導(dǎo)通電阻降低15%，第10代比8代降低了30%，正在開(kāi)發(fā)第11代，比第8代導(dǎo)通電阻降低了40%，并且將在2023 年之前將硅功率 MOSFET產(chǎn)品數(shù)量翻一番。公司車載硅IGBT目前正在量產(chǎn)耐壓750V和1.2kV的產(chǎn)品，為了提高逆變器特性，2022年開(kāi)始量產(chǎn)集成二極管和IGBT的新產(chǎn)品。第二代二極管集成產(chǎn)品將在300mm線上生產(chǎn)，2026年開(kāi)始量產(chǎn)。
同時(shí)東芝計(jì)劃在2024年量產(chǎn)車載充電器用SiC MOSFET產(chǎn)品。在GaN器件的研發(fā)上，東芝計(jì)劃在2023年開(kāi)始提供結(jié)合GaN和硅功率MOSFET的產(chǎn)品。據(jù)說(shuō)與硅器件相比，該產(chǎn)品可將損耗減少一半。據(jù)悉，東芝的僅用GaN實(shí)現(xiàn)高速開(kāi)關(guān)，電源單元體積比硅縮小約60%的第二代產(chǎn)品正在開(kāi)發(fā)中。
另一項(xiàng)加大研發(fā)的業(yè)務(wù)是近線硬盤HDD，開(kāi)發(fā)新HDD型號(hào)，該業(yè)務(wù)市場(chǎng)對(duì)數(shù)據(jù)中心/云服務(wù)提供商的需求正在擴(kuò)大，預(yù)計(jì)2021年至2030年的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到 22%。東芝計(jì)劃在2023年完成一臺(tái)30T字節(jié)的機(jī)器，目標(biāo)是未來(lái)35TB以上的記錄容量。
再就是在半導(dǎo)體制造設(shè)備上的布局，東芝將專注于電子束掩模光刻設(shè)備和外延生長(zhǎng)設(shè)備。據(jù)悉，東芝的NuFlare Technology作為單束機(jī)中20納米以下先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的電子束掩模光刻系統(tǒng)擁有100%的市場(chǎng)份額。多光束機(jī)“MBM-2000”于2021年交付給客戶，計(jì)劃到2023年占據(jù)50%的市場(chǎng)份額。此外，東芝正在開(kāi)發(fā)一種新的電子源，以獲得更高的電流和更高的亮度，用于支持2nm，希望在2023年底前開(kāi)始出貨，以滿足客戶的發(fā)展路線圖。
在外延生長(zhǎng)設(shè)備方面，東芝預(yù)計(jì)市場(chǎng)增長(zhǎng)將受到xEV、下一代通信標(biāo)準(zhǔn)中使用的SiC、GaN功率半導(dǎo)體的快速增長(zhǎng)以及直徑增加到200 mm晶圓的推動(dòng)。該公司的SiC和GaN外延生長(zhǎng)設(shè)備是一種獨(dú)特的方法，使氣體垂直向下均勻地流向反應(yīng)器中高速旋轉(zhuǎn)的晶片，具有低缺陷密度、高均勻性和在薄膜上高速成膜的特點(diǎn)表面。
寫在最后
當(dāng)下的供應(yīng)短缺沒(méi)有短期解決辦法，而穩(wěn)定的晶圓產(chǎn)能供應(yīng)無(wú)疑是模擬芯片廠商接下來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)。但擴(kuò)張之后，在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，他們產(chǎn)品會(huì)太多，如果短缺或漲價(jià)的周期在某個(gè)時(shí)候結(jié)束，模擬芯片廠商們也應(yīng)當(dāng)要為此做好準(zhǔn)備。
