半导体行业的产业链要改写了吗？
行业巨头们，正在以行动给出答案。
2024年3月-4月间，英特尔、台积电、三星这三家半导体公司，准备领走美国政府215亿美元的政府补贴，在美国投资建设半导体工厂。这占到美国《芯片和科学法案》约527亿美元补贴的四成以上。
当然，企业的投资金额更高，约是补贴金额的十倍。比如台积电的美国晶圆厂总投资超过650亿美元，是美国史上最大的外国直接投资新建项目，英特尔在美国的投资更高达1000亿美元。
高额补贴，不仅吸引了三星、SK海力士等赴美投资建厂，还促使美光、英特尔等回流本土。与此同时，欧盟、韩国、日本也推出补贴政策，台积电、三星、英特尔等也开启了全球投资。
5G、人工智能（AI）的大发展，带来对半导体的强劲需求，加上各国政府产业引导的指挥棒，企业之间的竞争和发展的雄心，半导体行业开启了前所未有的全球扩张，没有人愿意放弃这次洗牌的机会。政府排除众议不惜千金一掷，对企业来说未尝也不是一场豪赌。
半导体企业开启大建厂时代
在这一轮全球建厂之前，成立于1987年的台积电，在全球共有12家晶圆代工厂，分别位于台湾（9家）、南京（1家）、上海（1家）和美国华盛顿州（1家）。
产能规划
作为全球第一家，也是最大的晶圆代工企业，台积电2023年的年产能约为1600万片12英寸等效晶圆。
从2020年开始，台积电陆续在美国、日本和欧洲规划了6家晶圆厂。其中，三家位于美国亚利桑那州，两家位于日本熊本县，还有一家位于德国德累斯顿。
其中，日本晶圆厂引入了日本本土企业索尼半导体解决方案公司、电装株式会社和丰田汽车公司作为股东，欧洲晶圆厂则引入了罗伯特-博世公司、英飞凌公司和恩智浦半导体德国公司作为股东，台积电在两家分别持股70%左右。而美国则是台积电全资持有。
根据Trend Force统计，2023年，台湾占据了全球68%的先进制程（含16/14nm以下）产能；而7nm及更先进制程，台湾占比高达近80%。现在台积电走出大本营，在全球范围内广建厂房，而且在美国部署的全部为先进制程晶圆，这很可能带来全球半导体产业链巨变。
其他企业，也都不想错过这次扩张乃至翻盘的机会。
2024年4月中旬，美国政府宣布向三星提供64亿美元的补贴，以建造位于美国得州的两家晶圆厂和一个研发基地，总投资450亿美元。早在2022年7月，三星提出的目标是在未来二十年内向得克萨斯州投资超过2000亿美元，兴建11家晶圆厂。
此前，三星只在韩国本土和美国设有工厂，其中，本土四家，美国得州奥斯汀一家。这家常年在全球市场份额排名第二的韩国企业，意在全球晶圆代工的王座。
从2024年第一季度开始，英特尔在财务框架中单独拆分了英特尔代工业务，试图重新夺回芯片制造业领导地位。它此前在2021年推出的IDM2.0计划，目标直指2030年成为全球第二大代工厂。
为此，英特尔在美国四个州重金砸下1000亿美元用于改造和扩建工厂，更斥资280亿美元，以将俄亥俄州哥伦布市打造成全球最大的人工智能芯片制造基地。此外，英特尔还在欧洲和中东地区积极拓展，在德国和以色列各建两家晶圆厂。
两大存储厂商SK海力士和美光也不甘落后，前者计划投资38.7亿美元在美国印第安纳州建造用于AI的存储器先进封装生产基地；后者在日本投资5000亿日元（约31.58亿美元），生产下一代DRAM芯片，主要用于AI、自动驾驶、数据中心等。
环球晶圆、意法半导体和格芯等，也宣布了海外建厂的计划，将产业链向全球分散。
各国掀起补贴“军备竞赛”
半导体公司们扩产和扩张背后，有一双双“看得见”的手。
为完善本土半导体产业链，提高在未来竞争中的话语权，全球各主要国家和地区纷纷加大对在本土投资建厂的半导体企业的扶持力度，产业政策密集发布，各有考量。
政策内容
美国虽然在半导体设计和研发方面保持领先，但其本土的半导体制造能力相对较弱。根据美国国会研究服务处（CRS）的数据，美国在全球半导体制造的份额已从1990年的37%下降到2020年的12%左右。
2022年8月，美国《芯片和科学法案》正式出台，提供约527亿美元的政府补贴，要求任何接受美方补贴的公司必须在美国本土制造芯片。
日本的半导体产业曾站在世界之巅，1988年一度占据全球半导体制造业市场一半的份额，此后被韩国、美国等超越，2022年的市场份额降至9%。为复兴半导体产业，日本制定《半导体·数字产业战略》，以补贴吸引半导体企业投资落地。
拿纳税人的钱补贴外国公司，这在日本历史上是第一次。在引进台积电时，补贴额度高达12080亿日元（约76.3亿美元），一度引发民间争议。不过，台积电的进驻成为催化剂，也是日本政府描绘的半导体和数字产业战略第一阶段的开始。
2023年9月生效的《欧洲芯片法案》，计划投入430亿欧元，用于成员国半导体产业的发展，包括补贴来欧建厂的半导体企业，目标是到2030年将欧盟半导体份额从目前的10%提高到20%，提升欧盟国家芯片制造工艺水平，包括生产2nm及以下的高端芯片。
韩国《K-芯片法案》则以税收优惠为主，将大型芯片企业的税收减免从8%提高到15%，中小型企业从16%提高到25%。如企业投资超过前三年平均投资额，大企业税收减免最高可达25%，中小企业最高达35%。
值得一提的是，印度也在发力半导体产业。虽然此前多次试水效果不佳，但莫迪政府仍希望把印度打造成以半导体为基础的全球电子制造中心。2021年12月，印度批准了一项价值100亿美元的激励计划，旨在吸引半导体和显示器制造商在印度投资，并为项目建设成本提供50%的财政补贴。
在地计算，存储，制造
一面是政府补贴，另一面是全球数字化、智能化浪潮，加大了对高性能计算和数据存储的需求，而数据的本地存储，也是“本地制造”的一个重要推手。
台积电财报显示，在其代工业务中，高性能计算（HPC）的营收占比在2021年-2023年间提升了6个百分点至43%，并从2022年起超过了智能手机，排在第一位。其代工业务主要集中在高性能计算、智能手机、物联网、汽车和数字消费电子产品等平台中。
这得益于全球数智化转型，特别是2023年以生成式大模型为代表的人工智能的大爆发。台积电的HPC产品主要包含个人计算机中央处理器（CPU）、绘图处理器（GPU）、现场可编程门阵列（FPGA）、服务器处理器、加速器、高速网络芯片等，广泛应用于当前及未来的5G/6G通讯基础设备、人工智能、云端和企业数据中心等对计算性能要求较高的领域。
全球各科技公司正纷纷加大AI基础设施、云服务、模型训练等的投入力度。比如，2024年第一季度，微软的资本开支从115亿美元增至140亿美元，以支持云服务需求，包括AI基础设施，同期谷歌资本开支为120亿美元，主要用于投资服务器和数据中心，预计未来几个季度将保持在这一开支水平，Meta则将2024财年的资本开支从300亿-370亿美元上调至350亿-400亿美元。
AI带来的新需求，也将推动全球半导体市场进入新一轮的增长周期。国际半导体协会（SEMI）预计，2024年全球半导体每月晶圆（WPM）产能将增长6.4%，首次突破每月3000万片大关（以200mm当量计算），主要由生成式AI和高性能计算在内的产能增长，以及芯片终端需求的复苏推动。
与此同时，包括欧盟、印度等多个国家和地区陆续出台数据管理相关政策，要求科技公司将数据保存在本地，即使有跨境流动，本地存储也是必须，数据中心“本地化”已成趋势。
为此，晶圆厂围绕需求所在地扩产，也是情理之中。这也将打破过去半导体产业链的全球分布。
产业链分布
此前，美国以设计和设备见长，聚集了全球主要IC设计公司和知名设备厂商，苹果、高通、英特尔、英伟达分别是手机、PC、GPU领域的领头羊，德州仪器是全球最大的模拟芯片公司；在EDA领域，新思科和楷登电子合计占比过半；全球前五的半导体设备厂商中，美国应用材料（Applied Materials）、泛林(Lam Research)和科磊（KLA）占了三席。
荷兰ASML的光刻机独占鳌头，是全球唯一量产EUV光刻机的公司，也是全球唯一能够提供7nm精度光刻机的公司。
韩国是存储芯片的大本营。日本则在半导体设备和材料领域占据重要地位，硅片、光刻胶、陶瓷封装基材等拥有绝对的市场份额。
台湾在代工市场无出其右，台积电一骑绝尘。同时，台湾和中国大陆的封测在全球市场中占有重要地位，Gartner数据显示，2022年，排名前十的封测厂商中，台湾和中国大陆合计占有八席。
过去很多年，全球半导体产业链在全球分工明确，各司其责。2020年以来的新冠疫情、地缘政治冲突，各国纷纷担心芯片供应稳定及安全问题，也加速了本地制造的进程，推动全球半导体产业进行一场重大的地理重组。
风险与挑战
不过，本地制造、全球建厂的风险和挑战不小。
28年前，台积电在华盛顿州建设晶圆厂时，便遇到用工成本高、制造业人才缺乏、企业文化差异等棘手问题，最终只在美国建了一家晶圆厂。如今，这些问题依旧存在，台积电在2020年就成立了亚利桑那分公司，但是其第一工厂的建成投产时间要到2025年，而2021年底才成立的日本公司，熊本工厂的投产时间是2024年。
在日本，台积电也面临不小的麻烦。熊本工厂推高了当地物价，房地产价格大幅上升，这座小镇无力负荷因建厂而涌入的大批人潮，造成了严重的交通拥堵，引起当地居民不满。
在各大厂商同时积极扩产的时候，人力资源也成为一个重大挑战。2024年5月10日，第三方咨询机构麦肯锡发布报告称，芯片行业面临劳动力挑战，在美国希望吸引更多熟练工人加入半导体制造业之际，许多在职员工正在重新考虑是否要继续留在这里。报告称，在2023年，半数以上的半导体和电子产品从业人员表示，他们至少有可能在未来三到六个月内离开目前的工作岗位。与2021年约五分之二的员工相比，这一比例有所上升。最常提到的原因是缺乏职业发展，其次是工作场所的灵活性有限。
芯片制造企业扩张，对于人才的争夺也将加剧。半导体制造所需的熟练工人，特别是在半导体组装的“后道工序”环节，也需要时间培养。当然，企业也在积极应对。2024年5月初，英特尔宣布和欧姆龙等14家日本企业联合开发自动化设备，以减少对人力的依赖。
另一方面，尽管AI带来对半导体的强劲需求，整个半导体行业仍处于弱复苏阶段。智能手机、PC、汽车对芯片的需求，并不如预期的那么高调。
芯片架构授权服务商ARM给出的2025财年营收指引低于市场预期，也引发市场对AI持续增长的担忧。而现有晶圆厂的规划要到2027年前后才能集中释放，届时市场需求是否继续，以及主要需求会来自哪里，要打上一个大大的问号。
毕竟，对半导体制造来说，庞大的资本开支是必需的，而产能利用率却是决定利润率和竞争力的关键要素。
另一组可供对照的数据是，据SEMI统计，2022~2024年，全球半导体产业计划将有82座新设施投产，并预计中国大陆芯片制造商将在2024年开始运营18个项目，加上原有设施，产能合计将达每月860万片晶圆。
这意味着，2024年开始运营的中国晶圆厂，产能将占到全球的四成以上。这些生产出来的成熟制程芯片，除少部分用于出口之外，大部分将用于中国市场。
尽管中国国内的先进制程芯片在设备、工艺上受到美国出口管制实体清单的诸多限制，难以在短期内突破，但是三年时间，也足够很多新故事发生了。
南方周末研究员 张进
责编 黄金萍