全球模拟芯片大厂的豪赌

carloszo

全球芯片短缺仍在蔓延，涨价之势此起彼伏。即使是在数字时代，但没有一款电子设备不需要模拟芯片，模拟芯片作为当今诸多设备中的关键组件，成为短缺的重点。一方面受到疫情、天灾等的停产导致的供给失衡，另一方面新能源汽车、5G等需求膨胀的速度快于芯片制造商的反应速度。根据 IHS Markit 的分析，继2021年的MCU之后，模拟芯片很可能成为未来三年汽车生产的主要制约因素。于是一众模拟芯片厂商开始大刀阔斧进行扩产和投资，以此来应对未来的发展需求和保持领先地位。
模拟芯片制造商一般采用IDM模式，倾向于自己设计、制造和销售芯片。由于在模拟行业领域，繁荣和萧条的历史性周期问题是出了名的，所以模拟芯片制造商一直对扩张持谨慎态度。但现在，我们看到基本所有的模拟芯片厂商都开始了明显的扩产动作。
纵观模拟芯片厂商无外乎这几家，根据IC Insights的报告，2020年排名前十的模拟芯片厂商分别是TI（德州仪器），ADI（亚德诺），Skyworks（思佳讯），Infineon（英飞凌），ST（意法半导体），NXP（恩智浦），Maxim（美信），ON Semi（安森美），Microchip（微芯），Renesas（瑞萨）。这 10 家公司的模拟IC销售额合计为 354 亿美元，占去年模拟 IC 市场总额570亿美元的62%。除此之外，东芝也是很大的模拟芯片厂商，而且其投资计划也非常清晰。

德州仪器每年支出35亿美元
最近德州仪器发布了未来几年的资本支出计划，到2025年，德州仪器每年将支出约 35 亿美元用于芯片制造，根据华尔街目前的预测，该计划所代表的资本支出相当 TI 当年年收入的10% 以上。而在过去十年间，德州仪器的平均研发支出占到年收入的5%。从2026年到 2030 年，它将继续投资其制造业，达到年收入的10%。TI 的解释是，它看到了更多的增长前景，因此需要更多的生产能力。TI的目标是在未来十年左右实现7%的符合年收入增长率，在2010-2020年间的凭借增长率为4%。
德州仪器将扩大工厂的数量，大约为4家，主要在谢尔曼进行，该公司计划今年完成前两家工厂的建设，预计2025年第一家工厂投产。第三和第四家工厂的建设将在 2026 年至 2030 年之间开始。德州仪器表示，当其完成其位于犹他州的Sherman、Richardson和 Lehigh制造厂以及马来西亚的另一个制造厂时，该公司将拥有八家工厂生产 300 毫米晶圆技术。
去年早些时候，德州仪器还以9亿美元收购了美光科技位于犹他州Lehi的一座12英寸晶圆制造厂。该厂最初是美光科技计划用其生产3D Xpoint存储芯片，由于美光退出3D Xpoint业务，德州仪器计划将其改造，用于制造65nm和45nm工艺的模拟和嵌入式芯片。
ADI扩产招聘数百人
ADI 去年的收入增长了30%以上，达到73亿美元。因此，与许多其他芯片制造商一样，ADI也在提高产量来满足巨大的需求。ADI在爱尔兰、马萨诸塞州、华盛顿卡马斯、在比弗顿附近的泰克园区都有自己的工厂。现在，ADI正为其工厂进行扩建招人。
俄勒冈工厂是ADI在2020年从Maxim中收购而来的，这也是其最大的工厂。去年12月份ADI完成了大规模扩建，增加了工程实验室、故障分析实验室和工程测试平台。ADI表示，公司计划在未来两年内将华盛顿县的700名员工增加近40%。他说，招聘已经开始并将持续到 2024 年，ADI 将在后期招聘阶段增加操作员、维护技术员和工程师的职位。
卡马斯工厂是ADI 2016 年收购凌力尔特所得，ADI在卡马斯雇佣了大约 350 名员工，预计随着产量的增加将增加50名。该公司正在招聘操作员、技术人员和工程师。
Skyworks发力WiFi
Skyworks在滤波器方面取得了重大的成功，内置 BAW 滤波器的集成设备的收入增长非常强劲。而现在，Skyworks又看到了滤波器在WiFi系统中的作用。在Skyworks的Broad Markets的战略中，一个关键就是提高整体WiFi性能的标准。在这方面，Skyworks有自己的砷化镓技术、TC-SAW(热补偿表面声波滤波器)、标准SAW、体声波、组装和测试。此外，Skyewokrs还在Mexicali进行必要的投资，用于其后端运营，支持先进的封装和测试。
英飞凌新功率半导体工厂启用
英飞凌早在2018年开始规划在奥地利菲拉赫（Villach）建设300毫米薄晶圆功率半导体工厂，投资大约为16亿欧元，2021年9月17日，这家工厂正式启用。这是英飞凌针对功率半导体的第二家300mm晶圆工厂。首批晶圆已完成出货。第一阶段扩产目标，是满足汽车行业、数据中心、太阳能和风能等可再生能源发电领域的需求。据金融时报报道，英飞凌在近日表示，将再花费24 亿欧元扩大业务以满足需求,会在4-5年内逐步提升产能。菲拉赫新工厂将与德累斯顿的300mm生产厂合体，跨两地发挥协同和弹性特色，实现虚拟生产。
意法半导体投资翻番
在2021年第四季度财报会上，意法半导体表示，目前公司积压的订单能见度为18个月左右，远高于ST目前及已经规划的2022年产能。而且今年的车用芯片产能已经销售一空。今年意法半导体的资本支出计划将达到约34亿至36亿美元，较2021年的18亿元投资增加近一倍，主要用于进一步提高产能，其中包括在意大利Agrate 12英寸新晶圆厂建设第一条生产线。
2021年7月，意法半导体宣布，其瑞典北雪平工厂制造出首批200mm (8英寸)碳化硅(SiC)晶圆片，这些晶圆将用于生产下一代电力电子芯片的产品原型。据意法半导体所称，与 150mm晶圆相比，200mm晶圆可增加产能，将制造集成电路可用面积几乎扩大1 倍，合格芯片产量是150mm晶圆的1.8 -1.9倍。
恩智浦封测厂投产
2021年9月，恩智浦半导体（天津）集成电路测试中心一期改造项目竣工投产，该中心主要进行封装测试。该封测公司是2015年恩智浦从飞思卡尔手中收购得来，经过多年的发展，其封装测试工厂生产能力已接近饱和，没有足够的生产空间来进一步引进新的生产设备，形成工厂的产能规模，承接未来新产品的生产。
除此之外，去年中旬，据国外媒体报道，芯片代工厂商联华电子宣布将于全球多家客户携手，扩充12A厂产能，参与的客户将以议定价格预先支付订金，确保获得扩充后的长期产能。其中，恩智浦已同联华电子达成6年芯片代工协议。
安森美发力新策略
去年，安森美改名，确立了公司的新战略：智能电源和智能感知。由传统IDM模式向更加灵活的Fab-Liter模式转型，将采取更加灵活的制造路线和策略，未来会退出规模不足的晶圆厂、聚焦300mm晶圆产能，并将提高通用封装后端厂的灵活性。
2021年Q2的财报显示，安森美营收的6%用作了资本投入。安森美表示，未来两年将加大投资力度，由6%增加到12%，主要用于扩产300mm晶圆厂的产能，再一个是加强SiC供应链环节，包括基板沉底等最终产品，以及封装。而在2021年第四季度财报电话会议上，安森美表示，计划到2022年将其基板业务产能增加四倍以上，并打算进行大量投资以扩大其设备和模块产能。到2022年，安森美预计其碳化硅收入将同比增长一倍以上。
此外，去年8月，安森美宣布以4.15亿美元现金收购SiC生产商GT Advanced Technologies，并计划投资扩大GTAT的研发工作，以推进150mm和200mm SiC晶体生长技术。
Microchip 4000万美元升级工厂
2022年1月，Microchip宣布计划斥资4000万美元用新技术改造其科罗拉多斯普林斯半导体工厂，这将在未来六个月内增加50至75 名员工，它将为工厂购置安装新设备，由原本6英寸晶圆转向8英寸晶圆的生产，这将使其可以生产的芯片数量几乎翻倍。公司计划在未来六个月内继续招聘超过 50-75人，并在未来两到五年内进行另一阶段的扩张。
瑞萨车载MCU产能提高50%
瑞萨是世界车规级半导体龙头，在车用MCU领域掌握全球两成份额。2021年9月29日，瑞萨电子在经营说明会上透露，计划到2023年将车载MCU产能提高50%以上（较2021年），同时将提高设备投资金额，预计到2021年将超过800亿日元，到2022年将在600亿日元左右，该公司目前的设备投资金额约200亿日元。
东芝投入5700亿日元
2022年2月8日，东芝召开了关于两家公司分拆后可能的经营战略的简报会。会议中指出，为了应对全球半导体供应短缺和存储需求扩大的措施，将促进产能扩大和稳定采购网络的建设，东芝将在5年内投入5700亿日元进行资本投资和研发。
产能方面，2021年至2025年将投资约2600亿日元。主要投资包括功率半导体用200mm线的扩建、2022 年2月4日宣布的日本石川县新建300mm线的建设、现有建筑物的运营推进、化合物半导体用200mm线的开发计划。此外，东芝还计划在菲律宾基地增加近线硬盘的产量，在中国建立硬盘基地，并扩大其横滨工厂的半导体制造设备制造空间。
在构建稳定的采购网络方面，东芝强调，半导体80%的材料都签订了长期合同，多方采购比例提高到70%以上。
到2025年，研发费用计划约为3100亿日元。主要在半导体、HDD和半导体制造设备三大业务上加大研发。
在半导体领域，东芝的整个半导体业务目标是将销售额从预计在 2021年的3200亿日元增加到 2025年的3700 亿日元。东芝计划专注于车载和工业应用的功率半导体，在重点关注的功率 MOSFET方面，东芝计划到2025年从第四的全球份额升到第三。
其中，仅功率半导体的研发，计划在五年内投资1000亿日元，用来扩大硅功率半导体产品阵容、开发高效封装、加速开发SiC和GaN产品等。公司目前主打的硅功率MOSFET是第8代，第9代导通电阻降低15%，第10代比8代降低了30%，正在开发第11代，比第8代导通电阻降低了40%，并且将在2023 年之前将硅功率 MOSFET产品数量翻一番。公司车载硅IGBT目前正在量产耐压750V和1.2kV的产品，为了提高逆变器特性，2022年开始量产集成二极管和IGBT的新产品。第二代二极管集成产品将在300mm线上生产，2026年开始量产。
同时东芝计划在2024年量产车载充电器用SiC MOSFET产品。在GaN器件的研发上，东芝计划在2023年开始提供结合GaN和硅功率MOSFET的产品。据说与硅器件相比，该产品可将损耗减少一半。据悉，东芝的仅用GaN实现高速开关，电源单元体积比硅缩小约60%的第二代产品正在开发中。
另一项加大研发的业务是近线硬盘HDD，开发新HDD型号，该业务市场对数据中心/云服务提供商的需求正在扩大，预计2021年至2030年的复合年增长率将达到 22%。东芝计划在2023年完成一台30T字节的机器，目标是未来35TB以上的记录容量。
再就是在半导体制造设备上的布局，东芝将专注于电子束掩模光刻设备和外延生长设备。据悉，东芝的NuFlare Technology作为单束机中20纳米以下先进节点的电子束掩模光刻系统拥有100%的市场份额。多光束机“MBM-2000”于2021年交付给客户，计划到2023年占据50%的市场份额。此外，东芝正在开发一种新的电子源，以获得更高的电流和更高的亮度，用于支持2nm，希望在2023年底前开始出货，以满足客户的发展路线图。
在外延生长设备方面，东芝预计市场增长将受到xEV、下一代通信标准中使用的SiC、GaN功率半导体的快速增长以及直径增加到200 mm晶圆的推动。该公司的SiC和GaN外延生长设备是一种独特的方法，使气体垂直向下均匀地流向反应器中高速旋转的晶片，具有低缺陷密度、高均匀性和在薄膜上高速成膜的特点表面。
写在最后
当下的供应短缺没有短期解决办法，而稳定的晶圆产能供应无疑是模拟芯片厂商接下来的竞争点。但扩张之后，在某个时间点，他们产品会太多，如果短缺或涨价的周期在某个时候结束，模拟芯片厂商们也应当要为此做好准备。原文地址：每日芯文 https://mp.weixin.qq.com/s/NPvVDTGdVvmfIM3WxgLHww