2011 年受 2010 年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的鼓舞，全球半導(dǎo)體廠商的資本投入增長了 22.7%。2013 年和 2016 年則分別受 2012 年和 2015 年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)低迷的影響，資本投入不但沒有增加，反而出現(xiàn)了小幅衰退。2017 年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)繁榮，激勵(lì)了資本投入大幅度增長35%。對(duì)于全球晶圓產(chǎn)能整體而言，近年來全球晶圓產(chǎn)能比例持續(xù)向更小特征尺寸方向推進(jìn)，這正反映了晶圓制造技術(shù)的持續(xù)提升。而其他特征尺寸的晶圓產(chǎn)能比例也反映了集成電路市場(chǎng)多元化的需要。

1 2017年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的資本投入

根據(jù) IC Insights 2017 年11月“The McClean Report”發(fā)布的數(shù)據(jù)[1]，2017 年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的資本投入上升到 908 億美元，比 2016 年的 673 億美元大幅增長 35%。在 IC Insights 調(diào)研跟蹤全球半導(dǎo)體市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的 37 年中，也從未遇到過如 2017 年那樣全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)資本投入的大幅增長。表 1 列出了 2011～2017 年各年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)資本投入和增長率。

2017 年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)資本支出最大的 10 家半導(dǎo)體廠商排名如表 ２ 所示。分析其中的數(shù)據(jù)可以看到，這 10 家廠商合計(jì)資本投入為 690 億美元，占 2017 年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)總資本投入的 76%。其中，三星的資本投入最大，達(dá)到了 260 億美元的驚人地步。在 2017 年 11 月以前，三星一直計(jì)劃 2017 年資本投入額為 125 億美元，但到 12 月，三星突然宣布增加當(dāng)年資本投入至 260 億美元，這比原計(jì)劃翻了一倍還多，比 2016年資本支出 113 億美元增長了 130%。

2017 年，還有 2 家半導(dǎo)體廠商資本投入增長 20% 以上，一家是英特爾，同比增長 25%；另一家是格羅方德，同比增長 33%。英特爾每年發(fā)展新技術(shù)產(chǎn)能的巨大開支，使其資本投入一直保持在高位。格羅方德在 2016 年因產(chǎn)能節(jié)制嚴(yán)重，資本投入大減 62%。2017 年格羅方德決定跳過 10 nm 技術(shù)節(jié)點(diǎn)，直接挑戰(zhàn) 7 nm 技術(shù)。可以想象其 2017 年的絕大多數(shù)的資本投入將用于采購新設(shè)備和新技術(shù)開發(fā)。

在 2017 年全球前 10 大投資支出的半導(dǎo)體廠商中，有 5 家是存儲(chǔ)器廠商。從 2014 年到 2016年上半年，全球存儲(chǔ)器市場(chǎng)疲軟，致使三星和SK海力士在 2016 年的資本投入分別削減了 13% 和 14%。到 2017 年存儲(chǔ)器市場(chǎng)狀況有了根本轉(zhuǎn)變，除了三星大幅度增加資本投入之外，SK 海力士也有 16% 的增長。另一家存儲(chǔ)器廠商美光，2016 年其資本投入增長 28%，但在 2016 年年底收購中國***華亞科技之后，2017 年反倒削減資本支出13%。東芝和西部數(shù)據(jù)均對(duì) 2017 年資本投入保持3% 的穩(wěn)步增長，主要用于擴(kuò)張 3D NAND Flash 產(chǎn)能。

我國大陸地區(qū)的中芯國際（SMIC）在 2016 年資本投入大增 87%，增幅居各大廠商之首，不過在 2017 年其資本投入反而縮減 12%。我國***的聯(lián)電，在 2016 年資本投入增長 50% 后，2017 年縮減 30%。

圖 1 顯示了三星從 2010 年到 2017 年各年的半導(dǎo)體資本投入情況。從 2010 年起，三星每年的半導(dǎo)體投資都超過了 10 億美元。2016 年的投資支出已高達(dá) 113 億美元，而到 2017 年 12 月出人意料地抬升到 260 億美元。根據(jù) IC Insights 的估計(jì)，三星 260 億美元的半導(dǎo)體投資支出將主要用于以下方面。

（1）3D NAND Flash 為 140 億美元，主要用于韓國平澤工廠的大規(guī)模產(chǎn)能擴(kuò)展。

（2）DRAM 為 70 億美元，主要用于 DRAM 制程提升和擴(kuò)產(chǎn)，以及補(bǔ)充工藝提升過程中的產(chǎn)能損失。

（3）晶圓代工及其他為 50 億美元，主要用于 10 nm 的產(chǎn)能建設(shè)。

三星如此擴(kuò)大資本投入，將會(huì)對(duì)全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)造成影響。而首當(dāng)其沖的是 3D NAND Flash市場(chǎng)。顯而易見，未來全球 3D NAND Flash 將可能因?yàn)槿谴笠?guī)模擴(kuò)充產(chǎn)能而造成產(chǎn)量過剩。雖然這個(gè)產(chǎn)量過剩并非由三星一家所造成，而是三星帶給其他廠商，包括 SK 海力士、美光、東芝和英特爾等廠商的壓力，有利于三星提高對(duì)全球存儲(chǔ)器市場(chǎng)的掌控能力。當(dāng)然，這也將阻止中國大陸地區(qū)在 DRAM 和 3D NAND Flash 等產(chǎn)品領(lǐng)域的新創(chuàng)公司進(jìn)入市場(chǎng)。

表 3 展示了 2010～2017 年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“10 億美元投資俱樂部”的成員名單。2013 年最少，只有 8 家，2016 年增至 11 家，2017 年又達(dá)到 15 家。自 2016 年下半年以來，在全球半導(dǎo)體市場(chǎng)日益高漲形勢(shì)的鼓舞下，加入“10億美元投資俱樂部”的成員顯著增加。英飛凌（Infineon）和瑞薩（Renesas）兩家出于快速提升汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)地位的“雄心壯志”，2017 年在闊別了數(shù)年之后又重新加入了“俱樂部”。中國***地區(qū)的南亞科技（Nanya）和歐洲的意法半導(dǎo)體（ST）也是這樣的情況。

中國大陸地區(qū)的中芯國際（SMIC）已連續(xù) 3 年成為“俱樂部”的成員，可以相信今后 2～3 年內(nèi)中國大陸地區(qū)將會(huì)有更多的新建晶圓制造企業(yè)拔地而起，中國大陸地區(qū)還會(huì)有更多的企業(yè)加入“俱樂部”的成員名單。

在 2017 年“俱樂部”的 15 家成員名單中，有 5 家是 IDM 廠商，有 6 家是存儲(chǔ)器廠商，還有4家是純晶圓代工廠商。

根據(jù) IC Insights 的分析數(shù)據(jù)，2017 年全球半導(dǎo)體資本投入在各大類產(chǎn)品領(lǐng)域的分布和增長速率如表 4 所示。晶圓代工領(lǐng)域的資本投入占據(jù)份額最大，達(dá)到 28%，但 2017 年投資增速僅為 4%。而在 DRAM/SRAM，以及 Flash/非揮發(fā)存儲(chǔ)器領(lǐng)域的投資增速最快，在 2017 年各達(dá)到了 53% 和 33%。這與 2017 年存儲(chǔ)器市場(chǎng)飆升相關(guān)。DRAM/SRAM 和 Flash/非揮發(fā)存儲(chǔ)器兩個(gè)領(lǐng)域的資本投入相加，就占到半導(dǎo)體產(chǎn)品領(lǐng)域總投資的 40%。近年來，隨著高性能計(jì)算、智能設(shè)備和人工智能的快速發(fā)展，高端 MPU/MCU 的市場(chǎng)需求也日益彰顯。2017 年，全球在此領(lǐng)域的資本投入提升了16%，投資份額也占到 14%。2017 年以來，汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)和功率驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域需求日益旺盛，全球?qū)τ?a href="http://www.nxhydt.com/analog/" target="_blank">模擬芯片市場(chǎng)重新回暖，資本投入也提升了 21%。邏輯芯片受整體半導(dǎo)體市場(chǎng)的帶動(dòng)，2017 年資本投入也增長了 11%，但僅占投資總額的 9%。

2 2017 年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的研發(fā)支出

據(jù) IC Insights 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2017 年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)研發(fā)支出總額為 589 億美元，比 2016 年的 565 億美元增長 4.2%。其中全球前 10 大半導(dǎo)體廠商的研發(fā)經(jīng)費(fèi)支出為 359 億美元，比 2016 年的 340 億美元增長 6.0%，占當(dāng)年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)研發(fā)支出總額的 60% 左右。2017 年全球前 10 大半導(dǎo)體廠商研發(fā)經(jīng)費(fèi)支出情況如表 5 所示。

英特爾的研發(fā)支出為 130.98 億美元，占全球前10 大半導(dǎo)體廠商研發(fā)支出的 36%，在行業(yè)中繼續(xù)保持首位，比 2016 年增長 3%，低于 2001 年以來平均 8% 的增長率。盡管如此，英特爾 2017 年的研發(fā)支出仍超過了排在其下面的 4 家廠商（高通、博通、三星和東芝）研發(fā)支出的總和。考慮到開發(fā)半導(dǎo)體新技術(shù)成本的不斷增加，英特爾在過去 20 年間的研發(fā)支出與銷售收入比例大幅攀升。2017 年，英特爾的研發(fā)支出占銷售收入的比例為 21.2%，雖然低于 2015 年的 24.0%，但顯著高于 2010 年的 16.4%、2005 年的 14.5%、2000 年的 16.0% 和 1995 年的9.3%。

高通是全球最大的 IC 設(shè)計(jì)公司（Fabless），2017 年高通研發(fā)支出排名在第 2 位，但研發(fā)支出數(shù)額比 2016 年下降了 4%，這是在 2016 下降 7% 之后的又一次下降。排名第 3 位的是博通，其研發(fā)支出比 2016 年上升了 4%。三星 2016 年和 2017 年研發(fā)支出分別上升了 4% 和 19%，盡管三星 2017 年研發(fā)支出同比增長 19%，但是其研發(fā)支出與其當(dāng)年銷售收入規(guī)模相比是低的。在 2016 年占 6.5%，在 2017 年下降至 5.2%。2017 年，三星的 DRAM 和 NAND Flash 強(qiáng)勁增長，半導(dǎo)體銷售收入同比增長 49%，但其研發(fā)支出基本上保持原位。

排名第 5 位的東芝和排名第 6 位的臺(tái)積電在2017 年的研發(fā)支出數(shù)額基本相同[2]。東芝的 2017 年研發(fā)支出下降了 7%，而臺(tái)積電為力超晶圓代工的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，如三星和格羅方德，2017 年研發(fā)支出增長 20%。

在表 5 中，排名后幾位的分別是聯(lián)發(fā)科、美光、英偉達(dá)和 SK 海力士。英偉達(dá)的研發(fā)支出從 2016 年的第 11 位上升至 2017 年的第 9 位，取代了 2016 年排名第 9 位的恩智浦，研發(fā)支出也比 2016 年增長了 23%，是 2017 年全球半導(dǎo)體行業(yè)研發(fā)經(jīng)費(fèi)支出上升幅度最大的廠商。SK 海力士仍處于第 10 位。

就全球半導(dǎo)體行業(yè)而言，2017 年共有 18 家半導(dǎo)體廠商的研發(fā)投入超過了 10 億美元，除了表 5 中的 10 家廠商之外，其余 8 家分別是恩智浦（NXP）、德州儀器（TI）、意法半導(dǎo)體（ST）、超微（AMD）、瑞薩（Renesas）、索尼（Sony）、模擬器件（ADI）和環(huán)球晶圓（Global Foundries）。

3 2017 年全球晶圓產(chǎn)能規(guī)模和晶圓產(chǎn)能擴(kuò)張

IC Insights 的全球晶圓產(chǎn)能報(bào)告顯示，2017年全球晶圓月產(chǎn)能為 1 790 萬片/月（等效于 8 英寸晶圓，以下相同），比 2016 年增長 7%。2017 年 12 月世界各地區(qū)擁有的晶圓產(chǎn)能規(guī)模如表 6 所示。其中，中國***地區(qū)的晶圓產(chǎn)能規(guī)模最大，達(dá)到 400 萬片/月。韓國其次，擁有 360 萬片/月，日本為 310 萬片/月，美國為 240 萬片/月，中國大陸地區(qū)為 200 萬片/月。歐洲最少，僅為 110 萬片/月。

到 2017 年年底，世界各地區(qū)晶圓產(chǎn)能按加工特征尺寸分類所占的比例如表 7 所示。對(duì)于 ＜20 nm 的晶圓產(chǎn)能所占比例，韓國、日本和美國最高，在韓國 ＜20 nm 的晶圓產(chǎn)能占比最高，占了韓國晶圓總產(chǎn)能的 61%，這正與韓國三星和 SK 海力士是全球最大的兩家存儲(chǔ)器制造廠商相關(guān)。而日本和美國 ＜20 nm 的晶圓產(chǎn)能主要用于制造邏輯芯片和微處理器。對(duì)于 ≥0.2μm 晶圓產(chǎn)能所占的比例，歐洲最高，占了晶圓總產(chǎn)能的 51%。這是因?yàn)闅W洲的半導(dǎo)體廠商更注重于發(fā)展模擬芯片、新型功率器件和傳感器等產(chǎn)品。在中國大陸地區(qū)，＜28 nm 的晶圓產(chǎn)能占了晶圓總產(chǎn)能的 35%，這主要是在華投資的外資晶圓制造廠商的貢獻(xiàn)，如三星（西安）和 SK 海力（無錫）等，而本土晶圓制造廠商的先進(jìn)技術(shù)的主體還處于 28～65 nm 范圍。

對(duì)于全球晶圓產(chǎn)能整體而言，用于加工 ＜20 nm 的比例最高，占 32%。近年來全球晶圓產(chǎn)能比例持續(xù)向更小特征尺寸方向推進(jìn)，這正反映了晶圓制造技術(shù)的持續(xù)提升。

近年來，全球晶圓產(chǎn)能越來越顯示出集中的趨勢(shì)。圖 2 顯示了 2017 年 12 月全球晶圓產(chǎn)能集中于少數(shù)幾家晶圓制造廠商的情況。處于領(lǐng)導(dǎo)地位的最大的 5 家晶圓制造廠商，占了全球產(chǎn)能的 51%。而前 25 家晶圓制造廠商也只占全球晶圓產(chǎn)能的 89%。而相對(duì)于 2009 年，前 5 家最大的晶圓制造廠商僅占全球晶圓總產(chǎn)能的 36%，前 25 家晶圓制造廠商才占全球晶圓總產(chǎn)能的 78% 左右。

IC Insights 發(fā)布的《2018～2022 年全球晶圓產(chǎn)能報(bào)告》也給出了 1998～2019 年每年全球晶圓產(chǎn)能的增長率，如圖 3 所示。在經(jīng)過 2017 年增長 7% 之后，2018 年和 2019 年全球晶圓產(chǎn)能都將繼續(xù)增長 8%。在這兩年中，眾多的 DRAM 和 3D NAND Flash 生產(chǎn)線導(dǎo)入是晶圓產(chǎn)能增加的主導(dǎo)因素。

而在圖 4 中，更具體地給出了 1998～2019 年每年全球晶圓產(chǎn)能增減的數(shù)量。可見，在 2017 年全球晶圓的年產(chǎn)能增加 730 萬片（等效于 8 英寸晶圓，下同），2018 年和 2019 年將各增加 1 730 萬片和 1 810 萬片。

4 結(jié)語

由此可見，2011 年受 2010 年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的鼓舞，全球半導(dǎo)體廠商的資本投入增長了 22.7%。2013 年和 2016 年則分別受 2012 年和2015 年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)低迷的影響，資本投入不但沒有增加，反而出現(xiàn)了小幅衰退。2017 年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)繁榮，激勵(lì)了資本投入大幅度增長 35%。對(duì)于全球晶圓產(chǎn)能整體而言，近年來全球晶圓產(chǎn)能比例持續(xù)向更小特征尺寸方向推進(jìn)，這正反映了晶圓制造技術(shù)的持續(xù)提升。而其他特征尺寸的晶圓產(chǎn)能比例也反映了集成電路市場(chǎng)多元化的需要。