為了跟上200毫米和300毫米晶圓的旺盛需求，領(lǐng)先的制造商正在全球投資新建晶圓廠。

從歷史上看，晶圓的尺寸一直在穩(wěn)步增長(zhǎng)。從1972年的76毫米開(kāi)始，最新的晶圓尺寸為450毫米和675毫米。晶圓的直徑越大，可以用它制造的裸片就越多，從而降低了大規(guī)模制造的成本。今天，市場(chǎng)對(duì)直徑在150毫米到300毫米之間的晶圓的需求占主導(dǎo)地位。

雖然200毫米晶圓最受追捧，但晶圓產(chǎn)能和晶圓開(kāi)工量在過(guò)去20年一直不穩(wěn)定。晶圓產(chǎn)能在2002年開(kāi)始下降，最低的衰退發(fā)生在2009年的經(jīng)濟(jì)衰退期間。

硅片的制造過(guò)程。

現(xiàn)在，隨著更多晶圓在2021年啟動(dòng)，預(yù)計(jì)2022年晶圓產(chǎn)能將增長(zhǎng)到8.7%。即使晶圓產(chǎn)能出現(xiàn)最新的激增——除了2021年的13家之外，2022年還將新增10家300毫米晶圓代工廠——晶圓行業(yè)仍然很脆弱。

1994年至2021年全球晶圓產(chǎn)能的變化。

晶圓通常在設(shè)計(jì)、制造和銷(xiāo)售晶圓的全周期集成設(shè)備制造商（IDM）工廠或在使用他人設(shè)計(jì)進(jìn)行制造的代工廠中制造。***、日本和中國(guó)的晶圓代工廠在全球晶圓產(chǎn)能方面領(lǐng)先于北美和歐洲晶圓廠。

FABS和CHIPS采取行動(dòng)支持美國(guó)芯片制造商

在2021年3月的眾議院中，半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)（SIA）提出了美國(guó)促進(jìn)美國(guó)制造的半導(dǎo)體（FABS）法案——這是對(duì)先前通過(guò)的CHIPS法案的補(bǔ)充，可能部分解決200毫米和300毫米晶圓短缺。

FABS和CHIPS法案都是在提升美國(guó)在全球芯片制造中的地位方面向前邁出的重要一步，這一比例已從1990年的37%下降到目前的12%。由于專(zhuān)注于投資資金，聯(lián)邦政府似乎支持?jǐn)M議的財(cái)政刺激措施。

激勵(lì)設(shè)計(jì)師、研究人員和制造公司將芯片制造本土化是一項(xiàng)長(zhǎng)期戰(zhàn)略。通過(guò)新的就業(yè)、提高競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)家安全來(lái)加強(qiáng)美國(guó)經(jīng)濟(jì)是這項(xiàng)雙邊立法的三個(gè)主要好處。至少一些美國(guó)本土的電子公司將在200毫米晶圓的漫長(zhǎng)等待中跳過(guò)幾個(gè)位置。

全球200-mm和300-mm代工廠激增

許多公司最近宣布了新的制造努力，以減輕短缺的影響。

英飛凌科技最近投資超過(guò)20億美元，在馬來(lái)西亞居林建造一座200毫米晶圓廠。這家馬來(lái)西亞代工廠使用與英飛凌在德累斯頓和菲拉赫的子公司相同的技術(shù)，使用300毫米晶圓，加強(qiáng)了這家德國(guó)芯片制造商在寬帶隙SiC和GaN晶圓市場(chǎng)的地位。

Wolfspeed是電源開(kāi)關(guān)和射頻器件的另一家領(lǐng)導(dǎo)者，它正在紐約莫霍克谷建造一個(gè)200毫米晶圓廠，用于生產(chǎn)基于SiC的組件。這家自動(dòng)化代工廠是世界上最大的代工廠，是Wolfspeed從Si電子元件過(guò)渡到SiC電子元件的一個(gè)重要里程碑。

Wolfspeed與LucidMotors合作，為這家汽車(chē)制造商提供碳化硅設(shè)備，并支持電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃。Wolfspeed打算在北卡羅來(lái)納州達(dá)勒姆開(kāi)設(shè)另一家工廠，使達(dá)勒姆和莫霍克谷工廠成為東海岸國(guó)家SiC走廊的一部分。

在中西部，英特爾正在努力恢復(fù)美國(guó)在半導(dǎo)體創(chuàng)新和供應(yīng)鏈安全方面的領(lǐng)導(dǎo)地位。對(duì)俄亥俄州利金縣的200億美元投資是該公司IDM2.0戰(zhàn)略的一部分，該戰(zhàn)略將擴(kuò)大英特爾的代工產(chǎn)能服務(wù)，創(chuàng)造數(shù)千個(gè)工作崗位，并促進(jìn)領(lǐng)先的晶圓生產(chǎn)。

最后，總部位于新加坡的聯(lián)合微電子公司（UMC）將投資50億美元建造一個(gè)額外的300毫米晶圓廠，用于22/28納米技術(shù)，可在各種消費(fèi)設(shè)備和電動(dòng)汽車(chē)中實(shí)施。制造過(guò)程預(yù)計(jì)將于2024年開(kāi)始，每月交付30，000個(gè)新晶圓。

前進(jìn)：供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)和解決方案

未來(lái)兩年對(duì)于更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)晶圓廠的狀況至關(guān)重要。晶圓制造的全球競(jìng)爭(zhēng)正在加劇。盡管一些供應(yīng)鏈分析師認(rèn)為芯片短缺可能很快就會(huì)消退，但其他人預(yù)測(cè)它會(huì)持續(xù)到2024年以后。供不應(yīng)求的問(wèn)題促使政府將芯片制造本地化并提高晶圓供應(yīng)鏈的彈性。半導(dǎo)體行業(yè)面臨的一些關(guān)鍵問(wèn)題包括：

晶圓廠產(chǎn)能不足

設(shè)備短缺

安全風(fēng)險(xiǎn)

許可

設(shè)計(jì)指標(biāo)

延長(zhǎng)交貨時(shí)間

建立新伙伴關(guān)系的高成本

這種全球市場(chǎng)的相互依存關(guān)系正在引起人們對(duì)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈長(zhǎng)期健康狀況的擔(dān)憂。改善短缺的兩個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域包括降低光刻工具的成本和支持硬件的更強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)。