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晶圓廠的造價是多少?目前的晶圓代工廠產能狀況如何?為什么臺積電不使用高數值孔徑的極紫外光刻技術?
晶圓代工是半導體產業的核心細分賽道,行業重大資訊幾乎每周密集發布。為梳理行業發展現狀、洞悉產業動態,Semiecosystem發布最新一期《晶圓代工生態系統報告》,匯總解析晶圓代工及其他芯片細分領域的行業前沿動向。
Terafab項目:超高資本投入的巨型晶圓廠
一座全新尖端晶圓廠的建設成本通常約為200億美元,但行業造價紀錄仍在不斷刷新,部分高端晶圓廠投入可達550億美元甚至更高。
埃隆·馬斯克近期公布德州巨型半導體工廠建設計劃,該項目命名為Terafab,由特斯拉與SpaceX聯合打造,同時英特爾也將參與項目建設。Terafab項目一直備受行業爭議,相關資訊層出不窮,其最新進展如下:結合SpaceX提交的官方文件,項目初期資本投入預估為550億美元,若完成全部建設期開發,總投資額將攀升至1190億美元。
當地時間6月3日,美國德克薩斯州格萊姆斯縣專員法院將召開公開聽證會,審議并表決Terafab項目的財產稅減免協議。
芯片產能緊缺:先進制程與封裝產能雙重缺口
當前人工智能芯片市場需求持續高速攀升,多數AI芯片廠商為無晶圓廠設計企業(Fabless),芯片生產完全依賴晶圓代工廠。目前行業面臨雙重產能難題:先進制程晶圓代工產能、高端封裝產能同步緊缺,且成熟制程產能也即將進入供給緊張階段。下文將細分維度拆解行業產能現狀。
3nm和2nm晶圓代工產能
目前英特爾、三星、臺積電均在加碼布局2nm先進制程,該制程代表當前商業化頂尖芯片制造技術,整體市場仍處于發展初期。與此同時,3nm制程已實現商業化量產一段時間,是現階段高端芯片的最優制程選擇,但全球3nm晶圓代工產能缺口十分突出。
市場研究機構集邦咨詢(TrendForce)預測,2025年末至2026年,AI芯片將從4nm制程向3nm制程迭代;而高端智能手機、PC處理器尚未大規模切換至2nm下一代制程。制程迭代節奏差異,導致市場需求高度集中于3nm工藝。
集邦咨詢指出:“當前3nm先進制程產能由臺積電主導,產能供給持續緊張,已成為全球科技巨頭競相爭奪的稀缺生產資源。”AMD、蘋果、博通、英偉達等芯片設計企業,均在爭相向臺積電爭取更多3nm產能配額。
以蘋果為例,公司近期財報表現亮眼,新款iPhone 17市場需求旺盛。該機型搭載臺積電3nm工藝制造的系統級芯片(SoC),集成各類處理功能。KeyBanc Capital Markets分析師John Vinh在研究報告中提及:“蘋果管理層表示3月上市的iPhone 17銷量增速強勁,但本季度產品供給仍受制約,產能瓶頸集中在iPhone自研SoC所用的臺積電3nm先進制程,而非存儲芯片;預計6月所在的第三財季,產能限制將轉移至Mac mini、Studio、Neo等Mac產品線。”
為緩解供需矛盾,臺積電正加速新建3nm晶圓廠擴充產能。集邦咨詢分析稱:“從供給端來看,三星、英特爾的3nm代工業務規模仍落后于臺積電。加之芯片設計方案通常需1-3年定版固化,短期內行業將形成臺積電一家獨大的單一供應格局。
成熟制程:產能利用率高位運行,價格上行
結合集邦咨詢監測數據,全球成熟制程晶圓代工呈現以下發展趨勢:
產能利用率方面,2026年全球十大晶圓代工廠200mm晶圓平均產能利用率預計接近90%,2027年上半年將維持在80%以上的高位,多家代工廠已上調200mm晶圓產品報價。
產能擴張方面,12英寸成熟制程的產能擴張主要由國內晶圓廠推動,其他地區擴產節奏相對平緩。
行業格局方面,臺積電計劃縮減12英寸成熟制程產能,該舉措或將推動行業訂單重新分配,為二線晶圓代工廠提供漲價窗口期。
先進封裝:CoWoS產能供不應求
臺積電早前研發推出2.5D先進封裝技術——晶圓基板上芯片封裝(CoWoS),該技術可將多顆異構復雜芯片集成至同一封裝內部。受AI產業爆發帶動,臺積電CoWoS封裝產能需求大幅暴漲。
集邦咨詢表示:“盡管臺積電持續擴產,但2023年至今CoWoS產能始終供不應求,倒逼客戶尋求外部替代產能。”第三方封測廠商(OSAT)如日月光(SPIL)、安靠(Amkor)承接溢出訂單,充分受益于行業供需缺口;同時英特爾嵌入式多芯片互連橋接(EMIB)、扇出型晶圓級封裝(FOEB)等替代封裝技術逐步獲得市場認可,英特爾也依托本土制造優勢持續推廣自研EMIB技術。
集邦咨詢預測,伴隨臺積電計劃2027年前將CoWoS產能提升60%以上,疊加訂單分流效應,2.5D封裝產能緊缺局面將于2027年逐步緩解。
技術研判:臺積電暫緩布局高NA EUV光刻技術的原因
2018年,臺積電率先實現7nm制程商業化量產,2019年迭代推出改良版7nm工藝N7+,首次引入極紫外光刻技術(EUV)。EUV是當前頂尖芯片制造的核心工藝,全球僅荷蘭ASML可供應EUV設備。現階段主流商用EUV設備數值孔徑(NA)為0.33,光源波長13.5nm,光刻分辨率可達13nm。
截至目前,臺積電2nm先進制程仍沿用0.33 NA低數值孔徑EUV設備。根據臺積電最新技術路線圖,公司工藝研發周期已延長至2029年,規劃在2029年推出1.3nm A13制程。行業普遍認為,A13制程研發難度、制造成本極高,適配ASML下一代0.55 NA高數值孔徑EUV設備(分辨率8nm)更為合理,且高NA EUV設備已進入研發交付階段。但臺積電明確表示,短期內(含A13制程)不會采用高NA EUV技術,將持續沿用現有0.33 NA EUV設備,核心原因主要有四點:
最大化盤活現有設備資產
臺積電及英特爾、三星等頭部晶圓廠,均傾向于延長現有生產設備使用壽命。廠商計劃依托0.33 NA EUV設備持續迭代優化工藝,壓縮制程成本、縮小芯片特征尺寸,目前技術評估顯示,該設備可支撐臺積電完成2029年A13制程的研發量產,待現有技術觸達性能瓶頸后,再評估更換新一代設備。
高NA EUV設備采購成本高昂
EUV設備造價極其昂貴,一臺0.33 NA低數值孔徑EUV設備起步價達1.8億美元,而高NA EUV設備單價高達4億美元,設備采購、運維成本進一步抬升,大幅增加企業資本開支壓力。
適配性不足,拼接工藝存在弊端
高NA EUV設備搭載變形鏡頭,具備非對稱縮放能力,單方向縮放比例分別為4倍、8倍,曝光面積較現有設備縮減一半,更適用于微型芯片制程加工。但當前AMD、英偉達等臺積電核心客戶主打大尺寸AI芯片,使用高NA設備需采用掩模拼接工藝,該工藝復雜度高、生產成本高,且行業光刻廠商普遍規避此類加工方式。反觀低NA EUV設備,可完美適配當前及未來大尺寸AI芯片生產需求。
未來技術路線尚未定型
臺積電不排除十年內布局高NA EUV技術的可能性,但暫無明確落地規劃。同時半導體行業仍在探索多元下一代光刻技術:ASML正在研發造價高達10億美元的超高數值孔徑EUV(hyper-NA EUV);Blue-X技術工作組攻關3.1nm波長光刻技術,延續摩爾定律;此外X射線光刻技術也處于研發測試階段,行業下一代主流光刻技術尚未定論。
供應鏈擴容:新增中介層供應商及印度半導體項目
新加坡VSMC入局先進封裝中介層市場
據《臺北時報》報道,新加坡新建晶圓制造合資企業VisionPower Semiconductor Manufacturing Co. (VSMC) 將切入先進封裝中介層賽道,且獲得臺積電技術授權。
VSMC為300mm晶圓廠,由中國臺灣晶圓代工廠商先鋒國際半導體(VIS)與荷蘭半導體企業恩智浦(NXP)合資設立,其中VIS持股60%,恩智浦持股40%;而臺積電持有VIS 27.55%股份,形成技術傳導鏈路。該廠2024年宣布成立,初期規劃量產混合信號芯片、電源管理芯片及模擬芯片。
現階段VSMC持續拓展產品矩陣,由臺積電向VIS授權中介層技術,再由VIS完成技術轉接,助力VSMC量產30nm、40nm先進封裝中介層,項目預計2027年正式投產。
印度落地氮化鎵晶圓廠與封測廠
印度政府依托本土半導體扶持計劃(ISM),最新批復兩項半導體產業項目,涵蓋印度首座商用氮化鎵(GaN)Mini/Micro-LED顯示芯片工廠、一座半導體封裝測試工廠,兩大項目將獨立組建企業運營。
本次獲批項目選址古吉拉特邦,總投資額393.6億盧比(約4.677億美元)。截至目前,印度ISM計劃累計批復12個半導體項目,總投資規模達1.64萬億盧比(約194.8億美元)。
第一個項目由Crystal Matrix Ltd. (CML) 承建,落地古吉拉特邦多萊拉市,打造化合物半導體一體化工廠,主營Mini/Micro-LED顯示模塊,同時提供6英寸氮化鎵外延代工服務。工廠規劃年產能:Mini/Micro-LED顯示面板72000平方米,氮化鎵外延RGB晶圓24000片。
第二個項目歸屬Suchi Semicon Pte. Ltd. (SSPL),選址古吉拉特邦蘇拉特市,建設外包半導體組裝測試工廠(OSAT),專注分立半導體器件封裝業務。
氮化鎵市場格局
全球氮化鎵功率半導體市場熱度高漲、競爭激烈。據Yole Group統計,2023-2024年全球氮化鎵器件市場份額排名清晰:中國英諾賽科(Innoscience)以30%的市占率穩居榜首;美國納維塔斯(Navitas)、Power Integrations、EPC分別占比17%、15.2%、13.5%;德國英飛凌占比11.2%;此外瑞薩電子、德州儀器等企業也持續布局賽道,搶占市場份額。
行業頭部企業英飛凌與英諾賽科深陷專利侵權糾紛,且近期接連公布司法裁定結果,雙方均宣稱勝訴,引發行業認知混亂,關鍵案件進展如下:
美國ITC專利訴訟
5月7日,英飛凌發布官方聲明:美國國際貿易委員會(ITC)合議庭維持2025年12月初審裁定,認定英諾賽科侵犯其一項氮化鎵技術專利,下達產品進口及銷售禁令,該裁定需經過美國總統60天審查周期后方可正式生效。
5月8日,英諾賽科同步公布ITC最終裁定:在第337-TA-1414號調查中,公司現有氮化鎵功率器件未侵犯英飛凌相關專利,可無限制進出口、銷售美國市場。ITC明確確認英諾賽科改版產品規避專利侵權,同時判定英飛凌一項專利(專利號:9,899,481)中4項權利要求無效;僅該專利剩余2項有效侵權權利要求,僅適用于英諾賽科已停產下架的舊款產品,進口禁令對公司現有美國業務無實質影響。英諾賽科表示,將持續向全球客戶供貨,且已向美國專利商標局申請剩余權利要求復審,預判最終判定仍為無效。
德國本土專利訴訟
英飛凌向德國慕尼黑第一地方法院提起訴訟,指控英諾賽科侵犯其三項發明專利、一項實用新型專利。2025年8月,法院已判定第一項專利侵權成立,剩余專利案件定于2026年6月開庭審理。
2026年第一季度全球芯片銷售額
依托人工智能產業強勁需求,全球半導體市場銷售額創下增速新高。歐洲半導體行業協會(ESIA)援引世界半導體貿易統計組織(WSTS)數據指出:2026年第一季度,全球半導體市場銷售額達2985.5億美元,同比增幅79.2%。
從細分品類來看,市場增長由存儲、邏輯、微控、模擬芯片共同驅動:MOS存儲器同比增長236.4%,邏輯芯片同比增長40.1%,MOS微芯片同比增長18.8%,模擬芯片同比增長14.9%。下游數據中心、AI算力、云計算、汽車電子的旺盛需求,是行業高增長的核心驅動力。
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