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1、版權歸屬 上海嘉世營銷咨詢有限公司晶圓制造行業簡析報告商業合作/內容轉載/更多報告01.晶圓是半導體制造中的關鍵步驟數據來源：公開數據整理；嘉世咨詢研究結論；圖源網絡晶圓是半導體器件的基礎材料，晶圓代工是半導體產業中極為重要的環節，專門負責晶圓制造，為芯片設計公司提供晶圓代工服務。半導體產業在前期只有垂直整合一種經營模式，包括從半導體設計、制造、測試到最終銷售的全部環節。隨著行業分工的不斷深化，臺積電的設立意味著半導體設計及制造業務的分離，晶圓代工模式正式成立。同時，專門從事IC芯片設計的無晶圓廠模式也成立了。半導體產業的企業經營模式晶圓代工工藝流程 序號項目模式1垂直整合模式(IDM模式)涵

2、蓋芯片設計、晶國制造、封裝測試以及后續的產品銷售等環節2晶國代工模式(Foundry模式)不涵蓋芯片設計環節，專門負責晶圓制造，為芯片產品公司提供晶圓代工服務3無晶圖廠模式(Fabless模式)不涵蓋晶圓制造環節和封裝測試環節，專門負責芯片設計和后續的產品銷售，將晶圓制造和封裝測試外包給專業的晶圓制造、封測企業前期處理掩模版制作圓形轉移功能實現檢測入庫硅片清洗熱氧化光刻（涂膠、曝光、顯影）刻蝕（干法、濕法）去膠離子注入、退火擴散化學氣相沉積物理氣相沉積化學機械研磨晶圓測試包裝入庫根據設計需求多次循環02.硅片為晶圓制造的基底材料數據來源：公開數據整理；嘉世咨詢研究結論；圖源網絡在半導體產業鏈中

3、，半導體材料位于制造環節上游，和半導體設備一起構成了制造環節的核心上游供應鏈，不同于其他行業材料，半導體材料是電子級材料，對精度純度等都有更為嚴格。半導體材料主要分為晶圓制造材料和封裝材料，其中晶圓制造材料中，硅片為晶圓制造基底材料。根據SEMI數據，2021年全球晶圓制造材料中，硅片占比最高為35%。半導體材料主要細分產品情況硅片尺寸進化史材料類型材料類型主要材料主要用途晶圓制造材料硅片晶圓制造基底材料電子氣體氧化、還原、除雜掩膜版是微電子制造過程中的圖形轉移工具或母版，用于下游電子元器件行業批量復制生產光刻膠將掩膜版上的圖形轉移到硅片上的關鍵材料濕電子化學品微電子、光電子濕法工藝制程中使用

4、的各種電子化工材料CMP材料通過化學反應與物理研磨實現大面積平坦化靶材制備薄膜的元素級材料封裝材料封裝基板保護、支撐、散熱，連接芯片與PCB引線框架保護、支撐，連接芯片與PCB鍵合絲芯片和引線框架、基板間連接線陶瓷封裝體絕緣打包第一代硅片，直徑為25.4毫米，相當于一英寸1960年第二代硅片，直徑增加到76.2毫米，相當于三英寸1975年第三代硅片，直徑達到100毫米，相當于四英寸1981年第四代硅片，直徑擴大到125毫米，相當于五英寸1985年第五代硅片，直徑為150毫米，相當于六英寸1988年第六代硅片，直徑為200毫米，相當于八英寸1995年第七代硅片，直徑為300毫米，相當于十二英寸2

5、001年第八代硅片，直徑為450毫米，相當于十八英寸2017年03.全球晶圓產能持續擴張數據來源：公開數據整理；嘉世咨詢研究結論；圖源網絡2020年以來，缺芯問題困擾半導體產業鏈，諸多芯片制造商宣布建廠擴產；上游晶圓廠擴產火熱，與下游終端需求進入寒冬形成了鮮明對比。2022年年末，全球晶圓總產能為2546萬片/月（等效8英寸，不含光電子和三代半材料），同比增長9.5%，2023年末有望達2783萬片/月。22Q4全球等效8英寸晶圓產能約2630萬片，SEMI預期2023年產能達2900萬片。第三方統計全球晶圓年度產能2020年-2025E全球晶圓年末月產能0%2%4%6%8%10%12%14%

6、05001000150020002500300035002020202120222023E2024E2025E全球晶圓總產能（萬片/月，等效8英寸）YOY75%80%85%90%95%100%0500010000150002000025000300002020Q1 2020Q2 2020Q3 2020Q4 2021Q1 2021Q2 2021Q3 2021Q4 2022Q1 2022Q2 2022Q3 2022Q4產能（萬片，等效8英寸）裝運量（萬片，等效8英寸）鑄造利用率04.中國大陸產能將以遠超行業的速度增長數據來源：公開數據整理；嘉世咨詢研究結論；圖源網絡中國大陸未來3年的產能增速都遠高

7、于其他國家/地區。預計2023-2025年中國大陸自主晶圓產能將同比增長18.8%/19.6%/17.4%。在半導體設備出口管制的影響和美國排他性條款的影響下，外資產能建設趨緩，未來中國大陸的主要增量來自中芯國際4個12英寸晶圓廠的建設和爬坡，以及長存、長鑫的存儲產能提升。各地區產線產能增速 各國晶圓廠自主產能增速 0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%40.0%45.0%中國大陸中國臺灣韓國日本美國歐洲其他202120222023E2024E2025E0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%中國大陸中國臺灣韓國日本美國

8、歐洲其他202120222023E2024E2025E05.晶圓行業的兩大經營模式數據來源：公開數據整理；嘉世咨詢研究結論；圖源網絡晶圓行業分成IDM模式、Pure Foundry模式，IDM與Pure Foundry的產能占比為7:3。頭部存儲公司以IDM模式經營，故IDM模式的產能占比較大。2022年以IDM模式經營的公司產能為1810萬片/月。IDM公司的產能中，63.2%為存儲器公司，28.3%為主營模擬&功率類的公司，僅有8.4%的邏輯芯片產能是以IDM模式生產的，主要是Intel的產能。IDM模式前進過程或有分歧，代工產能供不應求。一方面，大多數功率&模擬公司向大尺寸邁進，TI、I

9、nfineon等大舉新建12英寸fab；另一方面，安森美陸續出售多個晶圓廠，執行fab-lite戰略。預計22-25年IDM和純晶圓廠的產能CAGR分別為8.8%/9.9%。不同類型IDM廠商的產能（按公司主營業務分類）2022年不同經營模式的晶圓產能分布28.9%71.1%Pure FoundryIDM050010001500200025002020202120222023E2024E2025Ememorylogicanalog&power06.晶圓廠投資成本越來越高數據來源：公開數據整理；嘉世咨詢研究結論；圖源網絡根據摩爾定律，約18月集成電路晶體管數量將增加一倍，技術持續發展下集成電路線

10、寬不斷縮小，集成電路的設備投資呈指數級上升趨勢。根據IBS統計，5nm產線的設備投資高達數百億美元，是16/14nm產線投資的兩倍以上，是28nm的四倍左右。為實現高性能計算，調整每個矢量變得越來越困難。芯片設計更加復雜，先進制程的投資額大幅提升，5萬片晶圓的5nm產能設備投資額達到150億美金，相應的帶來生產成本的抬升；此外芯片大尺寸會帶來良率問題。每5萬片晶圓產能的設備投資（百萬美元）不同制程工藝下芯片制造成本NORMALIZED COST/YIELDED MM012345645nm32nm28nm20nm14/16nm7nm5nm050001000015000200002500007.設

11、備占晶圓廠擴產開支的 80%數據來源：公開數據整理；嘉世咨詢研究結論；圖源網絡生產設備是晶圓廠擴產中主要支出投入。據屹唐股份招股說明書，新建晶圓廠資本開支結構中，70%-80%的投資用于設備購買，其中跟芯片制造相關的核心設備又占設備投資的78%-80%。業界頭部廠商的資本開支，對設備行業的訂單狀況有較大影響。新建晶圓廠資本開支結構大環節具體環節對應設備廠房建設:20/-30%設計:2%-7%-土建設地:30%-40%-潔凈室分工:50%-70%機電系統:25%/-35%潔凈室系統:25%-35%設備投資:70%-80%硅片制造:1%/-3%長晶&切磨批設備:2%薄膜沉積設備:18%芯片制造:7

12、8%/-80%光刻設備:17%刻蝕/去膠設備:18%退火/擴散/注入設備:5%工藝控制設備:11%(涂膠4%)清洗/CMP設備:8%其他加工設備:10+%封裝測試:18%/-20%封裝測試:40%-45%CP&FT測試設備:55%-60%08.通過不同測試保持晶圓產品質量數據來源：公開數據整理；嘉世咨詢研究結論；圖源網絡在半導體芯片的生產過程中，FT測試（Final Test）、WAT測試（Wafer Acceptance Test）CP 測試（Chip Probe Test）分別適用于不同生產工藝階段，用于確保晶圓的質量并排除不良產品。WAT測試是在芯片制造過程的早期階段進行的，在晶圓制造完

13、成后而芯片分離和封裝之前，針對晶圓進行測試。CP測試是在晶圓分離成多個芯片之后而芯片封裝之前進行的，在芯片上安裝探針，以在芯片的金屬引腳上執行測試。FT測試是在芯片封裝之后的最終測試階段進行的，封裝后的芯片外觀更接近最終產品，包括封裝、引腳和封裝材料。WAT測試CP測試FT測試激光雷達行業發展趨勢晶圓可接受度測試晶圓級主要是晶圓制造結束后測試(偶爾用于制造過程中)監控工藝穩定性、檢測工藝窗口、判斷晶圓出貨標準測試機+探針臺晶圓測試晶圓級封測工藝前的測試篩選來料良率、減少封裝成本測試機+探針臺成品測試芯片級封測工藝完成后的測試篩選最終出貨芯片產品良率測試機+分揀機09.頭部晶圓廠聚焦12英寸高歌

14、猛進數據來源：公開數據整理；嘉世咨詢研究結論；圖源網絡目前滿產的8、12英寸各有120條和84條，另有17條8英寸線尚處爬坡中；但規劃待建/在建的產線基本以12英寸為主，規劃待建+已在建的12英寸產線合計設計產能超過400萬片/月。頭部晶圓廠擴產也基本以12英寸為主，TSMC致力于擴大全球制造足跡，滿足不同地區客戶需求，除了中國臺灣的本土工廠外，還有美國Arizona P1、與索尼合資的日本熊本Fab23在建。頭部半導體晶圓廠未來主要擴增產線全球各狀態晶圓產線數量分布（條）020406080100120140規劃代建滿產爬坡中在建公司產線產線狀態產線地址規劃產能(萬片/月)預計建成時間制程總投

15、資TSMCFab19 P1(N4)在建美國Arizona Phoenix22024年N4合計400億美元Fab19 P2(N3)規劃待建美國Arizona Phoenix32026年N3Fab23 P1在建日本熊本縣5.52024年底22/28nm、12/16nm 86億美元Fab22.在建中國臺灣高雄/2024年7nm/Fab18 P7-P9在建中國臺灣臺南/陸續建成3nm/SamsungPyeongtaekP4 P6在建韓國Pyeongtaek/陸續建成/100萬億韓元US Fab在建美國Taylor,Texas/2024年/170億美元MicronNew ldaho Fab在建美國Boi

16、se,Idaho/2025年先進DRAM150億美元美國中部Mega fab規劃待建美國紐約Clay/2025年200億美元IntelFab38 P1在建以色列KiryatGat52024年7nm/4nm100億美元Fab52、Fab62在建美國Chandler,Arizona62024年2nm200億美元Ohio Fab1&2在建美國俄亥俄州Ohio52025年底2nm200億美元德國mega-fab規劃待建德國Magdeburg/2027年/170億歐元UMCFab12A P6爬坡中中國臺灣臺南2.752023Q2.28nm及以上30億美元Fab12i P3在建新加坡白沙32024年底22

17、/28nm50億美元中芯國際中芯京城(1期)爬坡中北京102022年底28nm及以上76億美元中芯深圳新廠爬坡中深圳42022年底28nm及以上23.5億美元上海臨港基地在建上海102023年底28nm及以上88.7億美元天津西青工廠在建天津102024年180 28nm75億美元10.五大巨頭擁有全球五成以上晶圓產能數據來源：公開數據整理；嘉世咨詢研究結論；圖源網絡截至2022年底，全球Top5公司合計月產能1304萬片，占全球總產能的51.2%。半導體下行期，存儲企業大幅削減資本開支，Micron預計FY2023年，用于晶圓制造設備的資本開支下降約50%，SKHynix也計劃削減超50%的

18、資本開支，Samsung計劃維持22年的資本開支，但將進行有效減產。2022年全球WFE（晶圓廠設備支出）達950億美元，KLA預計今年將下降20%至750億美元，其中存儲降幅達35%-40%，代工/邏輯下降約10%。全球半導體晶圓產能TOP5（等效8英寸）頭部半導體晶圓廠資本開支變化（億美元）公司名稱總部所在地2021年末產能(萬片/月)2022年末產能(萬片/月)同比變化全球份額占比Samsung韓國405.0 448.4 10.70%17.60%TSMC中國臺灣259.5 287.6 10.80%11.30%SK Hynix韓國198.3 220.5 11.20%8.70%Micron美

19、國201.6 203.6 1.00%8.00%Kioxia/WDC日本134.3 143.3 6.70%5.60%合計1198.8 1303.5 8.70%51.20%050100150200250300350400TSMCSamsungIntelGlobalUMCTISMIC202120222023E11.頭部晶圓企業重點布局美國市場數據來源：公開數據整理；嘉世咨詢研究結論；圖源網絡臺積電在美國亞利桑那州建設晶圓廠，生產采用4納米和3納米工藝的芯片，預計將于2024年和2026年開始大規模生產。投資規模將會超過400億美金。臺積電在中國臺灣建設的3納米及2納米晶圓廠合計將超過10座，以先進制

20、程月產能3萬片晶圓廠投資金額約200億美元估算，總投資金額將超過2000億美元。三星電子為了滿足企業客戶定制芯片的需求，并可能在美國建立新的工廠。三星已經在美國德克薩斯州奧斯汀運營一個代工芯片設施，并且宣布在德克薩斯州泰勒投資170億美元，將于2024年開始用3nm節點進行大批量生產。此外，考慮投資2000億美元在德克薩斯州建立另外11個芯片工廠。臺積電與三星2021年-2023年產能規模20212021年規模年規模20222022年規模年規模20222022產能產能20232023產能產能2021capex2021capex2022capex2022capex2023capex 2023ca

21、pex 臺積電570億美元758億美元1500-1600萬片1年1600-1700萬片1年300億美元363億美元320-360億美元三星代工業務83億美元94億美元-295億美元(含存儲)390億美元(含存儲)390億美元(含存儲)12.2nm引領未來晶圓行業的技術走向數據來源：公開數據整理；嘉世咨詢研究結論；圖源網絡摩爾定律正接近物理極限使得晶體管微型化變得越來越困難，全周圍柵極（GAA）技術為制程突破提供了可行解決方案。從各晶圓廠技術路徑規劃來看，2nm采用GAA成為業內普遍選擇。在GAA晶體管中，柵極材料包圍了晶體管的源和漏，從而提供了更好的電流控制。這可以幫助減少量子隧道效應，從而使

22、得在2nm甚至更小的制程下的芯片制造成為可能。從臺積電、三星、intel的規劃來看，2022-2023年進入3nm節點，2025年進入2nm商業化階段。先進制程技術規劃2018201920202021202220232024202520262027TSMCN7N7+N5N3(2H22)N3EN2FETFinFETFinFETFinFETFinFETFinFETGAADUV/EUVDUVEUVEUVEUVEUV？SamsungN8N7N5N3N2N1.4FETFinFETFinFETFinFETGAA？DUV/EUVDUVEUVEUVEUV？IntelIntel 10Intel 7Intel 4

23、(2H22)Intel 3(2H23)Intel 20AIntel 18AFETFinFETFinFETFinFETFinFETRibbonFET2nd Gen RibbonDUV/EUVDUVDUVEUVEUVEUVHigh-NA EUV13.晶圓行業遭遇四大挑戰數據來源：公開數據整理；嘉世咨詢研究結論；圖源網絡國內晶圓制造與國際水平差距較大01晶圓制造是規模經濟，具有投資大、回報慢的特點，我國與國際技術水平差距較大，發展存在天然門檻。相較于芯片產業鏈中設計業不斷利好政策出臺，晶圓制造環節由于資本支出高、回報周期長受到忽視，導致市場占有率不斷下滑，與國際先進水平差距不斷拉大。晶圓價格下跌明顯

24、02由于全球半導體市場的持續下滑，部分8英寸晶圓的需求轉向12英寸晶圓代工，導致8英寸晶圓代工產能利用率下降。為了維持產能利用率，部分12英寸晶圓代工廠也已開始面向成熟制程進行了價格降低。8英寸晶圓代工產能利用率持續低迷也是導致降價的重要原因之一。國際貿易摩擦03美國聯合日本、荷蘭對中國半導體設備的圍追堵截愈演愈烈，美國發布的出口管制條例，主要限制先進半導體設備。若未來制裁蔓延到用于成熟制程擴產的半導體設備，則中國大陸較多已宣布的項目會延期或停滯，國內晶圓企業訂單增速將大幅下滑。晶圓代工廠的整體需求仍然低迷04盡管人工智能領域的發展為高性能計算市場帶來了一定的增長，但目前全球經濟整體放緩的趨勢

25、影響了各個行業對芯片的需求。這包括消費電子、汽車、通信等領域，它們作為芯片的重要應用領域，需求低迷對晶圓代工廠造成了直接的影響。14.晶圓企業重點關注四大趨勢數據來源：公開數據整理；嘉世咨詢研究結論；圖源網絡先進制程玩家反攻成熟制程01過往，在摩爾定律的驅動下，晶圓廠一直在緊追先進工藝，這場決賽的最后僅剩臺積電、三星和英特爾這幾家。隨著先進制程逐漸逼近極限，現在這些晶圓代工廠開始反攻成熟制程，他們開始紛紛大幅擴產成熟工藝。晶圓企業尋找新的合作伙伴02隨著芯片制造技術的不斷創新和市場對芯片需求的不斷增長，晶圓制造商之間的競爭變得更加激烈。面對巨大的壓力，晶圓廠商紛紛尋找新的合作伙伴來應對挑戰。然

26、而，在全球芯片供應短缺的背景下，選擇合適的合作伙伴變得至關重要?！疤贾泻汀苯o晶圓企業帶來新機會03在模擬IC中是應用驅動工藝平臺的發展。由于模擬工藝是由應用驅動，所以模擬設計公司與晶圓廠的配合比數字芯片更加緊密。晶圓代工廠給芯片設計公司提供創新技術和平臺，幫助他們實現最終應用方案，往更創新的應用去發展，最終實現碳中和目的。細分市場為晶圓企業打開新空間04汽車電子等部分細分市場的高景氣度為晶圓廠尤其是成熟產能為主的晶圓廠提供了機會。尤其看好5G、AIoT和電動車等應用的普及給半導體市場帶來的增長動能，部分晶圓廠將一部分產能轉向車規芯片。本報告為簡版報告，內容均從嘉世咨詢原有完整報告中精煉提取，如需了解詳細內容，請聯系：.本報告中的所有內容，包括但不限于文字報道、照片、影像、插圖、圖表等素材，均受中華人民共和國著作權法、中華人民共和國著作權法實施細則及國際著作權公約的保護。本報告的著作權屬于上海嘉世營銷咨詢有限公司所有，如需轉發、轉載、引用必須在顯著位置標注出處，并且不得對轉載內容進行任何更改。本報告是免費報告，任何機構和個人不得將本報告用于收費為目的經營活動。版權說明版權歸屬 上海嘉世營銷咨詢有限公司