德國(guó)要成為歐洲最大半導(dǎo)體生產(chǎn)國(guó)?德國(guó)半導(dǎo)體實(shí)力幾何?
關(guān)鍵詞: 半導(dǎo)體 光刻機(jī) ASML
據(jù)外媒報(bào)道,德國(guó)總理奧拉夫?朔爾茨 (Olaf Scholz) 日前在一次活動(dòng)中表示,由于對(duì)該領(lǐng)域的投資,德國(guó)可能成為歐洲最大的半導(dǎo)體生產(chǎn)國(guó)。
朔爾茨稱,“我們可以創(chuàng)建一個(gè)有助于維護(hù)歐盟穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng),使我們不依賴于其他地區(qū)”。他還表示,德國(guó)當(dāng)局正在加緊努力,以重振該國(guó)半導(dǎo)體制造業(yè),他愿意盡一切可能為該國(guó)半導(dǎo)體相關(guān)新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn),隨著時(shí)間的推移,核心投資將使德國(guó)成為該領(lǐng)域的主要參與者。
目前,英特爾已經(jīng)宣布了在德國(guó)的先進(jìn)制程晶圓廠投資計(jì)劃,而臺(tái)積電據(jù)傳也正與該國(guó)地方當(dāng)局就晶圓廠投資進(jìn)行談判。
路變寬了,對(duì)手也多了
去年底,一場(chǎng)全球汽車產(chǎn)業(yè)的“芯片荒”,折射出半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的諸多問(wèn)題。
因?yàn)殡娮釉亩倘?,德?guó)汽車廠商遭遇嚴(yán)重的產(chǎn)能危機(jī)。最近,媒體報(bào)道,德國(guó)的聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)部長(zhǎng)甚至特意致函臺(tái)灣地區(qū)的“經(jīng)濟(jì)部長(zhǎng)”,希望對(duì)方去和臺(tái)積電說(shuō)情,優(yōu)先為德國(guó)汽車制造商提供芯片產(chǎn)能??梢?jiàn)德國(guó)的半導(dǎo)體廠商和博世、大陸這樣的供應(yīng)商也無(wú)力解決“芯片荒”的問(wèn)題。
汽車芯片短缺的原因很復(fù)雜,但背后指向一個(gè)現(xiàn)狀——在全球芯片產(chǎn)能沒(méi)有大幅提升的時(shí)候,汽車芯片需求的大幅增加,必須要和消費(fèi)電子類芯片拼搶產(chǎn)能。汽車芯片市場(chǎng)正在迎來(lái)一波規(guī)模擴(kuò)張的高速發(fā)展期。
隨著汽車電氣化、智能化趨勢(shì)的到來(lái),汽車上的高性能芯片的需求量暴增,裝載的芯片數(shù)量也在增加。根據(jù)Gartner數(shù)據(jù),2018年汽車半導(dǎo)體的單車價(jià)值為400美元,預(yù)計(jì)到2024年,這一數(shù)字將超過(guò)1000美元。
立足于本國(guó)發(fā)達(dá)的汽車工業(yè),以汽車芯片為主業(yè)的德國(guó)半導(dǎo)體廠商英飛凌將迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。同樣,隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0、新一代網(wǎng)絡(luò)和傳感器組成的現(xiàn)代工廠等投資的增加,德國(guó)整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也將迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。
不過(guò),與此同時(shí),野蠻人已經(jīng)殺到門口,不僅想搶市場(chǎng),同樣還要把企業(yè)也收走。最近傳出三星正打算要收購(gòu)一家汽車半導(dǎo)體公司,荷蘭的恩智浦和德國(guó)的英飛凌都在重點(diǎn)考慮范圍。
恩智浦也好,英飛凌也好,作為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)排名十五以內(nèi)的廠商,之所以還能被同行覬覦,根本原因就在于雙方在體量規(guī)模上的顯著差異。
德國(guó)半導(dǎo)體以及歐洲半導(dǎo)體,在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上存在著明顯的劣勢(shì)。也就是既缺少千億規(guī)模的通信、PC等消費(fèi)級(jí)電子類芯片產(chǎn)品,而在汽車、工業(yè)功率芯片等產(chǎn)品上又沒(méi)有獨(dú)特的利基型產(chǎn)品,仍然只能與美國(guó)、日韓企業(yè)共享模擬芯片市場(chǎng)。
根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù),歐洲半導(dǎo)體的產(chǎn)值只占全球總產(chǎn)值的10%,雖然實(shí)力強(qiáng)勁、技術(shù)領(lǐng)先,但體量不足的短板導(dǎo)致其很容易淪為頭部巨頭們爭(zhēng)相并購(gòu)的新標(biāo)的。比如,2016年,高通以380億美元的天價(jià)收購(gòu)恩智浦(NXP),交易已經(jīng)走到最后一步,因?yàn)榭紤]中國(guó)市場(chǎng)的監(jiān)管審查,才最終告吹。
因此,在當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)變局下,德國(guó)半導(dǎo)體,甚至整個(gè)歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),既迎來(lái)一場(chǎng)新技術(shù)變革帶來(lái)的市場(chǎng)紅利期,又將身處全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)深度競(jìng)合的漩渦之中。
保持耐心,走得穩(wěn)路少摔跤
想要理解德國(guó)半導(dǎo)體今天所遇到的產(chǎn)業(yè)格局的機(jī)遇和挑戰(zhàn),還需要清楚其形成的根源。同德國(guó)AI產(chǎn)業(yè)一樣,德國(guó)半導(dǎo)體的戰(zhàn)略選擇也有著德國(guó)深厚工業(yè)制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)影響。
我們知道,英飛凌正是從德國(guó)的工業(yè)巨頭西門子當(dāng)中獨(dú)立出來(lái),其技術(shù)來(lái)源、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和市場(chǎng)也主要圍繞工業(yè)和汽車制造業(yè)的特點(diǎn),而這些產(chǎn)業(yè)對(duì)半導(dǎo)體芯片的要求是高可靠性、高壽命,同時(shí)也意味著長(zhǎng)開(kāi)發(fā)周期和長(zhǎng)驗(yàn)證周期,也決定了一旦產(chǎn)品獲得領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),將很難被替代。因此,相比較于不斷圍繞“摩爾定律”展開(kāi)激烈搏殺的消費(fèi)端芯片市場(chǎng),德國(guó)半導(dǎo)體能夠在一個(gè)長(zhǎng)周期內(nèi)獲得穩(wěn)步的市場(chǎng)增長(zhǎng)。
當(dāng)然,德國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的這種“穩(wěn)定”特性,其結(jié)果是利弊參半的。由于掌握著垂直行業(yè)的領(lǐng)先技術(shù),像英飛凌這樣就可以在風(fēng)云激蕩的半導(dǎo)體競(jìng)賽中始終立于不敗之地。但是因?yàn)闆](méi)有工業(yè)制造業(yè)以外的消費(fèi)電子的產(chǎn)業(yè)布局,也沒(méi)有在消費(fèi)電子類芯片領(lǐng)域做好產(chǎn)業(yè)投入和人才儲(chǔ)備,使得德國(guó)在近二十年的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展中也還是只有一家“英飛凌”。
盡管沒(méi)有抓住每年數(shù)千億規(guī)模消費(fèi)電子芯片的機(jī)遇,但是德國(guó)半導(dǎo)體在平衡產(chǎn)業(yè)質(zhì)量和發(fā)展速度上面,其成績(jī)無(wú)疑的非常優(yōu)秀的。
和德國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相比,當(dāng)前的中國(guó)同樣也處在新的數(shù)字產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的機(jī)遇期,也有著國(guó)家和地方政府的鼎力支持,同時(shí)面臨著更加復(fù)雜而艱難的全球半導(dǎo)體競(jìng)合的困局。但好的地方是,中國(guó)有著全球最大的芯片消費(fèi)市場(chǎng),有著充裕的產(chǎn)業(yè)資金支持。
因此,從表面上看,中國(guó)在半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈似乎有著同步投入、同時(shí)收獲果實(shí)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。但是,在如今中國(guó)多地曝出的“爛尾”的半導(dǎo)體項(xiàng)目的現(xiàn)實(shí)情況下,德國(guó)半導(dǎo)體選擇的“走穩(wěn)路”所取得的經(jīng)驗(yàn),對(duì)于我國(guó)的半導(dǎo)體發(fā)展,是有積極借鑒意義的。
我們要清楚知道,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需要長(zhǎng)期投入、注重人才和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累的基本邏輯沒(méi)有改變。德國(guó)半導(dǎo)體之所以能保持在核心技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì),離不開(kāi)龐大的工業(yè)積累,比如現(xiàn)在主要的多晶硅提純工藝就是上世紀(jì)50年代西門子提出的工藝基礎(chǔ)上改良而來(lái)的。一旦投入某一半導(dǎo)體材料、設(shè)備制造等基礎(chǔ)領(lǐng)域,最重要就是要保持足夠的耐心,堅(jiān)持長(zhǎng)期主義,才能守住基業(yè)。
只有在關(guān)鍵的核心技術(shù)上面取得領(lǐng)先,才能有更大的話語(yǔ)權(quán),獲得與全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)平等合作的機(jī)會(huì)。
未來(lái),全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)日趨激烈,非市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)因素也會(huì)增加,但好在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的賽程會(huì)足夠長(zhǎng),即使短暫的落后,也不可能再選擇放棄投降。
對(duì)于中國(guó)而言,我們有資本、有人才,更有市場(chǎng),但稀缺的是“耐心”。我們需要的是像德國(guó)半導(dǎo)體一樣,在選定賽道后進(jìn)行一場(chǎng)足夠長(zhǎng)時(shí)間的專注投入,才有可能等到產(chǎn)業(yè)成熟時(shí)的碩果累累。
不容忽視的實(shí)力
市場(chǎng)和補(bǔ)貼政策固然重要,但德國(guó)的“芯”實(shí)力也是不容小覷,不僅擁有英飛凌、博世等IDM大廠,在半導(dǎo)體材料、設(shè)備、EDA以及晶圓制造等領(lǐng)域也都有著不少知名企業(yè)。
IDM廠
?英飛凌
英飛凌可以說(shuō)是土生土長(zhǎng)的德國(guó)企業(yè),于1999年4月1日在德國(guó)慕尼黑正式成立,其前身是西門子集團(tuán)的半導(dǎo)體部門,于1999年獨(dú)立,2000年上市。
作為全球功率半導(dǎo)體的龍頭,英飛凌全球市占率達(dá)到36%,從1992年起就開(kāi)始著手碳化硅的研究,2001年成為全球首家推出碳化硅二極管的廠商,2015年實(shí)現(xiàn)了碳化硅從4英寸轉(zhuǎn)6英寸晶圓的生產(chǎn),2018年通過(guò)收購(gòu) Siltectra 公司獲得了碳化硅晶圓的冷切割技術(shù)。
官網(wǎng)消息顯示,目前,英飛凌已向3,000多家客戶提供基于碳化硅的半導(dǎo)體產(chǎn)品,計(jì)劃到本世紀(jì)20年代中期,將碳化硅功率半導(dǎo)體的銷售額提升至10億美元。同時(shí),氮化鎵市場(chǎng)預(yù)計(jì)也將迎來(lái)激增,從2020年的4,700萬(wàn)美元增至2025年的8.01億美元。
據(jù)了解,2022年英飛凌計(jì)劃增加50%投資以應(yīng)對(duì)全球半導(dǎo)體需求的增長(zhǎng),此外,為了擴(kuò)大第三代半導(dǎo)體產(chǎn)能,英飛凌還將持續(xù)為第三代半導(dǎo)體業(yè)務(wù)注資,除了投資超過(guò)20億歐元(合計(jì)約144億人民幣)擴(kuò)大SiC 和 GaN的產(chǎn)能外,還將在未來(lái)幾年把奧地利菲拉赫的6英寸、8英寸硅基半導(dǎo)體生產(chǎn)線改造為第三代半導(dǎo)體生產(chǎn)線。
?博世
成立于1886年的博世是全球第一大汽車技術(shù)供應(yīng)商,同時(shí)也是全球MEMS傳感器王者,市場(chǎng)份額占比約高達(dá)22.1%,其MEMS傳感器主要應(yīng)用于消費(fèi)電子,汽車,物聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)電子等行業(yè)。
在缺芯的影響下,近幾年,博世一直在加緊擴(kuò)產(chǎn)動(dòng)作。2021年6月,博世耗資 10 億歐元 (約 12 億美元)打造的德累斯頓 12 英寸新工廠開(kāi)業(yè),該工廠主要生產(chǎn)電動(dòng)工具的芯片和車用芯片。2021年10月,博世再次宣布將斥資超4億歐元,其中大部分資金用于擴(kuò)建德累斯頓工廠,5000萬(wàn)歐元用于擴(kuò)大羅伊特林根工廠的規(guī)模,另外還將在馬來(lái)西亞檳城州建立一個(gè)半導(dǎo)體測(cè)試中心。
今年2月,博世發(fā)布聲明稱,為了應(yīng)對(duì)全球持續(xù)的芯片短缺,公司將追加投資2.5億歐元,用于擴(kuò)建其位于德國(guó)羅伊特林根工廠的芯片生產(chǎn)設(shè)施,新生產(chǎn)設(shè)施預(yù)計(jì)于2025年投入使用。
?恩智浦
恩智浦雖然是荷蘭企業(yè),但其在德國(guó)有7個(gè)辦事處,位于博布林根(Boeblingen)、卡爾斯魯厄(Karlsruhe)、紐倫堡(Nuremberg)和威斯巴登(Wiesbaden)等,主要開(kāi)發(fā)半導(dǎo)體和系統(tǒng)解決方案。
其中,德累斯頓、漢堡和慕尼黑的卓越中心專注于恩智浦?jǐn)?shù)項(xiàng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的研發(fā)和設(shè)計(jì),包括連接、支付和移動(dòng)以及車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)、雷達(dá)和安全。首席技術(shù)官辦公室位于漢堡和慕尼黑辦事處,專注于為自動(dòng)駕駛、網(wǎng)絡(luò)安全和Industry 4.0開(kāi)發(fā)安全可靠的解決方案。
晶圓制造企業(yè)
?X-fab
X-fab總部位于德國(guó)愛(ài)爾福特,是世界最大的模擬混合信號(hào)集成電路代工企業(yè),專注于汽車、工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用等領(lǐng)域,在德國(guó)(3個(gè))、法國(guó)(1個(gè))、馬來(lái)西亞(1個(gè))和美國(guó)(1個(gè))擁有六個(gè)晶圓制造基地,總產(chǎn)能約為每月 100,000 片 200 毫米等效晶圓 (WSPM)。
其中,德國(guó)愛(ài)爾福特廠主要生產(chǎn)模塊化 1.0 μm、0.8 μm 和 0.6 μm CMOS 混合信號(hào)工藝(模擬、高壓、EEPROM、EPROM、RF 和線性),每月產(chǎn)能達(dá)12,000 個(gè)8英寸等效晶圓;德國(guó)德累斯頓主要進(jìn)行350nm超高壓CMOS工藝(XU035)、350 nm 模擬/混合信號(hào) CMOS 工藝 (XH035)、0.6 μm 模擬/混合信號(hào) CMOS 工藝等,每月可生產(chǎn)8,000 個(gè) 8 英寸等效晶圓;德國(guó)伊策霍主要生產(chǎn)物理傳感器、MOEMS、RF-MEMS、晶圓級(jí)封裝等。
?格芯
德國(guó)也是芯片代工大廠格芯最重要的研發(fā)中心之一。格芯是由AMD拆分而來(lái)、與阿聯(lián)酋阿布扎比先進(jìn)技術(shù)投資公司(ATIC)和穆巴達(dá)拉發(fā)展公司(Mubadala)聯(lián)合投資成立的半導(dǎo)體制造企業(yè)。當(dāng)年在收購(gòu)交易達(dá)成之后,AMD就將包括德國(guó)德累斯頓兩座晶圓廠在內(nèi)的所有芯片制造設(shè)備都將移交給格芯。
據(jù)介紹,格芯位于德國(guó)德累斯頓的工廠占地 364,512 平方公尺的晶圓廠,是由原 AMD 最早的晶圓廠 Fab 36 和 Fab 38 合并而來(lái),格芯成立之后,改名為 Fab 1 Module 1 廠區(qū)。之后,附近的原 AMD Fab 30 也合并至 Fab 1,并改名為 Module 2 廠區(qū)。
此前,也有消息稱臺(tái)積電將在德國(guó)建廠,雖然目前還未“定音”,但在2021年12月,臺(tái)積電負(fù)責(zé)歐亞業(yè)務(wù)的高級(jí)副總裁何麗梅(Lora Ho)表示,正在與德國(guó)政府就臺(tái)積電在德國(guó)建立工廠的可能性進(jìn)行初步接洽。此外,早在去年7月,臺(tái)積電董事長(zhǎng)劉德音就曾對(duì)股東們表示,正考慮在德國(guó)設(shè)立芯片制造廠,但目前屬于早期研討階段。由此來(lái)看,臺(tái)積電在德國(guó)建廠也是極有可能的。
芯片設(shè)計(jì)工具
?西門子(EDA)
自1999年英飛凌單飛后,西門子并未退出半導(dǎo)體行業(yè),轉(zhuǎn)而攻向了EDA芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域。2016年,西門子以45億美元收購(gòu)全球第三大EDA設(shè)計(jì)公司Mentor,此后西門子陸續(xù)收購(gòu)了Avatar、Ultrasonic、OneSpin以及Fractal等多家與芯片設(shè)計(jì)相關(guān)的公司,補(bǔ)全了在布局布線技術(shù)、fab-to-field工廠現(xiàn)場(chǎng)分析能力、集成電路完整性驗(yàn)證解決方案以及幫助客戶驗(yàn)證IP模塊和設(shè)計(jì)方面的能力。
通過(guò)持續(xù)不斷的收購(gòu),西門子正在完成以Mentor為基礎(chǔ),以其他軟件工具為補(bǔ)充的集成電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái),延續(xù)在全球數(shù)字化工業(yè)軟件領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。
半導(dǎo)體設(shè)備
?ASML
作為全球光刻龍頭的ASML在德國(guó)也有工廠,今年年初,ASML位于德國(guó)柏林的工廠發(fā)生火宅還引起了人們對(duì)光刻機(jī)供應(yīng)問(wèn)題的擔(dān)憂。據(jù)了解,該工廠是ASML于2020年收購(gòu)的Berliner Glas公司,主要生產(chǎn)用于在硅晶圓上打印圖形的光刻系統(tǒng)的零部件,如晶圓臺(tái)、光罩盤和反射鏡模塊等。
?Aixtron
Aixtron是德國(guó)沉積設(shè)備制造商,成立于 1983 年,總部位于德國(guó)黑措根拉特(亞琛市地區(qū)),在亞洲、美國(guó)和歐洲設(shè)有子公司和代表處,產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于制造基于化合物或有機(jī)半導(dǎo)體材料的電子和光電應(yīng)用的高性能組件。
?通快
通快光電器件是全球垂直腔面激光發(fā)射器 (VCSEL)和激光二極管(PD)解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者,同時(shí)也是目前全球?yàn)閿?shù)不多能夠供應(yīng) EUV 光刻用激光放大器的廠商。據(jù)了解,通快成立于1923年, 致力為機(jī)床、激光、電子及光通信和消費(fèi)電子領(lǐng)域提供制造解決方案,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于眾多工業(yè)及消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)。
半導(dǎo)體材料
?Siltronic
Siltronic是德國(guó)硅晶圓制造商,總部位于慕尼黑,今年年初,因未能獲得德國(guó)政府批準(zhǔn),其被環(huán)球晶圓收購(gòu)的計(jì)劃破裂。據(jù)介紹,Siltronic擁有300mm超純硅晶圓的制造能力,同時(shí)也是最早掌握300mm硅晶圓生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)之一,目前主要產(chǎn)能分布于德國(guó),美國(guó)和新加坡。
其中,博格豪森生產(chǎn)基地是 Siltronic 最大的生產(chǎn)基地,也是研發(fā)部門的所在地,能夠?yàn)槭澜绺鞯氐目蛻糁圃熘睆礁哌_(dá) 300 毫米的硅片,是 Siltronic 唯一一家生產(chǎn)直徑高達(dá) 150 毫米的拋光、外延和非拋光晶圓 (CLE 晶圓) 的工廠。
此外,對(duì)于德國(guó)另一個(gè)弗賴貝格生產(chǎn)基地,Siltronic致力于將其打造成為世界上最先進(jìn)、最前沿的 300 毫米單晶和 300 毫米晶圓生產(chǎn)線之一。
?SiCrystal
德國(guó)SiCrystal公司是世界領(lǐng)先的碳化硅襯底生產(chǎn)商,于2009年被日本羅姆公司收購(gòu),其生產(chǎn)的碳化硅襯底主要供應(yīng)羅姆公司生產(chǎn)各種碳化硅器件。
?巴斯夫
巴斯夫是世界最大的化工企業(yè)之一,旗下的功能材料部門負(fù)責(zé)提供半導(dǎo)體清潔,腐蝕和光刻產(chǎn)品,其在全球80多個(gè)國(guó)家都擁有生產(chǎn)基地,在制造符合半導(dǎo)體公司所需的高純度電子級(jí)化學(xué)品(硫酸、氨水)材料規(guī)格與配方領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位,與臺(tái)積電、聯(lián)發(fā)科等為合作企業(yè)。
?林德氣體
德國(guó)的林德集團(tuán)一直以來(lái)都是電子氣體領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊,林德氣體作為林德集團(tuán)內(nèi)的主要部門,能提供半導(dǎo)體、顯示屏、太陽(yáng)能和LED等四大領(lǐng)域所需的大宗氣體(氧、氮、氫、氦)和ESG(電子級(jí)特種氣體),與空氣化工、液化空氣被稱為“全球工業(yè)氣體三巨頭”。
?蔡司
蔡司是半導(dǎo)體制造、技術(shù)、半導(dǎo)體光掩模技術(shù)的主流供應(yīng)商,也是ASML目前唯一能選擇的鏡頭供應(yīng)商。2016年11月,ASML以10億歐元現(xiàn)金收購(gòu)德國(guó)卡爾蔡司旗下蔡司半導(dǎo)體有限公司的24.9%股權(quán),以強(qiáng)化雙方在半導(dǎo)體光刻技術(shù)方面的合作,發(fā)展下一代EUV光刻系統(tǒng)。
