2024年深芯盟晶圆制造（Foundry & IDM）行业调研分析报告

报告概要 深芯盟半导体产业研究部对全球前10晶圆代工厂商、国内晶圆制造企业（涵盖Foundry与IDM）进行统计和分析。本报告主要内容包括全球晶圆代工行业现状、制程工艺演进路线、国内晶圆代工企业分析、晶圆代工未来趋势等做了简要概述，收集了数十家晶圆代工厂商信息，并对其中26家国内公司进行了全方位画像分析。 报告目录 一、晶圆代工行业概况 1.全球市场概况2.国内“北上深”市场概况 二、全球晶圆厂制程工艺演进路线 1.台积电2.三星3.英特尔 三、全球晶圆代工 TOP10 分析 1.中芯国际与台积电对比2.格罗方德3.X-FAB4.晶合集成5.世界先进6.联电7.华虹公司8.力积电9.高塔半导体 四、26 家国内晶圆制造企业画像 六、结语与展望 一、晶圆代工行业概况 晶圆代工（Foundry），指专门从事半导体晶圆生产制造的企业，它们为其他无晶圆厂（Fabless）的芯片设计公司提供晶圆生产服务。 集成器件制造商（IDM），指涵盖了芯片设计、晶圆制造、封装测试以及投向市场销售等全产业链环节的半导体企业。 资料来源：全球信息情报、深芯盟产业研究部整理 进入21世纪，随着半导体与集成电路工艺技术的发展和市场需求的多样化，Fablite（轻晶圆厂）模式应运而生，成为连接设计创新和高效制造的重要模式。这种模式是半导体企业为了减少投资风险，轻资产化的一种策略模式，它结合了IDM和外包晶圆代工的特点。在这种模式下，相关厂商或IDM企业保留了部分自有的生产能力，自主完成关键生产环节，在保证芯片质量和可靠性的前提下，非关键生产环节业务委外加工，因此称作“轻晶圆”模式。 1.全球市场概况 根据集邦咨询机构预测，2023年全球晶圆代工产业营收同比将下滑12.5%至1215亿美元，2023年全球晶圆代工前十大厂商营收为1115.4亿美元，同比减少13.6%。预计2024年全球晶圆代工市场的规模将达到1272.71亿美元。全球晶圆代工代表企业有台积电（TSMC）、三星（Samsung）、英特尔（Intel）、联电（UMC）、格芯（Globalfoundries）、中芯国际（SMIC）等。 2023年，中国大陆芯片产业进入产业周期低谷，晶圆代工行业整体下滑，中芯国际季度产能利用率下滑至70%多，全年营收下滑8.6%。华虹公司的情况类似，营收下滑3.3%。据芯谋研究数据显示，2023年行业营收下滑21%，为114亿美元。 截至2024年8月，在近期公布的财报中，晶圆代工企业迎来了增长的季度。整体来看，该行业在2024年Q2实现了10.2%的环比增长，以及19.6%的同比增长，达到了335亿美元的规模，但仍低于之前的峰值354亿美元。 2.国内“北上深”市场概况 （1）发展现状 中国半导体产业协会数据显示，2023年我国集成电路产业销售规模为12276.9亿元，同比增长2.3%。其中，晶圆制造业实现销售额3874亿元，同比增长0.5%。 2024年在终端产业恢复向好的影响下，中国大陆晶圆代工行业预计12英寸产能将新增约13.5万片/月晶圆，新增产能主要来自12英寸，且集中在上海和广东两地。 以上海为核心的长三角地区系我国集成电路产业基础最扎实、产业链布局最完整、技术积累最丰厚的区域，整体产业规模占全国比约50%。目前，上海已形成完整的集成电路产业链，基本涵盖各类原材料、半导体设备、芯片设计、芯片制造与封装测试，尤以芯片设计、晶圆制造见长，拥有中芯国际、上海华虹、积塔半导体等国内晶圆代工领军企业。 根据《2024年上海集成电路产业发展研究报告》数据显示，2023年上海集成电路产业销售额达3251.9亿元，设计业、制造业、封测业、设备材料业销售规模之比为44:26:15:15，大致推算上海晶圆制造产业规模为845亿元。 以北京为核心的环渤海地区，拥有众多的设计、制造、设备和材料等产业链上下游企业，形成相互支撑、协作发展的格局。北京已形成“北设计、南制造，京津冀协同发展”的产业布局，晶圆制造环节有中芯北方、燕东微等企业。 2022年，北京市经济开发区集成电路产业规模约600亿元，相关集成电路企业约100家。《北京市“十四五”时期高精尖产业发展规划》指出，到2025年，北京集成电路产业将实现营业收入3,000亿元，构建集成电路创新平台、设计、制造、装备四大优势产业。 以深圳为核心的大湾区半导体产业链整体布局不如长三角，尤以芯片设计见长，晶圆制造板块相对薄弱，但最近几年接连投资多个重大项目，正奋力追赶，晶圆制造企业代表有中芯国际深圳、方正微、鹏芯微、比亚迪半导体等企业。 2022年深圳市集成电路产业营收为1608.9亿元，其中晶圆制造业占比仅有1.8%，推算晶圆制造产业规模为29亿元，由于2023年的数据并未公布，难以进一步推算，但近年来，深圳一些集成电路生产线建设项目在不断推进，如华润微等相关项目，对于当地的晶圆制造产业将产生积极的影响。 （2）技术对比 上海的晶圆代工企业在技术研发方面投入较大，中芯国际已实现了14nm制程工艺的量产，并在积极更先进制程的研发；华虹集团在特色工艺方面具有较强优势，提供嵌入式/独立式非易失性存储器、功率器件、模拟与电源管理、逻辑与射频等多元化特色工艺平台的晶圆代工及配套服务。 北京的晶圆代工企业代表，燕东微8英寸晶圆制造能力覆盖90nm及以上工艺节点，并已启动基于成套国产装备的特色工艺12英寸集成电路生产线建设，节点为65nm。赛微电子，聚焦在MEMS（微机电系统）相关的特色工艺晶圆代工，拥有先进完整的MEMS工艺开发技术及晶圆制造技术。 深圳的晶圆代工企业在技术创新方面也取得了一定成果，深圳晶圆代工企业代表，方正微是国内第一批进入6英寸碳化硅器件领域进行制造工艺研究开发的厂商之一，拥有行业领先的工艺制造能力、成熟齐全的工艺品类；鹏芯微向全球客户提供28nm/20nm技术节点 的集成电路晶圆代工及配套服务，具备逻辑电路、电源/模拟、混合信号/射频、图像传感器等多个技术平台的量产能力。 （3）产能及分布 江苏省半导体行业协会的数据表明，截至2023年，中国6英寸及以上的晶圆制造生产线（不包含在建和中试线）共计163条。其中，12英寸的生产线达40条，8英寸的生产线有49条，6英寸的则为77条。 在2023年，中国12英寸晶圆生产线的实际产能约为每月140万片（折合8英寸为每月315万片）；8英寸晶圆生产线的产能约为每月140万片；6英寸晶圆生产线的产能约为每月180万片（折合8英寸为每月101万片）。珠三角区域在晶圆制造领域的起步相对较晚，就产能而言，长三角＞京津环渤海＞珠三角，随着相关项目投建进程的加快，深圳区域的产能将会得到释放。 数据来源：芯谋研究院、深芯盟产业研究部整理 二、全球晶圆厂制程工艺演进路线 制程工艺是指IC内电路与电路之间的距离，制程工艺的趋势是向密集度更高的方向发展。密度更高的IC电路设计，意味着在同样大小面积的IC中，可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。微电子技术的发展与进步，主要是靠工艺技术的不断改进，使得器件的特征尺寸不断缩小，从而集成度不断提高，功耗降低，器件性能得到提高。 芯片制造工艺在1995年以后，从500纳米、350纳米、250纳米、180纳米、150纳米、130纳米、90纳米、65纳米、45纳米、32纳米、28纳米、22纳米、14纳米、10纳米、7纳米、5纳米，到现在全球最先进的3纳米。 根据不同的制程，可以将对应的晶圆代工厂分为四大类： 1）先进制程：≤14nm； 2）中等制程：28nm-45nm； 3）成熟制程：65nm-0.13um； 4）特色工艺：0.25um-0.5um。 在人工智能领域，大量的数据处理需求促使芯片技术不断发展，对晶体管的性能和规模提出了更高要求，成为推动晶圆代工厂不断创新和改进的重要动力。台积电、三星、英特尔三家全球最大的晶圆代工厂已经开始布局未来，旨在为未来数代芯片技术招揽更多的订单，同时为显著提升性能以及大幅缩短定制设计的交付时长营造了条件。 1.台积电 台积电的逻辑制程技术覆盖7nm以下的先进制程以及7nm以上的成熟制程业务，2023年台积电的5纳米的制程工艺成为第一大营收来源，先进制程产品主要用于下游的智能手机及高性能计算业务，主要客户包括苹果、英伟达、AMD、博通、高通、联发科等半导体厂商。 资料来源：台积电 台积电7nm以下先进制程主要分为N7（7nm）、N5（5nm）、N3（3nm），以N3为例，其由多种变体组成，包括基准N3（又名N3B），降低成本的宽松N3E，增强性能和芯片密度的N3P，以及具有更高电压容差的N3X。 据外媒报道，台积电于2024年第二季度开始在中国台湾新竹科学园区宝山地区（新竹县宝山乡）的工厂安装量产N2（2nm）制程的制造设备，计划于2025年第四季度开始量产，月产量约为30,000片晶圆（12英寸晶圆）。此外，新指定为2nm量产基地的高雄工厂，将于2026年（即N2开始量产一年后）开始量产HPC用背面供电技术的“N2P”。 近期，台积电于美国举办的“2024年台积电北美技术论坛”上，首次公开展示了其最前沿的1.6nm制程技术——TSMCA16。与N2P相比，A16芯片密度提升了高达1.10倍，这意味着在相同尺寸的芯片上可以集成更多的晶体管，从而提高芯片的性能和功能。同时，在相同的工作电压下，A16的速度增快8—-10%，这一速度的提升将使得电子产品运行更加流畅，响应更加迅速。而在相同的速度下，其功耗降低15—-20%，这有助于延长电子产品的续航时间，减少能源消耗，A16先进制程预计将于2026年下半年推出。 2.三星 与其他晶圆代工厂类似，三星也是依靠主要的系列工艺节点，从中衍生出许多变体，目前的主节点是SF4（4nm）和SF2（2nm）。 注：E=Early，P=Performance,forSmartphone；X=Extreme,forHPC/AI； A=Automotive,U=Ultr；Z=HPC/AlapplicationwithBSPDN 三星的SF4仍然是FinFET节点，主要应用于智能手机和AI应用之中，SF4P主要针 对智能手机领域，SF4X则针对AI和HPC领域。随着AI需求增长及芯片制程要求提高，三星正在加码先进工艺迭代。GAA（全环绕栅极晶体管）被认为是在更先进工艺制程中替代FinFET（鳍式场效应晶体管）的技术。 三星的GAA工艺已进入量产的第三年，从产量和性能看，该工艺表现出一定的成熟度。基于GAA技术演进，三星计划在2024年下半年量产第二代3nm工艺（SF3），并计划在即将推出的2nm工艺上采用GAA。三星表示，2022年以来，其GAA产量稳步增长，GAA产量有望在未来几年大幅增长。 三星最新公布的两个新工艺节点，分别是SF2Z和SF4U，其中，SF2Z是2nm工艺，采用背面电源输送网络（BSPDN）技术，计划在2027年大规模生产。SF4U则是4nm工艺变体，通过结合光学缩放技术改进功率、性能和面积（PPA），该工艺计划于2025年量产。除此之外，三星对外重申SF1.4（1.4nm）的准备工作进展顺利，正在按计划达成性能和量产目标，预计该工艺将于2027年量产。 3.英特尔 英特尔制程技术的发展按照“四年五个制程节点”的计划稳步推进。目前，Intel7（10nm）和Intel4（7nm）已经完成，Intel3（3nm）、20A（2nm）和18A（1.8nm）将在未来几年推出。 资料来源：英特尔 注：P代表Performance，提升性能的增强版，幅度超过10％；T代表ThroughSilicon，加入TSV硅通孔技术的3D堆叠封装升级版；E代表Extension，也就是功能拓展版本 其中，Intel3已经准备就绪，英特尔近期表示，Intel3的3nm级工艺技术已在俄勒冈州和爱尔兰的工厂进行大批量生产，包括最近推出的Xeon6'SierraFor