全球晶圆厂扩张加速,2029年前多座新Fab投产,中国在存储与EUV领域持续推进

全球半导体制造投资持续升温,GlobalFoundries将在美国新建两座晶圆厂,2029年首座投产;应用材料投入50亿美元建EPIC研发中心;中国企业在DDR5服务器内存与EUV光源领域取得阶段性进...

半导体/芯片

全球晶圆制造产能扩张正进入新一轮高峰期。根据行业数据,2029年全球300mm晶圆厂设备支出预计达2270亿美元,较2024年的1040亿美元增长超117%,年复合增长率维持在12%以上。这一趋势背后是AI算力需求激增、地缘政治推动的供应链本地化,以及先进封装与新材料技术迭代的共同驱动。

美国方面,GlobalFoundries(格罗方德)宣布将依据美日联合倡议,在纽约马耳他(Malta)运营两座全新晶圆厂,总投资规模最高达210亿美元。首座工厂计划于2029年投产,聚焦成熟制程与FD-SOI(全耗尽型绝缘体上硅)技术路线,后者被明确列为“物理AI”(Physical AI)芯片的关键工艺平台。FD-SOI因低功耗、高射频性能及对工艺偏差不敏感等特性,近年来在边缘AI、汽车电子和物联网芯片中获得越来越多关注。

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与此同时,设备巨头应用材料(Applied Materials)在硅谷启用其50亿美元打造的EPIC Center——一座占地60万平方英尺的半导体工艺与设备联合研发基地。该中心将集中攻关原子层沉积(ALD)、薄膜沉积、刻蚀及计量检测等核心环节的技术瓶颈,目标是支撑2纳米及以下节点的量产落地。值得注意的是,EPIC并非单纯设备测试场,而是强调“工艺-设备-材料”三位一体协同开发模式,反映出产业界对系统级创新的重视程度日益提升。

在功率半导体领域,英飞凌(Infineon)与Wolfspeed达成多年期200mm碳化硅(SiC)晶圆供应协议,标志着车规级SiC器件供应链进一步稳固。SiC作为高压、高温场景下的关键材料,其晶圆尺寸从150mm向200mm过渡可显著降低单芯片成本,是行业降本增效的重要路径。

先进封装成为本轮扩产中的另一条主线。日立旗下尼康(Nikon)推出新型无掩模光刻系统,专为先进封装设计,支持最大面板尺寸达72片/小时,线宽与间距分辨率可达1.5微米,较前代提升40%吞吐效率。该设备适用于重布线层(RDL)图案化及大尺寸基板加工,预计2027年4月交付。封装环节的设备升级,直接服务于HBM(高带宽内存)、Chiplet等高密度集成方案的落地。

测试环节亦同步强化:FormFactor与泰瑞达(Teradyne)宣布联合开发面向HBM、先进封装、硅光子及高性能计算(HPC)的测试技术,并由泰瑞达注资3亿美元入股FormFactor。此外,泰瑞达还推出专为边缘AI芯片设计的新型测试平台,以应对低功耗、小尺寸、高并发推理场景下的测试挑战。

台湾封测龙头日月光(ASE)则在其PowerSiP平台中引入垂直集成3D封装方案,将电压调节模块(VRM)直接集成至AI处理器附近,使寄生走线损耗降低50%以上,显著提升数据中心与HPC系统的电源效率。该方案已在部分客户中进入试产阶段。

中国厂商在多个细分方向持续推进技术追赶长鑫存储(CXMT)计划于2024年底前推出采用4F²单元结构的DDR5服务器RDIMM产品。4F²结构通过优化晶体管布局,在同等面积下提升存储密度约20%,有望改善制造成本结构。不过,CXMT尚未披露该产品的良率、量产规模及实际成本竞争力,其能否真正缩小与三星、美光在DRAM领域的差距仍有待观察。

在更上游的光刻环节,朗道思科(Langdao Silex)发布一款国产EUV光源原型机,宣称核心部件国产化率达90%该光源输出功率超过15瓦,虽远低于ASML商用EUV设备所需的250瓦以上稳定输出,但已达到实验室验证门槛。业内普遍认为,实现EUV光源的工程化与量产仍需3至5年时间,当前阶段仍处于技术验证与关键子系统攻关阶段。

除制造端外,设计与架构创新亦同步活跃。华为在上海举办的麒麟芯片技术交流会上首次公开“逻辑折叠”三维设计技术细节,该技术通过重构晶体管堆叠逻辑关系,在不依赖传统几何微缩的前提下提升密度与性能。麒麟9050系列已应用该技术,华为将其归纳为“韬定律”——以“时间缩微”替代“几何缩微”,探索后摩尔时代的可行路径。该思路与业界近年提出的GAA(环绕栅极)、CFET(互补场效应晶体管)等结构演进方向形成呼应。

国内初创企业也在AI芯片架构层面寻求突破。算苗科技(SuanMiao Tech)完成Pre-A2轮及A轮融资,累计融资近20亿元,资金将用于3DTokenPU大模型算力芯片的研发与量产。该公司首创3DTokenPU架构,第一代芯片已完成流片,计划2025年进入量产阶段。该架构强调在3D堆叠结构中实现Token级并行处理,旨在缓解大模型训练中的显存墙与通信瓶颈问题。

此外,中科院背景团队主导的“Chip 2025中国芯片科学十大进展”近期公布,涵盖二维半导体材料、全光语义生成芯片、原子层键合、6G光电融合收发芯片等多个前沿方向,反映出基础研究正逐步向产业化延伸。

需要指出的是,尽管全球扩产热情高涨,但结构性分化明显:先进制程(≤7nm)仍高度集中于台积电、三星与英特尔;成熟制程(28nm及以上)成为各国本土化部署重点;而存储、功率、模拟与传感器等“非前沿”领域,则成为后发国家实现技术突围的关键战场。

短期来看,2026–2029年将是全球新增晶圆产能集中释放窗口期。随着GlobalFoundries、TI、ST等厂商的新厂陆续投产,叠加中国在存储与特色工艺领域的持续投入,全球半导体制造格局或将迎来一次实质性调整。但真正的技术壁垒,仍取决于材料、设备与EDA工具的自主可控程度,而非单纯产能数字的增长。