芯片制造，應(yīng)該是當前最具科技含量的產(chǎn)業(yè)之一了。而把砂子，通過上百道工序，最終變成芯片，可以說是真正凝聚著人類最前端的技術(shù)結(jié)晶。而建立一個晶圓廠，不僅需要漫長的工期，先進的技術(shù)，還需要大量的資金，可以稱之為真正的“燒錢游戲”。那么問題就來了，建立一個晶圓廠，究竟需要多少錢?我們知道，從作為原料的沙子，到最后成品的芯片，是一條非常漫長的產(chǎn)業(yè)鏈。而晶圓廠，最終從事的工序，主要就是將IC設(shè)計企業(yè)設(shè)計好的芯片，刻畫到晶圓上，最終成為一塊一塊加工好的晶圓，再切割成Die裸芯片。這一個過程，也稱之為前道工序，這里至少有8個關(guān)鍵流程，分別是擴散、薄膜沉積、光刻、刻蝕、離子注入、CMP拋光、金屬化、測試。
很多人理解的是，晶圓廠所需要的資金，更多的是在這些設(shè)備上，比如光刻機、刻蝕機等。但事實上，設(shè)備成本，其實只占整個晶圓廠成本的60%左右。在晶圓廠建設(shè)的所有成本中，土建等至少也占到40%左右。一家大型的晶圓廠，會根據(jù)不同的工作類型，分為不同的工作區(qū)域，而不同的工作區(qū)域，對環(huán)境等的要求又是完全不一樣的。而晶圓廠中，除了技術(shù)過硬，環(huán)境保證與制造同樣重要。比如為了控制制造過程中不能接受的沾污，半導體產(chǎn)業(yè)開發(fā)、使用了凈化間，或者叫無塵間，他們的級別比手術(shù)室還要嚴格10倍。
而為了搞定這個無塵間，需要用超級潔凈空氣將芯片與外界環(huán)境隔離，它會在所有的出入口中，所有的與外連接的地方，裝上各種各樣的濾網(wǎng)，對外來風氣進行處理。而任何無塵間，只要人的參與過多，就一定會產(chǎn)生污染，人可以說是無塵間最大的污染來源，所以晶圓廠，一般都會想辦法提高自動化與機械化減少人員參與，這也涉及到機房的各種布局、建設(shè)、改造等，這都是巨大的開支。
按照之前機構(gòu)的說法，一個大的Fab花在布局設(shè)置上的費用就需要幾十億美元。而從當前各大晶圓廠商的平均投資來看，一個7nm晶圓廠生產(chǎn)線，不算很復雜的話，其投資總金額超過100億美元。而一個28nm的晶圓廠，其投資至少超過30億美元。而一個復雜一點的先進工藝的晶圓廠，超過200億美元也是可能的，要看具體的產(chǎn)能、規(guī)模來計算，但這個最低門檻是要保證的。
眾所周知，過去的幾年間，中國大陸的芯片產(chǎn)業(yè)是高速發(fā)展，特別是晶圓制造方面，目前已經(jīng)有三大企業(yè)，進入了全球晶圓代工廠的前10名，分別是中芯國際、華虹集團、晶合集成。
而去年國內(nèi)一共生產(chǎn)了集成電路3594億塊，同比增長37.48%，而出口集成電路3107億個，同比增長19.59%，同時出口金額為1537.9億美元，同比增長31.90%。
這些數(shù)字，都是國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的最好的證明。
不過，大家在興奮的同時，也要關(guān)注到一個事實，那就是國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，離不開外資們的努力，本土企業(yè)的發(fā)展，還需要更快才行。
如下圖所示，這是當前國內(nèi)10大晶圓廠(只說能制造芯片的企業(yè)，包括IDM，不含F(xiàn)abless)的排名情況，這10大廠商是當前銷量最高，也是產(chǎn)能最高，出貨量最高的十大晶圓制造企業(yè)，也最能代表當前的格局。
這10大企業(yè)中，有5家是外企，分別是三星、英特爾、SK海力士、TSMC、聯(lián)芯。而大陸本土的企業(yè)也占5家，分別是中芯國際、華虹、華潤微電子、西安微電子所、武漢新芯。
而大陸最牛的中芯國際，只能排在第3名，排在三星、英特爾之后。
更值得注意的是，從銷量額來看的話，這5大外資晶圓廠，占到這Top10企業(yè)銷售額的70%+，本土的這5大晶圓企業(yè)，占比低于30%。
更值得大家注意的，在2016年的時候，Top10的晶圓企業(yè)中，本土企業(yè)同樣是這5家，但這5家在當時的份額其實是占到44%左右，但如今低于30%了……這說明，外資企業(yè)的產(chǎn)能增長，其實是大于本土企業(yè)的產(chǎn)能增長的。
近年來，國內(nèi)各地紛紛上馬晶圓制造廠，各級地方政府盲目支持項目上馬。除了12英寸、8英寸晶圓制造廠，大陸近年來，依靠民營資本興建的眾多6英寸和4英寸晶圓廠，今年也將有多條6英寸和4英寸產(chǎn)線投產(chǎn)。
美國目前建造的晶圓廠數(shù)量少于世界其他地區(qū)，也正因此，為了解決這一問題，美國專門針對半導體產(chǎn)業(yè)提交了CHIPS法案，但是根據(jù)substack.com的統(tǒng)計報告顯示，相對于全球其他地方，美國晶圓廠建設(shè)的周期更長，這也許是各家公司考慮在亞洲等地區(qū)興建新的晶圓廠的重要原因之一。
由于晶圓廠獨特的基礎(chǔ)設(shè)施要求以及大型建設(shè)項目必須的監(jiān)管流程，半導體晶圓廠的建設(shè)需要數(shù)年時間。從 1990 年到 2020 年，全球大約有 635 座新建半導體工廠建成，平均建設(shè)周期為 682 天。該時間表不包括預(yù)先許可和施工前的考慮，因此晶圓廠的實際建設(shè)周期平均超過了兩年。
建造新晶圓廠所需的時間存在相當大的區(qū)域差異。日本(584 天)和韓國(620 天)建造晶圓廠的平均速度明顯快于世界其他地區(qū)。美洲是半導體設(shè)備商的主要所在地，但其建造晶圓廠的速度顯著降低，平均耗時 736 天，比日本長約五個月。而在五個月內(nèi)，三星和臺積電等代工廠可以生產(chǎn)大約 500,000 片晶圓。
從 1990 年到 2020 年，在美國建造新晶圓廠所需的時間增加了 38%，從 1990 年到 2000 年的平均 665 天(1.8 年)上升到 2010 -2020年的 918 天(2.5 年)。與此同時，美國新建晶圓廠項目總數(shù)減半，從 1990-2000 年的 55 個晶圓廠項目減少到 2010 年至 2020 年的 22 個。
與其他地區(qū)相比，美國新晶圓廠項目總數(shù)的下降以及緩慢的速度非常令人印象深刻。例如，在中國，新晶圓廠項目總數(shù)從 1990-2000 年期間的 14 個增加到 2010-2020 年期間的 95 個。與此同時，中國這些晶圓廠項目從開工到投產(chǎn)的平均天數(shù)從 2000-2010 年的 747 天(2 年)減少到 2010-2020 年的 675 天(1.85 年)。中國正在建造更多的晶圓廠，并且建造速度顯著加快。
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