近日，恩智浦与世界先进宣布，计划耗资78亿美元在新加坡建造一座新的芯片工厂，预计将于2027年投入使用。投入运营后，每月将能够生产规模超过50000片硅晶片的芯片，专注于模拟和混合信号芯片领域。
恩智浦与世界先进的联手，除了将向汽车、工业、消费硬件和移动设备领域出售这些芯片之外，更值得思考的是IDM大厂与晶圆代工厂联合建厂的举动和趋势。
实际上，近年来IDM厂商与晶圆厂携手建厂动作频频。
例如，2023年，台积电与博世、英飞凌和恩智浦三家欧洲芯片企业合资设立欧洲半导体制造公司ESMC，共建晶圆厂。
2022年7月，意法半导体和格芯合作在法国合建一座12英寸新厂，推进FD-SOI生态系统建设。
此外，索尼与台积电合资的芯片厂也将在2024年投产。
能看到，行业IDM芯片巨头正在不约而同地与代工厂斥巨资扩建晶圆厂。这些举动背后，究竟是在计划着什么，背后又蕴含怎样的产业趋势？
IDM联手晶圆厂背后
IDM向Fablite转型
在半导体产业内，晶圆代工厂和IDM企业都有晶圆厂。
然而，随着半导体制造工艺的不断推进，以及半导体技术和产品更新迭代速度的不断加速，IDM厂商想要兼具发展产品和生产工艺两方面，压力巨大。
与此同时，晶圆代工企业的晶圆产线席卷芯片设计领域，IDM企业或出于降低成本，或出于产品布局考虑，停产了部分设备落后的晶圆厂产线，开始向Fablite模式转型，即轻晶圆厂模式，将部分制造外包给代工厂，仅保留少部分产品自己生产。
Fablite是企业为减少投资风险，“资产轻量”的一种策略，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。该模式可为需要扩大芯片制造产能的厂商提供低成本、更为灵活的解决方案，市场需求响应快速。
过去几年来，TI、NXP、英飞凌、意法半导体、瑞萨电子、安森美半导体等均有出售晶圆厂的案例，以优化公司经营状况。
在《模拟芯片，走到岔路口》一文中，笔者曾提到，“随着产业发展的变化，IDM大厂选择将相当大一部分产能外包给代工厂，由传统的模拟IDM逐渐走向了Fablite模式。”
实际上，早在10年前，Fablite模式已经被提出。据IC Insights数据显示，在2014年之前的5年里，全球有72家晶圆厂被关闭，其中8英寸和6英寸晶圆厂高达65%，12英寸晶圆厂占11%。
这意味着全球半导体行业不愿意承受巨大的产能压力，正在走向Fablite。
当时欧洲的模拟芯片企业先知先觉，比如恩智浦、ST和英飞凌等，都较早开始实施Fablite策略。例如2015年恩智浦收购飞思卡尔后，就很少再展开其他大的收购，更多时候是不断剥离一些业务；ST和英飞凌等也都出于利润最大化的考虑将部分产能委外代工。
日本在过去几年间陆续关停了大量晶圆厂。瑞萨电子2022年关闭了位于日本山口县的6英寸晶圆制造厂，将部分能转移到其它8英寸厂，部分产品停产。实际上在2020年时，瑞萨就已经宣布关闭其位于高知县的6英寸晶圆厂。
瑞萨的策略是将继续投资自己的工厂，但先进工艺节点会选择外包给台积电等代工厂，提高代工/OSAT 外包的比例。
安森美半导体也在由传统IDM模式向更加灵活的Fablite模式转型。近年来，安森美已经卖掉了其位于美国缅因州南波特兰、比利时Oudenaarde、爱达荷州波卡特洛的200mm晶圆厂，以及位于日本的新泻工厂。
同时，安森美逐渐退出小规模晶圆厂，将重心转向300mm晶圆的产能，并提高通用封装后端厂的灵活性，进一步加大该部分的外部产能，其外部产能从2021年的34%增加到2023年的约45%。
几年前，ADI也开启了Fablite模式，只保留了部分的6英寸和8英寸工厂，而收购的Maxim也是同样选择和代工厂合作，自己工厂开始出售和减产，300mm晶圆则是与代工厂共同开发工艺的模式。
此外，IDM江湖一哥Intel也将部分业务外包给台积电。但是由于其代工工艺牵制，一方面在给别人代工、积极寻找客户、抗衡台积电的同时，还需要将3nm等技术委托给台积电。从新产品技术和工艺的开发、产业链协同、产品交付等角度全面提升竞争力。
可见，传统意义上的IDM厂商几乎都向着Fablite转变，成为半导体产业发展过程中的一条演进路线。
对于IDM+外包的制造策略，有IDM厂商表示：“内部产能，更多的是针对差异化产品的交付。对于一些标准的生产和封装，我们可以充分利用外包的供应商的优势。通过这样的运营模式，可以为客户提供多个货源，同时全盘掌控供应链。”
Fablite模式的优势在于其灵活性和成本效益。它允许企业根据市场需求和自身战略灵活调整生产规模和方式，通过外部合作降低固定成本和风险。这种模式促进了技术合作和知识共享，帮助企业快速适应市场变化，加速技术创新。
同时，Fablite模式还能帮助企业优化投资，将资源集中在核心竞争力和创新上，从而提高市场竞争力和财务表现。通过这种策略，企业可以在维持技术领先和市场响应速度的同时，有效控制成本和风险。
综合来看，在全球经济和技术快速发展的大背景下，半导体产业的竞争日益激烈。Fablite模式能够帮助企业实现技术创新和成本效益的双重目标，加强其在全球市场中的竞争地位。
晶圆厂再度成为“香饽饽”
在IDM厂商向Fablite转型过程中，晶圆厂一度被部分IDM企业视为某种“负担”。
然而，自2019年年底开始那场持久的“缺芯潮”以及全球范围内频发的地缘政治冲突风险后，晶圆制造产能的紧缺导致了众多芯片大厂的产品供不应求，这不仅制约了营收的增长，同时也影响到了与客户的合作。
在此背景下，晶圆厂再度成为业内“香饽饽”，晶圆代工企业和IDM的晶圆厂纷纷传出扩建计划。即便是在2023年这个需求不景气的年份中，也仍有晶圆厂扩建消息流出。
就连Fabless厂商也开始自建晶圆厂，呈现出向Fablite模式发展的苗头。
去年底，格科微位于上海临港新片区的工厂举办投产仪式，这标志着其彻底完成了从Fabless向Fablite的转型。
此外，还有如卓胜微开始自建滤波器产；思瑞浦开始自建测试中心；圣邦微电子对外成立了全资子公司来建立测试项目等，目前国内已有不少模拟厂商在探索Fablite经营模式。
其次，在复杂的地缘政治影响下，近两年来各国纷纷推出芯片补贴方案，以建设本土半导体产线。其中，能最大程度上保障晶圆产能的晶圆代工厂是各国重点吸引对象。
在这个趋势下，让半导体行业的运营模式似乎又开始进行调整，许多之前采取Fablite模式的IDM厂商纷纷开始扩建产能，甚至一些Fabless厂商也开始自建生产工厂，以保证一定的自供能力，在关键时期能够保证产品及时、安全的供应。
这也是转型中的IDM厂商，重新开始将重点放在产能供应，与晶圆代工厂共建产能的举措的原因所在。
· 恩智浦&世界先进
6月5日，恩智浦半导体与晶圆代工公司世界先进宣布，计划在新加坡建立一家制造合资企业VSMC，将在新加坡建造一座新的300mm半导体晶圆制造工厂。
该合资晶圆厂将支持130nm至40nm混合信号、电源管理和模拟产品，目标客户来自汽车、工业、消费和移动终端市场，基础工艺技术计划从世界先进获得许可并转让给合资公司。这家合资企业将于2024年下半年开始建设晶圆厂，并预计于2027年开始量产。该合资企业将作为独立的商业晶圆代工供应商运营，为双方股权合作伙伴提供有保证的比例产能，预计到2029年每月产量为55000片300mm晶圆。
同时，在首座晶圆厂成功量产后，合作双方将考虑建造第二座晶圆厂。
· ST联手代工厂扩充产能
2021年，意法半导体和全球领先的模拟芯片代工厂Tower Semiconductor宣布达成协议，双方将联手加快晶圆厂的产能提升，提高产能利用率，降低晶圆成本。双方将共享 R3 的洁净室，TowerSemi将在工厂总空间的三分之一内安装自己的设备。
2022年，格芯和意法半导体计划斥资数十亿欧元在法国新建12英寸晶圆厂，有助于欧洲增强FD-SOI等芯片制造技术并实现产能提升目标。
联营新厂的产能目标是每年62万片晶圆，预计将在2026年实现满产，格芯约占58%、意法半导体约占42%。制造技术涉及格芯的FDX技术和意法半导体针对汽车、工业、物联网和通信基础设施等应用开发的低至18nm 的全面技术。
图源：意法半导体中国
该厂也成为英特尔德国新厂之后，第二个受益于《欧盟芯片法案》补贴计划的晶圆代工厂。
去年6月，意法半导体宣布将同三安光电在中国重庆建立一个新的8英寸碳化硅器件合资制造厂。新的SiC制造厂计划于2025年第四季度开始生产，预计将于2028年全面落成，届时将更好地支持中国的汽车电气化、工业电力和能源等应用日益增长的需求。
该合资厂将采用ST的SiC专利制造工艺技术，专注于为ST生产SiC器件，作为ST的专用晶圆代工厂以满足其中国客户的需求。
· 台积电&欧洲大厂
2023年8月，台积电宣布将与博世、英飞凌和恩智浦共同成立合资公司，台积电持股70%，其余三家各持股10%，这是台积电在欧洲布局的第一个工厂。
据了解，台积电该欧洲半导体制造公司（ESMC）将于2024年下半年开始兴建晶圆厂，并于2027年底开始生产，总计投资金额预估超过100亿欧元。
据悉，该晶圆厂预计采用台积电28/22nm CMOS工艺，以及16/12nm FinFET制程技术，月产能约4万片300mm晶圆。新工厂将进一步强化欧洲半导体制造生态系统。
· 日本厂商联手台积电
2021年，台积电与索尼投资70亿美元在日本建立晶圆厂，计划向日本电子设备制造商和汽车公司供应芯片。
今年来，台积电、索尼半导体、电装株式会社以及丰田汽车宣布进一步投资台积电于日本熊本县拥有多数股权的晶圆制造子公司JASM，以兴建第二座晶圆厂，并计划于2027年底开始营运。
业界表示，台积电日本第二座晶圆厂将切入6nm及7nm先进制程。加上先前已投资的熊本一厂，两座晶圆厂的投资总额将超过200亿美元。未来，JASM熊本晶圆厂的每月总产能预计超过10万片12英寸晶圆。
另外，英飞凌、瑞萨、德州仪器、Rapidus等车用芯片厂拟启动盖新晶圆厂计划，投资总额或达250亿美元。
瑞萨电子也宣布开始在其位于日本山梨县甲斐市的甲府工厂进行运营，旨在提高功率半导体的生产能力，以应对电动汽车不断增长的需求。
此外，为了保障产能供应安全，行业大厂也在相继采取其它措施。
例如，英飞凌针对部分产品采用双工厂战略，即与台积电合作，将在中国台湾和德国两地工厂实现量产，以确保供应安全。此外，英飞凌还实施了一项新策略，即所谓的 "安全晶圆供应"，为合格产品提供 12 周的安全库存，进一步夯实供应安全。
恩智浦也致力于确保本地化的韧性，为客户在当地提供高品质产品，确保相应的基础设施。
能够看到，随着这一轮芯片产能紧缺情况的恶化，以及地缘政治因素下对于产能可控的考虑，越来越多的IDM厂商开始逐步自建或与晶圆代工厂共建晶圆产线，优先保证产能供应，以达到防微杜渐的作用。
产业链厂商签订长约
另一方面，由于市场上晶圆代工产能持续紧缺，不少芯片大厂为了保障未来的产能，还与台积电、联电、格芯等头部的晶圆代工厂签订了长期合约。
同样，对于这些一线晶圆代工厂来说，为了保障生产所需的关键原材料——半导体硅片、光刻胶等上游材料的稳定供应和采购价格的稳定，很多都和材料商新签订了长约。
以SiC为例，瑞萨电子宣布与全球碳化硅技术引领者 Wolfspeed达成晶圆供应协议。瑞萨电子将交付 20 亿美元定金以确保 Wolfspeed 碳化硅裸晶圆和外延片的 10 年供应承诺。Wolfspeed 高品质碳化硅晶圆的供应，为瑞萨电子将于 2025 年开始的碳化硅功率半导体规模化生产铺平道路。
从制造端而言，签长约可确保未来数年供应稳定与平衡价格。
越来越多的半导体供应链不同领域的厂商们开始签订协议，Fabless芯片设计公司开始与晶圆厂捆绑，与上游材料厂商绑定。在经历了“缺芯”的洗礼后，下游车企也开始与芯片设计企业紧密耦合起来。
种种趋势和动向下，自然就不难理解，IDM厂商与晶圆代工厂共建产能的用意所在。
都在反映出，全球缺芯致使所有厂商都开始重新审视传统供应链存在的问题。半导体各企业之间，供应链上下游之间的这种强耦合定制化合作关系已经蔚然成风，未来这或会逐渐成为半导体行业的一种商业模式，旨在帮助企业在未来几年获得充足的产能分配，避免再发生缺芯的被动局面。
写在最后
无论是IDM厂商向Fablite模式的精简，Fabless到晶圆生产线的新建，还是近年来IDM企业与晶圆厂的共建举措，都说明了制造对于芯片的重要性。
在半导体领域，垂直整合仍然具有很大的现实意义。同时，采用灵活、合适的制造分销模式也是IDM芯片公司保证竞争力必须综合考虑的问题。
归根结底，选择哪种经营模式不能一概而论，产业链厂商需要根据行业属性、企业自身优劣、市场环境以及战略规划等多方面因素进行综合评估，选择一个适合当下发展的模式才是最好的。
