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Distribution of Automotive-grade chip foundry capacity in 2025

2025-04-22 10:20:00
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车规级芯片晶圆代工厂产线分布及产能情况

作者:程文智2025-04-21 09:08:04

重点内容速览:

1. 台积电:最大的车规级芯片代工厂商

 2. 三星:晶圆代工产线主要分布在韩国和美国 

3. 中芯国际:多有平台验证成车规级 

4. 华虹集团:国内第二大晶圆代工厂

5. 高塔半导体:多产品线支持车规级芯片制造
 

众所周知,车规级芯片与消费级和工业级芯片相比,要求更高的可靠性、安全性、稳定性,以及更长的供货周期,需要通过AEC-Q100、汽车行业质量管理体系IATF16949、功能安全标准ISO26262等标准认证。特别是近期美国关税政策的变化,引发全球连锁反应,对半导体产业链也造成影响。比如美国对中国出口到该国的个别商品累计各种明目的关税最高已经达到245%,我国商务部新闻发言人表示坚决反制。此前,我国也宣布了针对美国提高加征税率采取反制措施,对美国进口商品加征的关税税率增至125%,这对美国制造占比高的芯片产品影响较大。

  
近期关于芯片原产地的问题颇受业界关注。不久前,中国半导体行业协会还专门发了一篇《关于半导体产品“原产地”认定规则的紧急通知》,里面提到根据海关总署的相关规定,“集成电路”原产地按照四位税则号改变原则认定,即流片地认定为原产地。因此,我们有必要了解一下芯片产品的制造基地主要分布在哪些地方,介绍了全球Top5的IDM车规级芯片主要生产基地,但其实更多的车规级芯片企业是Fabless企业,他们需要通过晶圆代工厂来制造车规级芯片,比如国外的恩智浦,国内的兆易创新、杰开科技、国芯科技、芯海科技、中颖电子、芯旺微、芯驰科技、极海半导体、国民技术、中微半导、云途半导体、小华半导体、灵动微电子、琪埔维半导体、凌鸥创芯、旗芯微、芯擎科技、地平线、航顺芯片、先楫半导体等都是采用第三方晶圆代工进行流片的;即便是传统的IDM厂商,比如意法半导体、瑞萨、ADI、Microchip等也有一部分的车规级芯片在委托第三方晶圆代工厂进行流片。目前具有车规级芯片生产线的晶圆代工厂商主要有台积电、三星、中芯国际、联电、格罗方德、华虹宏力、Tower等,那么这些晶圆代工厂的产线是如何分布的,产能情况如何呢?

  
台积电:全球最大的车规级芯片代工厂商

台积电是全球首家集成电路晶圆代工厂,也是目前市场份额最大的晶圆制造公司,其主要业务包括晶圆制造、封装、测试,以及技术服务。根据集邦咨询统计的数据,2024年全球前十大晶圆代工厂中台积电排名第一,占了67.8%的市场份额,远超排名第二的三星(10.4%)。截止到2024年12月31日,台积电部署了288种不同的工艺技术,为522名客户生产了11,878种产品。2024年的总晶圆出货量达到了1,290万片12英寸等效晶圆,相比2023年的1,200万片12英寸等效晶圆有所增长。据其2024年财报显示,台积电7nm及以下制程的收入占总晶圆收入的69%,高于2023年的58%。

  
根据台积电官网的介绍,目前台积电的晶圆制造厂主要分布在中国台湾、南京、上海、美国亚利桑那州、日本熊本县、以及欧洲德累斯顿等地区。其中已经量产的晶圆厂包括位于中国台湾的四座12英寸晶圆GIAAFAB工厂、四座8英寸晶圆工厂和一座6英寸晶圆工厂,以及台积电南京有限公司和台积电美国亚利桑那公司这两家全资子公司旗下的两座12英寸晶圆厂;还有台积电控股的制造子公司日本先进半导体制造公司(JASM)旗下的12英寸晶圆代工厂,以及台积电华盛顿和台积电中国有限公司这两家全资子公司旗下的两座8英寸晶圆代工厂。

 图:台积电全球新布局(来源:台积电、福邦咨询、民生证券)

具体来看,国内方面:

  • 中国台湾地区:

新竹科学园区,作为台积电的全球研发中心,包括Fab12A(12英寸晶圆厂)、Fab 12B(12英寸晶圆厂)、Fab 12P(12英寸晶圆厂)等,主要生产16纳米、28纳米、3纳米,以及未来的2nm等先进制程技术。8英寸晶圆厂Fab3、Fab5、Fab8等。

  • 台南南部科学园区

包括Fab14(12英寸晶圆厂,16nm工艺主要生产基地)、Fab16、Fab18(12英寸晶圆厂)、Fab25(在建12英寸晶圆厂,规划P1~P3部署1.4nm制程技术,P4~P6部署1nm制程技术)等晶圆厂。8英寸晶圆厂Fab6,6英寸晶圆厂Fab2。  

  • 台中中部科学园区

包括Fab15(12英寸晶圆厂)等晶圆厂,2nm制程正在规划中。 

  • 南科竹科厂

规划于2025年量产,技术节点从0.45微米到2nm,以及CoWoS先进封装。  

  • 嘉科厂

专注于CoWoS先进封装技术。

  • 高雄厂

Fab22将生产2nm制程,预计在2025年实现量产。

  • 南京与上海地区

南京厂,Fab16,负责16nm和28nm制程芯片制造,月产能约2万片/月。

上海松江厂,8英寸晶圆厂,主要生产微米级制程,供应车规级芯片和家电类芯片。

 

美国:

亚利桑那州凤凰城,积极建设12英寸晶圆厂Fab21,一期针对4/5nm,2024年Q4已经开始了4nm技术的量产,产能爬坡将继续顺利进行,预计达产产能约2万片/月;二期针对2/3nm,且建设已经完成,目前正处于安装设施系统的阶段,计划2026年开始生产3nm制程芯片;2024年台积电就宣布了计划在亚利桑那建设第三家工厂,第三家工厂将生产采用2nm或更先进工艺的芯片。

华盛顿州卡马斯市,拥有8英寸晶圆厂Fab11。

  
日本:

熊本县,与索尼、电装和丰田等合作建立晶圆厂(JASM),一厂主要生产12/16/22/28nm制程,产能约5.5万片/月,同时计划2025Q1兴建日本熊本二厂,主要生产6/7nm制程,预计到2027年投入量产,产能约6万片/月。计划为汽车、工业、消费电子和高性能计算相关应用提供晶圆代工服务。

最高的HBM方面,三星推出了定制化的HBM4解决方案,支持客户IP集成。在DDR5 RDIMM方面,由于市场在寻找128GB甚至更高容量的产品,因此,三星推出了目前最大单一芯片DDR5 RDIMM 32Gb,可以最高实现256GB DDR5内存,满足AI算力需求。


欧洲:

德国德累斯顿晶圆厂, 该工厂2024年8月已经奠基,它是一家专注于汽车和工业应用的特色工艺工厂,将生产台积电的28/22nm平面CMOS和16/12nmFinFET工艺技术,产能约4万片/月。

近年来,台积电在积极扩产先进工艺,3月31日,台积电在高雄举办了2nm扩产典礼,并于4月1日起接受2nm晶圆订单预订。其实台积电在竹科宝山厂(Fab20)完成了5,000片风险试产,良率超过60%,计划2025年下半年正式进入量产阶段。在新竹宝山晶圆厂(Fab20)和高雄晶圆厂(Fab22)共同贡献下,预计到2025年底,台积电2nm工艺的总月产能将突破5万片晶圆,2026年提升至8万片/月,潜在客户包括苹果、AMD、英特尔和博通等。

 

根据公开的信息显示,台积电在车规级芯片的专用产线和共用产线布局方面,台积电正在加大对汽车电子领域的产能倾斜力度,其南京工厂和日本熊本厂的产线面向车规级芯片产品,用于生产车规级MCU等芯片,正在建设的德国德累斯顿工厂也主要面向汽车和工业类应用。在先进制程方面,台积电的先进制程技术,比如5nm的SoC技术被广泛应用于车规级芯片的生产,例如恩智浦的高端车规级芯片几乎全部外包给了台积电;特斯拉的FSD芯片也是在台积电代工的;NVIDIA的车规级Thor芯片也选择了在台积电代工。 

三星:晶圆代工产线主要分布在韩国和美国

三星晶圆代工业务部门在2017年5月从系统LSI业务部门独立出来,成立了三星电子晶圆代工。三星电子从2005年开始进入12英寸晶圆代工领域,已经整整20年了。目前三星晶圆代工主要以12英寸晶圆代工为主,仅有1家8英寸晶圆代工厂(位于韩国京畿道器兴(Giheung)),正在生产的一共有6条产线,包括传感器、功率IC、分立器件、eFlash,以及逻辑等成熟制程产品。 

图:三星晶圆代工制造工厂分布(来源:三星)

其12英寸产线有7家,其中2家成熟制程代工厂S1(韩国器兴,)和S2(美国德克萨斯州奥斯汀,2007年开业);先进工艺代工厂3家,其中S5、S6位于韩国平泽(Pyeongtaek),还有一家位于美国德克萨斯州泰勒市(Taylor),该工厂提供65nm至14nm工艺的晶圆制造;以及一家同时具有成熟制程和先进制程位于韩国华城(Hwaseong)的S3代工厂。其产品平台包括智能手机平台、高性能计算/数据中心平台、汽车电子平台、家居/工业IoT平台,以及个人计算机平台。

目前三星晶圆代工的车规级芯片包括14nm、8nm和5nm工艺的车载信息娱乐系统处理器;特制8英寸PMIC/BMIC产品;ADAS/AD处理器和传感器;为MCU客户提供28nm嵌入式非易失性存储器(eNVM)技术,嵌入式闪存、嵌入式MRAM,以及基于FinFET的eMRAM等产品。在车规级工艺方面,三星晶圆代工已在AG1提供14纳米逻辑芯片和28纳米eFlash eNVM芯片,并在AG2提供 SF5A和8纳米逻辑芯片。未来几年,三星计划将SF4A甚至SF2A芯片推向市场,并将完成14/8/5纳米eMRAM工艺开发。

电源管理方面,三星提供130nm的1.5/3.3/5/7’’70V/eFlash的BCD电源IC。 还计划在未来几年推出130纳米100V BCD、90纳米70V BCD和+DTI。 同时,三星晶圆代工即将为eFlash提供 1.2V、ESF3。
 

近年来,三星在汽车芯片领域展现出了雄心壮志,比如推出Exynos Auto基于人工智能的汽车处理器;与现代汽车在汽车芯片领域展开合作;计划在未来20年内投入300万亿韩元(约2,290亿美元)在首尔郊区兴建一个新的芯片集群。该集群预计将在龙仁市新建5个内存和代工晶圆厂,旨在吸引150多家本地和外国芯片公司。

中芯国际:多有平台验证成车规级

作为国内领先的晶圆代工企业,中芯国际成立于2000年,总部位于上海,历经20多年的发展,在国内外多地布局了生产基地,构建起了庞大的制造和服务网络。根据其官网及公开资料显示,中芯国际主要在长三角、珠三角、京津冀三个地带中电布局。具体分布如下:

图:中芯国际晶圆代工厂分布图(来源:中芯国际)

上海作为其总部所在地,也是中芯国际重要的生产基地,现有一座12英寸晶圆厂(中芯南方,主要生产14nm及以下先进制程,规划月产能3.5万片)和3座8英寸晶圆厂(生产成熟制程的模拟、功率器件等)。此外,临港12英寸晶圆代工生产线项目(中芯东方)正在扩建,总投资约1,000亿元,分三期建设,规划总产能10万片/月,聚焦28nm及以上工艺。一期工程已于2023年投产,预计2027年达产。

  • 北京, 中芯国际拥有两座12英寸晶圆厂(中芯北方B1/B2厂,主要生产28nm及以上成熟制程芯片,应用于通信和消费电子等领域),2024年底,12英寸产能较2023年增加了约6万片,以满足市场需求。
  • 天津, 拥有一座8英寸晶圆厂,月产能10万片,主要生产电源管理、传感器和射频芯片等。同时,正在推进新增12英寸晶圆厂建设,覆盖28nm至180nm制程技术,规划产能为10万片/月,总投资75亿美元,2022年启动,目标是2025年投产。
  • 深圳, 拥有一座8英寸晶圆厂,且正在扩建12英寸晶圆厂,原计划2024年投产,因设备调试延迟至2025年,规划月产能4万片,聚焦28nm及以上制程,主要生产驱动芯片和电源管理芯片等。
  • 绍兴, 拥有一座8英寸晶圆厂,月产能7万片,专注于MEMS、功率器件,用于智能汽车和家电芯片生产。
  • 另外,中芯国际在成都代管了成都成芯半导体的8英寸晶圆厂,主要生产分立器件和模拟芯片,并设有封装测试厂,服务后端制造;在武汉代管了武汉新芯集成电路的一座12英寸晶圆厂,聚焦于3D NAND Flash及NOR Flash芯片生产。

根据中芯国际官网,公司工艺平台涵盖电源/模拟、DDIC、IGBT、eNVM、NVM、混合信号/射 频、汽车电子和IoT等。2024年中芯国际的营业收入为578亿元,其中晶圆代工收入为532.5亿元,毛利率18.6%,晶圆制造代工方面消费电子占比最大为37.8%;其次为智能手机27.8%;电脑与平板16.6%;互联与可穿戴10%,工业与汽车应用占7.8%。
 

中芯国际打算在三年内实现满足于国内汽车芯片1/3需求的目标,近年来,中芯国际持续推出高性能、高质量、高可靠性的汽车电子技术服务来满足芯片客户及汽车品牌方的需求,在高电压、大电流、高可靠性BCD及模拟平台、超低功耗逻辑平台、高性能微控制器平台、车规级显示驱动平台、高可靠性存储器平台等都已经实现了车规级认证、量产和终端应用。面向未来持续增长的汽车市场,中芯国际加速部署客户产品,并全面覆盖娱乐、连接、动力控制、车身及底盘等车载应用。
 

对于车规级芯片产线的问题,中芯国际的做法是在每个工厂里优选产能,用不同的质量管理系统来管理这些设备做汽车产品。也就是说,他们要把平台,验证到工业级和车规级,这样就可以在同一个工厂里面来分配产能,好的产能的部分去做汽车产品,然后其他的来做工业和消费类产品。因此,中芯国际现在要做的是把所有平台验证成车规级,再逐渐上量。

华虹集团:国内第二大晶圆代工企业

华虹集团的晶圆代工业务由华虹宏力和上海华力微两家子公司运营,前者是全球领先的特色工艺晶圆代工企业,后者则采取逻辑工艺与特色工艺同步发展的策略。华虹集团覆盖了逻辑、功率、嵌入式/独立式非易失性存储、模拟、射频、CIS等诸多领域。华虹集团拥有3条8寸线和4条12寸线芯片生产线,月产能分别为17.8万片和25.6万片,分布在金桥、张江、无锡、康桥四大基地,是国内仅次于中芯国际的第 二大晶圆代工企业。

  

图:华虹集团产能分布(来源:华虹官网,平安证券)

华虹公司子公司华虹宏力负责运营华虹一厂、华虹二厂、华虹三厂、华虹七厂、华虹九厂,其中华虹一、二、三厂是8英寸晶圆厂,七厂、九厂是12英寸晶圆厂。2024年12月10日,无锡华虹九厂建成投产,主要负责车规级芯片制造,月产能8.3万片,工艺等级覆盖65/55-40nm。

高塔半导体:多产品线支持车规级芯片制造

高塔半导体(Tower)依托其遍布全球的多家制造基地,包括以色列、欧洲、美国和日本,为Fabless公司和IDM厂商提供高质量、灵活可靠的产能保障,帮助其提升生产能力并实现生产布局多元化。目前,高塔半导体在以色列运营两座晶圆厂(分别为6英寸和8英寸),在美国运营两座8英寸晶圆厂,在日本则拥有一座8英寸和一座12英寸晶圆厂。2021年6月,高塔半导体宣布与意法半导体(ST Microelectronics)达成合作协议,共同建设并使用位于意大利阿格拉泰的新建12英寸晶圆厂。 

为了满足众多终端市场及多种产品日益增长的需求,高塔半导体已在多处生产基地扩充产能,并稳步提升产线利用率,在此过程中始终保持卓越的关键绩效指标(KPI)。高塔半导体依托成熟且模块化的平台体系,提供全面且先进的模拟技术解决方案,旨在全方位支持整个汽车生态系统的发展需求。

  

其技术布局与长期发展战略紧密契合推动汽车市场高速增长的三大核心趋势:全域互联、持续提升的车辆自动化水平,以及动力系统的全面电气化。通过与各细分领域的行业领导者深度合作,高塔半导体不断开发行业领先的技术,全面服务于广泛的汽车客户群体,包括整车厂(OEM)、一级系统集成商(Tier-1)、集成器件制造商(IDM)以及无晶圆厂(Fabless)企业。高塔半导体的先进电源管理平台具备超低导通电阻(Rdson)以及卓越的电压和电流处理能力,适用于多种关键应用,包括电机驱动器、DC-DC转换器、电池管理芯片(BMS IC)、电源管理IC(PMIC)、负载开关、电压调节器、LED驱动器等。

  

在图像传感技术方面,该公司提供先进的CMOS图像传感器,具备卓越的单光子雪崩二极管(SPAD)性能,专为激光雷达(LiDAR)设计。通过其高性能的全局快门(Global Shutter, GS)技术,实现了在飞行时间(ToF)感应、抗LED频闪、极低照度成像以及热成像等应用中无与伦比的图像表现。GS技术也是手势识别、乘客状态监测等高级结构光应用的首选方案。此外,我们的非成像传感平台支持多种环境、健康与接近感应类的高精度传感器解决方案。

  

值得一提的是,高塔半导体高性能的硅锗(SiGe)技术已在大规模雷达产品中应用,并已准备好支持V2X(车联网)及5G通信需求。硅光子(Silicon Photonics)技术则正在推动小型化激光雷达的发展,助力实现真正的全自动驾驶及智能机器人系统。在高性能射频(RF)和模拟领域,其RFSOI和RFCMOS技术广受市场领先客户青睐。

 结语

当然,除了前面提到的这些公司,格罗方德、联电、晶合集成、世界先进、华润微等晶圆代工企业也都有车规级芯片的晶圆代工产线,这里就不一一列举了,有兴趣的可以到芯查查官网上的半导体产业链地图查看。

  

  

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