半導(dǎo)體為何如此燒錢？ 

2021年半導(dǎo)體行業(yè)資本支出飆升36%之后，IC Insights預(yù)計(jì)2022年半導(dǎo)體行業(yè)資本支出將增長24%，達(dá)到1904億美元的歷史新高。而就在三年前，半導(dǎo)體行業(yè)的資本支出僅為1025億美元，三年的時間，半導(dǎo)體行業(yè)的支出近乎翻了一倍。

上圖中13家公司的總支出預(yù)計(jì)將是兩年前2020年的近2.5倍。支出的大幅度增長，主要是由于當(dāng)前市場激增的需求導(dǎo)致的供不應(yīng)求，未來隨著需求的逐步被滿足，未來半導(dǎo)體公司的支出根據(jù)銷售情況會進(jìn)行調(diào)整。

但是半導(dǎo)體企業(yè)大手筆的資本支出，反映出半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對市場的信心。但半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)動輒幾十億幾百億的支出，都花在哪了呢？

人才是第一競爭力

對于半導(dǎo)體這類高壁壘、高科技的產(chǎn)業(yè)，只要技術(shù)過硬，并不需要華麗介紹就能夠贏得市場。而支撐產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵因素與核心技術(shù)人員的研發(fā)能力息息相關(guān)。正因如此，作為科技密集型產(chǎn)業(yè)，人才是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最重要的資源之一。也因此各大半導(dǎo)體的核心技術(shù)人員的薪資待遇成為公司的重要支出。

有半導(dǎo)體行業(yè)的HR估算過極簡版的模擬芯片公司的人員成本。一個模擬芯片設(shè)計(jì)工程師加一個版圖工程師（layout）加一個應(yīng)用工程師（AE）。假如設(shè)計(jì)工程師是老板本人，layout工程師一年50W，AE工程師50-70W，銷售全套配下來工資將達(dá)到250W。

但一個模擬/射頻芯片設(shè)計(jì)工程師的工作基本可以等同于：架構(gòu)師+電路設(shè)計(jì)工程師+驗(yàn)證工程師+測試工程師+半個版圖工程師的集合體。所以想找到資深的模擬/射頻設(shè)計(jì)工程師難度很高，2021年，ADC,DAC, Serdes等方向，擁有十年經(jīng)驗(yàn)的資深模擬設(shè)計(jì)工程師的工資基本不會低于100W，而在人才缺口尚未補(bǔ)足的情況下，模擬設(shè)計(jì)工程師按照目前行情走下去也會只多不少。

對于芯片團(tuán)隊(duì)來說，至少要找三個架構(gòu)師，包括一個系統(tǒng)級的，兩個微架構(gòu)IP級的或者性能設(shè)計(jì)和PPA相關(guān)的架構(gòu)師。資深一點(diǎn)的架構(gòu)師的年薪基本已經(jīng)是150W起步，如果想招業(yè)界超級大牛架構(gòu)師，他們的薪資可能會達(dá)到200W。OPPO的馬里亞納 X芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)超2000人；而vivo內(nèi)部的ISP芯片人才年薪達(dá)到180萬元。

而對于處于領(lǐng)先地位的半導(dǎo)體公司來說，為了保證技術(shù)的先進(jìn)性，他們在人才上的支出更高。

ASML在半年內(nèi)大幅度漲薪15%～19%，中國臺灣分公司應(yīng)屆碩士客戶支持工程師年薪達(dá)160萬新臺幣（約36萬人民幣）。芯片巨頭臺積電2022年預(yù)計(jì)雇傭 8000 多名員工，而碩士畢業(yè)的應(yīng)屆工程師平均年薪達(dá)到新臺幣200萬新臺幣（約45萬人民幣）。

可想而知，組建一個芯片人才團(tuán)隊(duì)的成本有多高，而這還僅僅是薪酬一方面的數(shù)據(jù)。同時為了避免高端人才被挖走，各大公司還會以股票福利的形式留住人才。蘋果公司以限制性股票形式向部分工程師和軟件部門的工作人員發(fā)放提供了一筆股票福利。金額從5萬至18萬美元（約合人民幣32萬元-114萬元）不等。中芯國際在2021年7月向4000名員工發(fā)放了41億元的激勵股票，其中有75.35%的股票都發(fā)放給了技術(shù)及業(yè)務(wù)骨干人員，金額近31億。

固定資產(chǎn)成本占比大

中芯國際在第四季度快報(bào)中表示，計(jì)劃在2022年支出50億美元，這其中包括購買廠地、建設(shè)廠房、購買設(shè)備等。

對于半導(dǎo)體制造公司來說，設(shè)備占據(jù)其支出的大部分。多家半導(dǎo)體公司的財(cái)報(bào)都表現(xiàn)出這一特點(diǎn)。

從制造必須配備的光刻機(jī)來看，全球光刻機(jī)巨頭ASML，其生產(chǎn)光刻機(jī)在全球的市占率達(dá)到80%。ASML財(cái)報(bào)顯示2021年EUV系統(tǒng)的收入為63億歐元，而全年成功出貨并認(rèn)可了42個EUV系統(tǒng)，以此估計(jì)每個系統(tǒng)價格在1.5億歐元左右。由于光刻機(jī)在先進(jìn)制程上起到?jīng)Q定性作用，各大制造公司還需要斥巨資預(yù)定光刻機(jī)。2022年1月，英特爾宣布以高達(dá)3.4億美元的價格向ASML預(yù)定了仍在設(shè)計(jì)階段的High-NA量產(chǎn)型EUV光刻機(jī)EXE:5200。再一次讓公眾見識到，半導(dǎo)體有多么“燒錢”。

更重要的是，由于半導(dǎo)體制造是極其精密的過程，因此半導(dǎo)體制造的環(huán)節(jié)對響應(yīng)設(shè)備的要求都很高，這也就導(dǎo)致各種半導(dǎo)體設(shè)備的成本普遍都很高。用于封測的激光切割設(shè)備價格也很高，核心零部件激光頭的價格昂貴，單個激光頭的價值高達(dá)十萬美元以上，并且激光頭的壽命通常在兩年內(nèi)。據(jù)長電科技公告，2021年其中設(shè)備購置費(fèi)高達(dá)15.6 億元，劃片機(jī)計(jì)劃購買130臺（包括劃片機(jī)和切割機(jī)），總價3611萬美元。

除了設(shè)備，半導(dǎo)體的廠房也是一大筆支出。

對于晶圓廠來說，一個晶圓廠的布局大概分為7個功能不同的區(qū)域：

1.爐管區(qū)。在爐管區(qū)，以高溫反應(yīng)的方式，在硅晶體上形成一層硅化合物。這層化合物附著性好，為之后的打磨和刻蝕做準(zhǔn)備。2. 離子植入?yún)^(qū)。該區(qū)將離子植入晶圓特定區(qū)域內(nèi)，達(dá)到改變特定區(qū)域晶圓導(dǎo)電或者不導(dǎo)電的特性。3. 化學(xué)氣相沉積區(qū)。該區(qū)域利用化學(xué)反應(yīng)將反應(yīng)氣體生成固態(tài)，并沉積在晶片表面，形成薄膜。4. 微影區(qū)。生長了薄膜的晶圓，進(jìn)入圖案轉(zhuǎn)錄的微影區(qū)，表面涂抹光刻膠，成為光阻。將其放置于光下進(jìn)行曝光?，F(xiàn)在，硅晶圓表面一部分曝光，一部分沒有曝光。5. 蝕刻區(qū)。在這個區(qū)域內(nèi)，已經(jīng)曝光的地方將進(jìn)一步蝕刻?，F(xiàn)在整個晶圓為單晶硅和硅化合物存留。6. 物理氣相沉積區(qū)。這個區(qū)域?qū)?shí)現(xiàn)導(dǎo)電功能，用金屬導(dǎo)線將元件連接起來。7. 化學(xué)機(jī)械研磨區(qū)。這個區(qū)域?qū)⑹褂没瘜W(xué)反應(yīng)和機(jī)械工具，對表面進(jìn)行進(jìn)一步打磨，方便后續(xù)封裝。

這就導(dǎo)致晶圓廠需要極大的占地面積。英特爾預(yù)計(jì)在俄亥俄州建立的下一個主要制造基地將容納多達(dá) 8 個半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)施，占地約400公頃。三星在平澤的工廠面積預(yù)計(jì)達(dá)到16個足球場。

除了廠房占地面積大，半導(dǎo)體制造對產(chǎn)房的環(huán)境還有著極高的要求。

為了控制制造過程中最小程度的受到污染，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開發(fā)需要使用潔凈室（無塵間）。無塵間是一個凈化過后的空間，用超級潔凈空氣將芯片與外界環(huán)境隔離，半導(dǎo)體無塵間的級別比手術(shù)室要嚴(yán)格10倍。晶圓廠的核心是潔凈室。所有制造步驟都在這里進(jìn)行，因此可以控制環(huán)境以消除納米級的灰塵。潔凈室地板下是所謂的子晶圓廠，其中包含驅(qū)動激光器等輔助設(shè)備。

在土地資源有限的情況下，半導(dǎo)體工廠對土地的需求導(dǎo)致場地費(fèi)用成為制造、封測類半導(dǎo)體公司的大筆支出之一。

半導(dǎo)體專用軟件也是高昂的成本

芯片制造所用的相關(guān)軟件也是高昂的成本之一。

為了讓芯片公司效率提高，相應(yīng)的設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。而隨著這些軟件的功能越來越完善，用于軟件的成本也開始升高。EDA軟件的報(bào)價相對不透明，即使通過折扣補(bǔ)貼并且只使用最核心功能，一家EDA軟件入門價也已經(jīng)達(dá)到了百萬人民幣，但通常在使用中需要配上兩三家的軟件一起工作，如果設(shè)計(jì)涉及到先進(jìn)節(jié)點(diǎn)，那么半導(dǎo)體公司在EDA軟件上的支出將會達(dá)到千萬人民幣。

隨著芯片公司數(shù)量不斷增長，各大EDA供應(yīng)商營收也積極向好。全球EDA設(shè)計(jì)軟件巨頭中Synopsys 2021年全年收入42億美元；Cadence 2021年全年收入達(dá)到28.13億美元。

除了EDA，半導(dǎo)體公司還會用到其他的軟件，例如針對晶圓生產(chǎn)的半導(dǎo)體生產(chǎn)系統(tǒng)（MES）。

與此同時，這些軟件的運(yùn)行對于計(jì)算機(jī)來是巨大的工作量。因此想要保證這些軟件的使用，芯片公司需要配備百萬級的服務(wù)器來支撐這類專業(yè)的工具。

這錢花的到底值不值？

對于不同產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)上的半導(dǎo)體公司，花錢的側(cè)重點(diǎn)各有不同。制造環(huán)節(jié)的公司，將錢花在買設(shè)備、買地；設(shè)計(jì)類的公司則是請專業(yè)人士、買專利。

對于設(shè)計(jì)公司來說，有時候單次流片費(fèi)用就高達(dá)一個億，這些高昂的數(shù)字也會讓人想問，這些錢花的到底值不值。仍以流片為例，想要試產(chǎn)一款芯片，晶圓廠需要為設(shè)計(jì)公司制作掩膜，制程越先進(jìn)掩膜價格就越高，如果設(shè)計(jì)有問題，那意味著本次流片投入全軍覆沒。但如果沒有試生產(chǎn)就不會提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)上的缺陷，之后造成的損失將更加巨大。

雖然半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)十分“燒錢”，但與此同時，產(chǎn)業(yè)鏈上下游之間又將成本分?jǐn)?。如果半?dǎo)體行業(yè)2022年的資本支出增長超過10%，這標(biāo)志著自1993年至1995年半導(dǎo)體行業(yè)支出首次出現(xiàn)連續(xù)三年的兩位數(shù)增長率后，又一次實(shí)現(xiàn)連續(xù)三年的兩位數(shù)增長率?？梢哉f，正是這些高昂的成本，讓整個產(chǎn)業(yè)鏈都向著更高的標(biāo)準(zhǔn)前進(jìn)，成為了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)源源不斷的動力。

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