美國半導體大盤點，不偏科

來源：半導體行業(yè)觀察

美國半導體產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位，以其技術(shù)創(chuàng)新和完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)而聞名。根據(jù)半導體行業(yè)協(xié)會（SIA）最近的一份美國半導體生態(tài)系統(tǒng)圖，我們得以系統(tǒng)的觀察到美國廣泛而多樣化的半導體生態(tài)系統(tǒng)。在美國42個州近500個地點中，制造、芯片設(shè)計、IP、芯片設(shè)計軟件供應(yīng)商、半導體材料、制造設(shè)備、大型的研發(fā)機構(gòu)等等應(yīng)有盡有，完全不偏科，使得整個產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)作更加緊密和高效。

尤為值得一提的是，美國半導體制造業(yè)的范圍很大，目前，美國現(xiàn)有102個半導體制造設(shè)施，還有17個已宣布的新項目和10個已宣布的擴建項目。而且在整個生態(tài)系統(tǒng)中，美國總共有474個現(xiàn)有設(shè)施從事制造、設(shè)備、材料或研發(fā)，還有57個新項目和擴展項目，這一生態(tài)系統(tǒng)正在不斷發(fā)展壯大。迄今為止，美國總計在19個州宣布了超過2100億美元的新私人投資，以提高國內(nèi)制造業(yè)能力，在美國范圍內(nèi)宣布的投資都在某種程度與美國的CHIPS法案有關(guān)。

美國半導體生態(tài)系統(tǒng)圖（來源：SIA）

接下來我們就按圖索驥，一窺美國半導體龐大的生態(tài)系統(tǒng)。

集成設(shè)備制造商 (IDM)

首先是IDM，美國的IDM廠商幾乎遍布整個美國。美國IDM廠商在技術(shù)研發(fā)方面具有較強的實力，而且注重創(chuàng)新和研發(fā)，投入大量資金和人力資源進行技術(shù)研究和開發(fā)，保持競爭優(yōu)勢。此外，美國IDM廠商注重市場營銷和品牌建設(shè)，能夠根據(jù)市場需求進行靈活的產(chǎn)品調(diào)整和推廣，提升市場占有率和品牌知名度。

美國的IDM廠商中模擬廠商居多，這也符合模擬芯片的特點。（英特爾也是一家IDM廠商，但是鑒于其現(xiàn)在重點發(fā)力IDM 2.0，所以將之放在Founry類別下）

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在眾多IDM廠商，有模擬巨頭德州儀器、ADI、安森美、Microchip Technology等等，還有無線連接和射頻類廠商Skyworks、Qorvo、BAW RF濾波器公司Akoustis。在功率半導體領(lǐng)域，有SiC巨頭Wolfspeed、功率半導體廠商Alpha & Omega Semiconductor。

還有各種細分領(lǐng)域的模擬芯片廠商，如交直流電源保護廠商EMP Shield，輻射探測器和探測器讀取公司Radiation Detection Technologies，分立硅射頻/微波半導體器件、單層陶瓷電容器和薄膜產(chǎn)品制造商Massachusetts Bay Technologies (MBT) ，無線電、微波和毫米波半導體設(shè)備和組件的廠商MACOM Technology Solutions，電路保護、電源控制和傳感領(lǐng)域的廠商Littelfuse，電子元件廠商Diodes，pSemi（2014年被村田收購），激光器、傳感器和光學器件的廠商Coherent。

在存儲領(lǐng)域，有存儲廠商美光、NAND閃存廠商Solidigm、西部數(shù)據(jù)，還有研究新型存儲的廠商，Everspin Technologies主要設(shè)計、制造分立式和嵌入式磁阻 RAM (MRAM) 和自旋轉(zhuǎn)移力矩 MRAM (STT-MRAM) 。

Luminar Technologies主要為自動駕駛汽車開發(fā)基于視覺的激光雷達和機器感知技術(shù)。Trusted Semiconductor Solutions 提供集成電路、FPGA、印刷電路板和 IC封裝設(shè)計和制造服務(wù)。

NHanced Semiconductors是一家總部位于美國的設(shè)計和制造創(chuàng)新公司，其在先進封裝方面的豐富經(jīng)驗包括 3D-IC、硅中介層、2.5D、小芯片、增材硅制造、光子學、微流體和其他創(chuàng)新解決方案。2022年11月，NHanced Semiconductors投資超過2.36億美元建造和裝備一個先進封裝的中心。

美國的陸地上，還有歐洲的廠商英飛凌、恩智浦，韓國的三星和SK海力士，日本的鎧俠（Kioxia）和瑞薩等在此有分部。

Foundry

Foundry是指在晶圓上制造半導體芯片的工廠。通常用于表示在合同基礎(chǔ)上可供那些自己沒有晶圓廠能力或希望補充自己能力的公司使用的設(shè)施。美國本土的Foundry廠主要包括英特爾、格芯、Skywater、TSI Semiconductors、X-FAB。

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亞利桑那州（2個）

臺積電（新投資建設(shè)）：在亞利桑那州的菲尼克斯，臺積電投資了兩座晶圓廠，一座是計劃于2024年開始生產(chǎn)N4工藝技術(shù)的晶圓廠，另外一座廠計劃于2026年開始生產(chǎn)3nm工藝技術(shù)。這兩個晶圓廠的總投資約為400億美元，是亞利桑那州歷史上最大的外國直接投資，也是美國歷史上最大的外國直接投資之一。建成后，臺積電亞利桑那州的兩個晶圓廠每年將生產(chǎn)超過 60萬片晶圓，估計最終產(chǎn)品價值超過400億美元，將創(chuàng)造4500 個臺積電直接工作崗位。

英特爾：英特爾于1979年在亞利桑那州設(shè)立辦事處，并于1980年在錢德勒開始運營。英特爾亞利桑那州是英特爾的第二大基地，也是亞利桑那州錢德勒的最大雇主。自1996年以來，英特爾在亞利桑那州的制造能力投資超過200億美元，每年在研發(fā)方面的支出超過4.5億美元。目前在錢德勒，英特爾有IDM、Foundry、芯片設(shè)計。

其中在2021年3月23日，英特爾計劃投資200億美元在公司位于錢德勒的Ocotillo園區(qū)新建兩家工廠（或“晶圓廠”），預計將創(chuàng)造3000多個永久性高薪高科技工作崗位。

加利福尼亞州（5個）

TSI Semiconductors位于加利福尼亞州羅斯維爾（Roseville）的晶圓代工廠于2016年開放，主要的技術(shù)節(jié)點包括0.18 微米邏輯、混合信號/模擬、高電壓，晶圓尺寸為200mm。

英特爾在加利福尼亞州的佛森（Folsom）和圣克拉拉（Santa Clara）都擁有Foundry。

加利福尼亞圣克拉拉的Foundry廠還有GlobalFoundries和Vishay Intertechnology，其中Vishay 的工廠于1997年開始運營。

科羅拉多州（1個）

英特爾在科羅拉多州的科林斯堡市（Fort Collins）主要是來設(shè)計和制造高性能英特爾安騰微處理器。

佛羅里達州（1個）

SkyWater Technology在佛羅里達州基西米（Kissimmee）的Foundry廠晶圓尺寸為200mm，該工廠將啟用定制的異構(gòu)集成解決方案。

愛達荷州（1個）

LA Semiconductor現(xiàn)在運營著一家180nm純晶圓廠，LA Semiconductor成立于2022年，是最新的美國獨資、全面運營的模擬、混合信號和電源產(chǎn)品純半導體代工廠。2022年12月9日，其收購了安森美位于愛達荷州波卡特洛（Pocatello）的一座晶圓廠，并與之簽訂長期晶圓供應(yīng)協(xié)議，繼續(xù)為安森美提供晶圓。目前該晶圓廠可生產(chǎn)0.35μm至1.5μm模擬、CMOS、BCD、高級分立和定制技術(shù)。

印第安納州（1個）

SkyWater（新投資建設(shè)）2022年7月20日，SkyWater Technology宣布，計劃通過與該州和普渡大學的動態(tài)公私伙伴關(guān)系，在印第安納州建立一個價值18億美元的美國半導體研發(fā)和生產(chǎn)設(shè)施，以尋求為美國法案提供CHIPS資金。該工廠選址位于West Lafayette，新工廠預計將創(chuàng)造750個直接就業(yè)機會。

紐約州（1個）

格芯（含新投資建設(shè)）：2021年7月19日，GlobalFoundries (GF) 宣布了未來幾年在紐約州北部最先進的制造工廠的擴張計劃。GF將投資10億美元，立即在其現(xiàn)有晶圓廠內(nèi)每年額外增加15萬片晶圓，以幫助解決全球芯片短缺問題。之后，GF計劃建造一座新工廠，使該工廠的產(chǎn)能翻一番，同時為該地區(qū)創(chuàng)造1,000多個新的直接高科技工作崗位和數(shù)千個間接工作崗位。

馬薩諸塞州（1個）

英特爾在馬薩諸塞州哈德遜的一家晶圓廠是1997年收購Digital Semiconductors所得。

新墨西哥州（1個）

英特爾（含新投資建設(shè)）：英特爾位于新墨西哥州桑多瓦爾（Rio Rancho）的晶圓廠于2002年開始營業(yè)，自1980年以來，英特爾已投入163億美元資金支持其在新墨西哥州的運營。2021年5月3日，英特爾宣布投資35億美元為該工廠配備先進半導體封裝技術(shù)的制造設(shè)備，其中包括英特爾突破性的 3D 封裝技術(shù)Foveros。

俄亥俄州（1個）

英特爾（新投資建設(shè)）：2022年1月21日，英特爾宣布計劃初始投資超過200億美元，在俄亥俄州建設(shè)兩家新的前沿芯片工廠。2022年底開始建設(shè)，預計將于2025年投產(chǎn)，屆時該工廠將交付采用業(yè)界最先進晶體管技術(shù)的芯片。

華盛頓州（1個）

霍尼韋爾（honeywell）：工廠位于華盛頓州雷德蒙德（Redmond），晶圓尺寸150毫米

俄勒岡州（3個）

臺積電在俄勒岡州的工廠擁有25年的制造經(jīng)驗，此前張忠謀曾說雖然該工廠處于盈利狀態(tài)，但擴張計劃幾乎被放棄，因為在美國制造芯片比在臺灣貴50%。

Rogue Valley Microdevices 成立于2003年，總部位于俄勒岡州梅德福，是一家MEMS晶圓代工廠，專門為全球不同的客戶群提供小批量到小批量 MEMS 設(shè)備制造和生產(chǎn)。

英特爾在俄勒岡州有七家工廠，都在華盛頓縣。英特爾在俄勒岡經(jīng)濟中的地位舉足輕重。它每年的工資總額為15億美元，每年對俄勒岡州的經(jīng)濟影響約為90億美元。英特爾的奔騰處理器就是在俄勒岡州開發(fā)的。2022年4月，英特爾慶祝了耗資30億美元在俄勒岡州希爾斯伯勒擴建 D1X 工廠的盛大開幕。

德克薩斯州（3個）

X-FAB：工廠位于德克薩斯州拉伯克，開放時間為1977年，晶圓尺寸150毫米。

Tower Semiconductor：工廠位于德克薩斯州圣安東尼奧，開放時間為1989年，晶圓尺寸200毫米，主要生產(chǎn)電源，射頻模擬類產(chǎn)品。

GlobalFoundries在得克薩斯州也有據(jù)點。

佛蒙特州（1個）

GlobalFoundries：工廠位于佛蒙特州埃塞克斯，開放時間為1997年，晶圓尺寸200毫米。

明尼蘇達州（3個）

霍尼韋爾（honeywell aerospace）：霍尼韋爾絕緣體上硅 (SOI) 互補金屬氧化物半導體 (CMOS) 代工廠，能夠構(gòu)建多達1500萬門的定制專用集成電路 (ASIC)。此外，霍尼韋爾構(gòu)建了廣泛的標準產(chǎn)品，包括 SRAM、MRAM、SERDES、處理器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等。霍尼韋爾在明尼蘇達州的Foundry廠分別于1965年開始運營。

Polar Semiconductor：該公司于1969年在明尼蘇達州建造了第一家專用代工廠，2005年被SK集團收購，現(xiàn)在是三墾電氣（Sanken Electric）的先進晶圓廠和工程中心。Polar Fabs為電源和傳感器市場制造 IC（BCD、BiCMOS）和分立（MOS、IGBT）8 英寸硅晶圓,每月的生產(chǎn)能力高達 21,000 片晶圓。

SkyWater Technology：該公司在明尼蘇達州的晶圓廠于1995年開始運營。2020年將明尼蘇達州的晶圓廠進行了擴建，以實現(xiàn)額外的產(chǎn)能和Cu后端生產(chǎn)線，該廠的晶圓尺寸為200毫米設(shè)備，產(chǎn)能：10,000片30 ML CMOS 晶圓/月或50,000片MOSFET晶圓/月，

知識產(chǎn)權(quán) (IP) 和

電子設(shè)計自動化 (EDA)

美國的IP和EDA實力自然是不容多說，Cadence、Synopsys、Ansys是美國本土的三家EDA和IP供應(yīng)商。Arm在美國也有分公司。

半導體IP核主要是指預先打包并可用于許可的設(shè)計或驗證單元，IP已成為創(chuàng)建大型復雜設(shè)備的必要條件，因為任何一家公司幾乎不可能開發(fā)這些設(shè)備所需的所有模塊。EDA是一個由軟件、硬件和服務(wù)組成的細分市場，其共同目標是協(xié)助半導體器件或芯片的定義、規(guī)劃、設(shè)計、實現(xiàn)、驗證和后續(xù)制造。

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無晶圓廠（Fabless）公司

美國本土有很多無晶圓廠（Fabless）公司，這些公司設(shè)計芯片和電路，但不生產(chǎn)芯片，而是將設(shè)計好的芯片交給晶圓代工廠進行生產(chǎn)。

美國本土的Fabless公司主要有英偉達、AMD、Marvell、IBM、Cirrus Logic、Silicon Labs、Ampere、SiFive、Lattice Semiconductor、Qualcomm、Socionext、Allegro、博通。此外，中國臺灣芯片廠商聯(lián)發(fā)科在美國多個州都有分部。這些無晶圓廠公司在美國本土的半導體產(chǎn)業(yè)中扮演著重要角色，推動了美國本土的半導體設(shè)計和創(chuàng)新。

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設(shè)備

美國的半導體設(shè)備公司主要有應(yīng)用材料、Lam Research、KLA，這三家是全球半導體設(shè)備的巨頭，均排在全球前五之列。

應(yīng)用材料（Applied Materials）：總部位于加利福尼亞州圣克拉拉，是全球最大的半導體設(shè)備供應(yīng)商之一，提供包括化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）等多種制程設(shè)備。

Lam Research：總部位于加利福尼亞州弗里蒙特，是全球最大的化學機械拋光設(shè)備供應(yīng)商之一，同時也提供包括物理氣相沉積、離子注入等多種制程設(shè)備。

KLA公司：總部位于加利福尼亞州米爾皮塔斯，是一家全球領(lǐng)先的半導體工藝控制設(shè)備供應(yīng)商，其產(chǎn)品涵蓋光刻、檢測和測量、清洗等多個領(lǐng)域。

除了這些廣為人知的巨頭，美國還有多個從事半導體設(shè)備制造生產(chǎn)的廠商。比如位于華盛頓州的Onto Innovation提供計量、缺陷檢測、光刻和智能制造軟件解決方案；位于亞利桑那州錢德勒Yield Engineering Systems主要生產(chǎn)熱、沉積和濕法工藝設(shè)備。

美國半導體設(shè)備公司在物理氣相沉積設(shè)備 PVD、檢測設(shè)備、離子注入機和化學機械拋光設(shè)備CMP等半導體制造中的核心設(shè)備占有優(yōu)勢，在化學氣相沉積CVD、刻蝕設(shè)備等也具有較強的優(yōu)勢。

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（圖中還包括外國的廠商ASML、TEL、尼康）

材料

半導體材料包括數(shù)百種特種和高純度氣體、化學品、金屬和基板，它們在芯片制造和設(shè)備制造過程中具有關(guān)鍵用途，從硅和稀土金屬到氦氣和光學透鏡。在美國的陸地上，不僅分布著美國本土的材料提供商，還有大量的國外企業(yè)在美國扎根多年。

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美國的Fujifilm Electronic Materials提供高純度化學品和材料產(chǎn)品組合，包括光刻膠、CMP漿料、高純度溶劑等等。

美國馬薩諸塞州的Entegris提供凈化、保護和運輸半導體設(shè)備制造過程中使用的關(guān)鍵材料的產(chǎn)品和系統(tǒng)。

Chemtrade主要提供硫和水化學品(SWC) 和電化學品，自2001年起在多倫多證券交易所 (CHE.UN)上市。

位于馬薩諸塞州的Electronic Fluorocarbons是特種氣體、碳氟化合物和稀有氣體供應(yīng)商。

Hemlock Semiconductor是美國最大且唯一的超純多晶硅生產(chǎn)商。該公司成立于1961年，由康寧公司（Corning Inc.）和信越化學工業(yè)公司（Shin-Etsu Handotai）擁有，并以其工廠所在地密歇根州的赫姆洛克（Hemlock）命名。

Tosoh SMD為半導體、大面積涂層和特種市場制造和提供薄膜材料，如濺射靶材和高純度薄膜沉積材料。該公司成立于1975年，Tosoh SMD貢獻了世界上與目標冶金學對PVD薄膜工藝和性能的影響相關(guān)的許多基本理解。

位于特拉華州的杜邦材料提供用于半導體制造、封裝和組裝的支持材料，2022年8月，杜邦半導體宣布在特拉華州進行擴張，支持杜邦電子與工業(yè)公司 5000 萬美元的設(shè)備投資和新場地的裝修成本的是來自特拉華州戰(zhàn)略基金的 65,550 美元的就業(yè)績效補助金和 1,578,000 美元的資本支出補助金。

2022年7月，Chemtrade Logistics Income Fund 宣布與私人控股的 Kanto Group 建立合資企業(yè)，以新建高純度硫酸工廠。合資企業(yè)KPCT Advanced Chemicals LLC將在亞利桑那州卡薩格蘭德建廠，預計2024 年投產(chǎn)。

2023年1月，應(yīng)用材料向韓國化學材料公司SKC Co.旗下的美國子公司 Absolics ，Absolics 注資4000萬美元，Absolics主要生產(chǎn)半導體封裝用的玻璃基板。

位于美國的SK Siltron CSS主要生產(chǎn)SiC晶圓。SK siltron css 是SK siltron的子公司，SK siltron隸屬于位于韓國的SK集團。

還有日本的SUMCO、濺射靶材提供商JX Nippon Mining & Metal，法國的Air Liquide和Solvay，德國的工業(yè)氣體提供商林德集團（Linde）、半導體材料提供商默克和聚合物產(chǎn)品提供商Wacker Chemical、有機硅、聚合物等材料提供商Wacker Chemical、超純多晶硅Wacker Polysilicon，臺灣的氫氟酸和氟化物公司Sunlit Chemical、聚丙烯提供商LCY Chemical、電子材料化學品提供商Chang Chun Group，英國的Edwards Vacuum等等。

外包組裝和測試 (OSAT)

如果非說美國存在偏科的話，那么最弱的可能是在OSAT領(lǐng)域。在OSAT領(lǐng)域，美國只有2家廠商。OAST是指提供第三方半導體組裝、測試和封裝 (ATP) 服務(wù)的供應(yīng)商。IDM 和具有內(nèi)部封裝操作的代工廠也可以將一定比例的封裝生產(chǎn)外包給 OSAT。無晶圓廠公司還將他們的封裝外包給 OSAT 和/或代工廠。

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Amkor Technology總部位于美國亞利桑那州坦佩市，于1968年在韓國開展了第一家半導體業(yè)務(wù)。Amkor 在名義上結(jié)合了美國和韓國，Amkor Electronics專注于美國的銷售和營銷，而ANAM專注于韓國的生產(chǎn)和研發(fā)。

Integra Technologies是美國最大的 OSAT 服務(wù)提供商，總部位于美國堪薩斯州威奇托。

2023年2月2日，堪薩斯州批準了 Integra 的吸引強大的經(jīng)濟擴張 (APEX) 激勵措施申請一個擴展項目，該項目將在威奇托地區(qū)創(chuàng)造至少 2,000 個工作崗位和 18 億美元的資本投資，前提是獲得聯(lián)邦 CHIPS for America資金。

大學研發(fā)合作伙伴

除了上述的企業(yè)之外，美國還有大量的大學研發(fā)合作伙伴，如斯坦福大學、哈佛大學、加州大學、耶魯大學、普渡大學、波士頓大學、密歇根大學、北卡羅來納州立大學、杜克大學、羅徹斯特大學等等，這些機構(gòu)在半導體技術(shù)研究和人才培養(yǎng)方面處于領(lǐng)先地位。同時，美國政府和企業(yè)也高度重視半導體技術(shù)的研發(fā)，投入大量的資金和人力，這些成為美國半導體創(chuàng)新源源不斷的生命源泉。

美國的大學研發(fā)合作伙伴所在地一覽

寫在最后

通過上述的系統(tǒng)分析，我們對美國半導體產(chǎn)業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)有了大概的了解，可以說，美國擁有全球最完善的半導體產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，包括研發(fā)機構(gòu)、技術(shù)服務(wù)提供商、創(chuàng)業(yè)孵化器等，這些生態(tài)系統(tǒng)的完善為企業(yè)和科研機構(gòu)提供了廣泛的資源和支持，加速了技術(shù)創(chuàng)新的步伐。