半导体为何如此烧钱？

半导体为何如此烧钱？ 

2021年半导体行业资本支出飙升36%之后，IC Insights预计2022年半导体行业资本支出将增长24%，达到1904亿美元的历史新高。而就在三年前，半导体行业的资本支出仅为1025亿美元，三年的时间，半导体行业的支出近乎翻了一倍。

上图中13家公司的总支出预计将是两年前2020年的近2.5倍。支出的大幅度增长，主要是由于当前市场激增的需求导致的供不应求，未来随着需求的逐步被满足，未来半导体公司的支出根据销售情况会进行调整。

但是半导体企业大手笔的资本支出，反映出半导体产业对市场的信心。但半导体产业动辄几十亿几百亿的支出，都花在哪了呢？

人才是第一竞争力

对于半导体这类高壁垒、高科技的产业，只要技术过硬，并不需要华丽介绍就能够赢得市场。而支撑产品竞争力的关键因素与核心技术人员的研发能力息息相关。正因如此，作为科技密集型产业，人才是半导体产业最重要的资源之一。也因此各大半导体的核心技术人员的薪资待遇成为公司的重要支出。

有半导体行业的HR估算过极简版的模拟芯片公司的人员成本。一个模拟芯片设计工程师加一个版图工程师（layout）加一个应用工程师（AE）。假如设计工程师是老板本人，layout工程师一年50W，AE工程师50-70W，销售全套配下来工资将达到250W。

但一个模拟/射频芯片设计工程师的工作基本可以等同于：架构师+电路设计工程师+验证工程师+测试工程师+半个版图工程师的集合体。所以想找到资深的模拟/射频设计工程师难度很高，2021年，ADC,DAC, Serdes等方向，拥有十年经验的资深模拟设计工程师的工资基本不会低于100W，而在人才缺口尚未补足的情况下，模拟设计工程师按照目前行情走下去也会只多不少。

对于芯片团队来说，至少要找三个架构师，包括一个系统级的，两个微架构IP级的或者性能设计和PPA相关的架构师。资深一点的架构师的年薪基本已经是150W起步，如果想招业界超级大牛架构师，他们的薪资可能会达到200W。OPPO的马里亚纳 X芯片研发团队超2000人；而vivo内部的ISP芯片人才年薪达到180万元。

而对于处于领先地位的半导体公司来说，为了保证技术的先进性，他们在人才上的支出更高。

ASML在半年内大幅度涨薪15%～19%，中国台湾分公司应届硕士客户支持工程师年薪达160万新台币（约36万人民币）。芯片巨头台积电2022年预计雇佣 8000 多名员工，而硕士毕业的应届工程师平均年薪达到新台币200万新台币（约45万人民币）。

可想而知，组建一个芯片人才团队的成本有多高，而这还仅仅是薪酬一方面的数据。同时为了避免高端人才被挖走，各大公司还会以股票福利的形式留住人才。苹果公司以限制性股票形式向部分工程师和软件部门的工作人员发放提供了一笔股票福利。金额从5万至18万美元（约合人民币32万元-114万元）不等。中芯国际在2021年7月向4000名员工发放了41亿元的激励股票，其中有75.35%的股票都发放给了技术及业务骨干人员，金额近31亿。

固定资产成本占比大

中芯国际在第四季度快报中表示，计划在2022年支出50亿美元，这其中包括购买厂地、建设厂房、购买设备等。

对于半导体制造公司来说，设备占据其支出的大部分。多家半导体公司的财报都表现出这一特点。

从制造必须配备的光刻机来看，全球光刻机巨头ASML，其生产光刻机在全球的市占率达到80%。ASML财报显示2021年EUV系统的收入为63亿欧元，而全年成功出货并认可了42个EUV系统，以此估计每个系统价格在1.5亿欧元左右。由于光刻机在先进制程上起到决定性作用，各大制造公司还需要斥巨资预定光刻机。2022年1月，英特尔宣布以高达3.4亿美元的价格向ASML预定了仍在设计阶段的High-NA量产型EUV光刻机EXE:5200。再一次让公众见识到，半导体有多么“烧钱”。

更重要的是，由于半导体制造是极其精密的过程，因此半导体制造的环节对响应设备的要求都很高，这也就导致各种半导体设备的成本普遍都很高。用于封测的激光切割设备价格也很高，核心零部件激光头的价格昂贵，单个激光头的价值高达十万美元以上，并且激光头的寿命通常在两年内。据长电科技公告，2021年其中设备购置费高达15.6 亿元，划片机计划购买130台（包括划片机和切割机），总价3611万美元。

除了设备，半导体的厂房也是一大笔支出。

对于晶圆厂来说，一个晶圆厂的布局大概分为7个功能不同的区域：

1.炉管区。在炉管区，以高温反应的方式，在硅晶体上形成一层硅化合物。这层化合物附着性好，为之后的打磨和刻蚀做准备。2. 离子植入区。该区将离子植入晶圆特定区域内，达到改变特定区域晶圆导电或者不导电的特性。3. 化学气相沉积区。该区域利用化学反应将反应气体生成固态，并沉积在晶片表面，形成薄膜。4. 微影区。生长了薄膜的晶圆，进入图案转录的微影区，表面涂抹光刻胶，成为光阻。将其放置于光下进行曝光。现在，硅晶圆表面一部分曝光，一部分没有曝光。5. 蚀刻区。在这个区域内，已经曝光的地方将进一步蚀刻。现在整个晶圆为单晶硅和硅化合物存留。6. 物理气相沉积区。这个区域将实现导电功能，用金属导线将元件连接起来。7. 化学机械研磨区。这个区域将使用化学反应和机械工具，对表面进行进一步打磨，方便后续封装。

这就导致晶圆厂需要极大的占地面积。英特尔预计在俄亥俄州建立的下一个主要制造基地将容纳多达 8 个半导体生产设施，占地约400公顷。三星在平泽的工厂面积预计达到16个足球场。

除了厂房占地面积大，半导体制造对产房的环境还有着极高的要求。

为了控制制造过程中最小程度的受到污染，半导体产业开发需要使用洁净室（无尘间）。无尘间是一个净化过后的空间，用超级洁净空气将芯片与外界环境隔离，半导体无尘间的级别比手术室要严格10倍。晶圆厂的核心是洁净室。所有制造步骤都在这里进行，因此可以控制环境以消除纳米级的灰尘。洁净室地板下是所谓的子晶圆厂，其中包含驱动激光器等辅助设备。

在土地资源有限的情况下，半导体工厂对土地的需求导致场地费用成为制造、封测类半导体公司的大笔支出之一。

半导体专用软件也是高昂的成本

芯片制造所用的相关软件也是高昂的成本之一。

为了让芯片公司效率提高，相应的设计软件系统应运而生。而随着这些软件的功能越来越完善，用于软件的成本也开始升高。EDA软件的报价相对不透明，即使通过折扣补贴并且只使用最核心功能，一家EDA软件入门价也已经达到了百万人民币，但通常在使用中需要配上两三家的软件一起工作，如果设计涉及到先进节点，那么半导体公司在EDA软件上的支出将会达到千万人民币。

随着芯片公司数量不断增长，各大EDA供应商营收也积极向好。全球EDA设计软件巨头中Synopsys 2021年全年收入42亿美元；Cadence 2021年全年收入达到28.13亿美元。

除了EDA，半导体公司还会用到其他的软件，例如针对晶圆生产的半导体生产系统（MES）。

与此同时，这些软件的运行对于计算机来是巨大的工作量。因此想要保证这些软件的使用，芯片公司需要配备百万级的服务器来支撑这类专业的工具。

这钱花的到底值不值？

对于不同产业链环节上的半导体公司，花钱的侧重点各有不同。制造环节的公司，将钱花在买设备、买地；设计类的公司则是请专业人士、买专利。

对于设计公司来说，有时候单次流片费用就高达一个亿，这些高昂的数字也会让人想问，这些钱花的到底值不值。仍以流片为例，想要试产一款芯片，晶圆厂需要为设计公司制作掩膜，制程越先进掩膜价格就越高，如果设计有问题，那意味着本次流片投入全军覆没。但如果没有试生产就不会提前发现设计上的缺陷，之后造成的损失将更加巨大。

虽然半导体产业十分“烧钱”，但与此同时，产业链上下游之间又将成本分摊。如果半导体行业2022年的资本支出增长超过10%，这标志着自1993年至1995年半导体行业支出首次出现连续三年的两位数增长率后，又一次实现连续三年的两位数增长率。可以说，正是这些高昂的成本，让整个产业链都向着更高的标准前进，成为了半导体产业源源不断的动力。

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