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砸400亿美元巨资在美国兴建4nm和3nm芯片工厂,台积电前途未卜?

作者:九芯电子时间:2022-12-09 08:56:5383次浏览

信息摘要:

12月6日,台积电位于美国亚利桑那州的12英寸晶圆工厂举办了机台设备到厂典礼仪式,并且宣布了该处的晶圆厂制程工艺升级为4nm和3nm——第一期工程计划是2024年量产4nm工艺,4nm工艺同属台积电5nm工艺家族;第二期工程同样开始兴建,预计2026年量产3nm工艺。当一期和二期工程完工并都投入量产,合计年产能将超过60万片晶圆,终...

12月6日,台积电位于美国亚利桑那州的12英寸晶圆工厂举办了机台设备到厂典礼仪式,并且宣布了该处的晶圆厂制程工艺升级为4nm和3nm——第一期工程计划是2024年量产4nm工艺,4nm工艺同属台积电5nm工艺家族;第二期工程同样开始兴建,预计2026年量产3nm工艺。当一期和二期工程完工并都投入量产,合计年产能将超过60万片晶圆,终端产品价值预估超过400亿美元。此外,台积电将为一期和二期工程总投资400亿美元,是美国亚利桑那州史上规模最大的外国直接投资案,也是全美国有史以来规模最大的外国直接投资案之一。


一方面,台积电曾经面对多方压力,一度强调没有在海外设厂的计划,外界也一面倒地认为赴美设厂将令成本飙升,获利受创。但2020年5月,终究没能顶住压力的台积电宣布在美国亚利桑那州兴建一座量产5nm制程工艺的12英寸晶圆厂,总投资120亿美元,2024年量产5nm工艺,月产能2万片晶圆。时至今日,台积电不仅将总投资额从120亿美元上调至400亿美元; 也将制程工艺节点从5nm升级为4nm和3nm;并且,月产能也从2万片晶圆提升到5万片晶圆。


另一方面,目前,台积电位于亚利桑那州的晶圆厂两期工程,除了1万多名人员协助兴建厂房之外,预计还将创造1万个高薪工作机会,其中包括 4500 个直接受雇于台积电的工作。为了符合台积电致力于绿色制造的承诺,在亚利桑那州的晶圆厂也规划于在厂区内兴建一座工业用再生水厂,完工后该处晶圆厂将达到近零液体排放的目标。


本次在亚利桑那州新工厂的移机典礼,台积电的主管、客户、供货商、合作伙伴,以及政府官员、学术界领袖都到场参与,其中就包括了台积电创办人张忠谋、董事长刘德音、总裁魏哲家,美国总统拜登、商务部部长吉娜·雷蒙多、亚利桑那州州长道格·杜西、凤凰城市长凯特·加勒戈,苹果CEO蒂姆·库克、超威(AMD)CEO苏姿丰、英伟达CEO黄仁勋等重量级人物。


其实,即使站在局外人的角度,或多或少都应该能够察觉出,台积电虽然颇不情愿,但已是身不由己。针对赴美设厂,张忠谋屡次在公开场合表态,他不看好美国重振高端芯片制造产业,一再强调美国制造成本太高,也缺乏生产制造人才,赴美设厂是“昂贵浪费又白忙一场”,台积电赴美国设厂,是在美国政府的敦促下、不得已做出的决定。张忠谋还以台积电在美国华盛顿州卡马斯市成立25年的8英寸晶圆厂为例,虽然该座工厂能够获利但相当勉强,生产同样的产品,美国的成本比中国台湾高出50%,完全找不到在美国生产的理由。


事实上,台积电赴美设厂是项艰巨的任务。就在上个月,台积电在给美国商务部的一封信中直言,在美国建立晶圆生产线真正的障碍,是工厂建设和运营的“比较成本”。与美国相比较,台积电在中国台湾兴建同等级的先进逻辑晶圆厂,资本密集度要低得多。台积电在信中列出了6个将拉升成本的问题,包括美国政府监管要求、施工期间的非预期工作事项和额外的场地准备等。另外,机台设备运送和人力短缺都是问题,必须投入更多的资金解决。再则,台积电已经陆续将数百名中国台湾工程师派往美国亚利桑那州的新工厂,旨在快速复制中国台湾的经验,但也不得不实拿出更加优厚的薪资福利待遇,方能吸引公司员工前往。


根据知情人士提供的信息,台积电尽可能将设备从中国台湾运往美国,原因是美国厂商要价更高,找不到当地货源。至于人力挑战,台积电难以在美国找到刚毕业的工程人才,必须投入更多的资金招兵买马,而且新聘的工程师要送往中国台湾培训一年或一年半。有台积电高层就曾坦言,在中国台湾数十年来依赖本地工程人才、东亚等地供应链建立的制造生态不易在美国复制。


面对市场供需反转及海外扩产成本不断上升,加之为了加速减碳需要开支巨额费用,令台积电感受到不小的压力。台积电则已明确指出,由于先进制程的复杂度提升、对成熟制程的投资、全球生产据点扩展以及原料成本增加等因素,台积电面临生产成本的挑战。而据了解,台积电正在想方设法保持获利。包括向客户涨价,对供应链削减报价,提升自动化制造比重,以及争取更多政府补助。另外,台积电2023年再涨代工报价6%的态度坚定,未来只涨不跌;而对供应链来说,今年第四季度台积电大砍报价将会更为凶猛。


面对外界质疑台积电将被“掏空”。台积电总裁魏哲家日前回应,“门都没有"。对于外界担忧中国台湾地区半导体产业恐会步日本的后尘,董事长刘德音回应,“不可能!努力30多年,怎么可能被击倒”。然而,仍有行业人士担忧,未来留给台积电的难题,除了高昂的建设和人力成本要如何平衡外,还不排除美国继续对台积电步步紧逼的可能性——即美国在未来要求台积电将2nm、1.4nm甚至1nm等先进制程工艺都转移到美国生产。


假设2026年开始台积电在美国亚利桑那州的工厂同时量产4nm和3nm工艺,且月产能达到预定的5万片晶圆;虽然先进制程工艺的技术含金量相当高,但高端芯片制造集中于中国台湾的局面并未改变。在亚利桑州的工厂启动3nm工艺量产之前。台积电会在中国台湾地区自2022年起逐步在总计7个地点启动3nm工艺量产,更加先进的2nm制程工艺也将从2025年开始在中国台湾地区的4个地点启动量产。


单从数据上看,除了美国亚利桑那州工厂规划的月产能5万片晶圆外,台积电在中国大陆的工厂,月产能8万片晶圆,在日本的工厂,月产能5.5万片晶圆;而在中国台湾的工厂,月产能超过100万片晶圆。即使台积电在亚利桑那州工厂全面建造完成并投产先进制程工艺,全球大约90%的高端芯片制造仍将集中于中国台湾地区——台积电。


首先,虽然台积电赴美国建厂投产先进制程工艺是美国点名敦促之下做出的决定,但美国也是以巨额补贴为条件争取台积电赴美设厂。可以想见,台积电最新宣布对亚利桑那州工厂增加投资、升级制程和扩大产能,仍然该是美国政府承诺提供巨额补贴作为条件。其次,台积电在亚利桑那州的工厂根本不缺客户,包括苹果、英伟达、超威和高通等美国科技大厂都愿意下单给台积电。况且,美国企业客户也希望台积电能够在美国制造先进工艺芯片。第三,英特尔和三星是台积电当下及今后最重要的两大竞争对手,二者都想抓住任何可能的机会,在先进制程芯片代工市场上抢夺台积电的份额,台积电在美国投产先进制程工艺,在很大程度上避免了给英特尔、三星甚至格芯等商业竞争对手以可趁之机。


实际上,英特尔和三星同样没有闲着,都已在美国启动了新晶圆厂兴建或扩产计划。所以单从这点来看,台积电似乎也没有理由不去美国建晶圆厂。其中,英特尔俄亥俄州利金郡晶圆厂于9月随着《芯片与科学法案》的通过而正式动工,宣告全球最大芯片制造基地兴建启动,估计先期投资200亿美元兴建2座新晶圆厂外,预期未来10年还将投资金额扩大到1000亿美元,共兴建8座晶圆厂。英特尔还与资产管理业者布鲁克菲尔德达成融资合作协议,共同出资300亿美元在亚利桑那州钱德勒厂区进行大规模扩厂。三星赴美投资170亿美元的德州泰勒市3nm新厂,也在今年11月正式动工。当然,其他主要半导体厂商同样陆续宣布将在美国新建或扩建半导体设施,就不再一一列举。


(内容来源:我为科技狂Tech)

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