臺積電在美建廠之無奈
2023-02-19 15:15:29齊家
看世界 2023年1期
齊家
2022年12月6日，拜登赴亞利桑那州鳳凰城參觀臺積電工廠
作為全球晶圓代工市場的龍頭，臺積電2020年5月宣布到美國亞利桑那州鳳凰城建廠，近日則舉辦了首批機(jī)臺設(shè)備進(jìn)廠儀式。
鳳凰城工廠遷機(jī)儀式上，拜登在演講中宣稱“美國制造業(yè)回歸”。臺積電創(chuàng)始人張忠謀則在發(fā)言中稱，從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)及區(qū)域政治變化來看，“全球化和自由貿(mào)易幾乎已死”，不大可能起死回生。
新廠拉升美國全球市占比
2022年12月7日，臺積電在美國鳳凰城舉辦了新工廠首批機(jī)臺設(shè)備進(jìn)廠儀式。據(jù)報(bào)道，蘋果公司將成為該廠最大客戶。AMD和英偉達(dá)的高層領(lǐng)導(dǎo)也在之后確認(rèn)，它們將成為首批客戶之一。
鳳凰城第一座晶圓廠將生產(chǎn)4nm芯片，預(yù)計(jì)2024年開始生產(chǎn)。第二座工廠將于2026年上線，生產(chǎn)目前最尖端的3nm芯片。據(jù)悉，臺積電最初計(jì)劃在美國建設(shè)的為5nm制程產(chǎn)線，但在美方要求下升級為4nm制程產(chǎn)線。
技術(shù)升級的同時(shí)，投資規(guī)模也從120億美元加碼至400億美元—這是美國制造業(yè)有史以來最大的外國直接投資之一，也是亞利桑那州史上最大規(guī)模的一筆海外直接投資。
臺積電預(yù)計(jì)，5nm廠房在2024年全面運(yùn)作后，每月將生產(chǎn)2萬片晶片；而兩座晶圓廠至2026年后，預(yù)計(jì)每年產(chǎn)能將達(dá)60多萬片晶圓。美國相關(guān)政府官員表示，這足以滿足美國對先進(jìn)芯片的全部需求。
此次遷機(jī)儀式上，多名重磅嘉賓均有發(fā)言。拜登在其演講中表示，此前蘋果公司僅能通過海外渠道購買所有先進(jìn)芯片，如今美國將要為蘋果在國內(nèi)建造更多的本土供應(yīng)鏈。
據(jù)英媒《金融時(shí)報(bào)》統(tǒng)計(jì)，臺積電新廠若在2024年開工，預(yù)計(jì)能把美國的全球市占比提升至15%。
不過，這部分產(chǎn)能在臺積電全球版圖中仍很小。2021年，臺積電12英寸晶圓產(chǎn)量超過1420萬片，而2022年該數(shù)值有望增至1540萬片。若臺積電保持過去五年8.1%的平均產(chǎn)能增長趨勢，到2026年，亞利桑那州工廠將僅占臺積電全球年產(chǎn)量的約2.85%。
此外，本次臺積電在亞利桑那建設(shè)的為晶圓廠，并未配套封裝工序。故業(yè)內(nèi)猜測，封裝階段仍將在臺灣進(jìn)行。
520億美元刺激回流
在此前的經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代，美國等發(fā)達(dá)國家大都經(jīng)歷了去工業(yè)化的過程。時(shí)至今日，全球芯片產(chǎn)業(yè)鏈已呈“東重西輕”格局。2021年4月的數(shù)據(jù)顯示，中日韓三國集中了全球75%的半導(dǎo)體制造產(chǎn)能。美國的半導(dǎo)體產(chǎn)能僅占約10%。
中國臺灣地區(qū)的地位尤為突出：集中了全球64%的芯片代工能力、55%的封測能力；在芯片設(shè)計(jì)與銷售領(lǐng)域則占27%，為全球第二。有觀點(diǎn)稱，若臺灣地區(qū)停止供應(yīng)晶圓，世界其他地區(qū)需要投資3500億美元，并用時(shí)3年，才能建起替代產(chǎn)能。
疫情暴發(fā)以來，消費(fèi)端需求一度激增，但工廠生產(chǎn)和運(yùn)輸受阻等多重因素疊加，引發(fā)“全球缺芯”的供應(yīng)鏈危機(jī)。而2022年以來，地緣政治沖突風(fēng)險(xiǎn)更是令芯片供應(yīng)備受關(guān)注。
印度北方邦諾伊達(dá)的智能手機(jī)工廠
“臺灣不發(fā)生緊急事態(tài)（的話），這將是花費(fèi)巨額資金的無用投資?！?/blockquote>
蘋果公司近期表示，計(jì)劃從歐洲和美國的工廠購買更多芯片，以緩解之前芯片供應(yīng)不暢帶來的損失。而過去幾年里，該公司也一直在努力將其供應(yīng)鏈擴(kuò)展至中國之外，譬如在印度設(shè)廠生產(chǎn)部分iPhone手機(jī)，并希望將MacBook和Apple Watch的生產(chǎn)擴(kuò)展至越南。
除了企業(yè)出于盈利目的而迫切需要調(diào)整供應(yīng)鏈以外，美國政府也通過《芯片與科學(xué)法案》（以下簡稱《芯片法案》）試圖帶動(dòng)美國本土芯片制造業(yè)的發(fā)展。
美國國家經(jīng)濟(jì)委員會(huì)主任Brian Deese表示：“《芯片法案》的通過，對于為臺積電這樣的公司擴(kuò)大影響力，以及對美國供應(yīng)的長期確定性來說，是絕對重要的?！迸_積電的遷廠儀式上，在場的蘋果公司、美光公司、英偉達(dá)等，多數(shù)均為將從在美國生產(chǎn)芯片中受益的公司。
2023年開始，美國商務(wù)部將按照《芯片法案》的規(guī)定，陸續(xù)撥付520億美元資金。外國公司只要在美國建設(shè)產(chǎn)能，就有資格獲得上述激勵(lì)補(bǔ)貼。臺積電已公開表示，將申請相應(yīng)的補(bǔ)貼。
除了臺積電，美國本土最大的芯片制造商英特爾，也在亞利桑那州的鳳凰城有其最大的生產(chǎn)基地。英特爾在鳳凰城主要郊區(qū)錢德勒的200億美元擴(kuò)建項(xiàng)目正持續(xù)推進(jìn)，將于2024年全面投入使用。此外，英特爾還計(jì)劃在俄亥俄州建立“地球上最大的硅制造基地”，預(yù)計(jì)投資200億美元。
英特爾在鳳凰城有其最大的生產(chǎn)基地，將于2024年全面投入使用
臺積電最先進(jìn)的制程仍要優(yōu)先留在島內(nèi)，與美國工廠保持代差。
執(zhí)著“在地化”致高成本建廠
一位芯片設(shè)計(jì)業(yè)內(nèi)人士向筆者表示：“僅有設(shè)計(jì)是不夠。如果僅有設(shè)計(jì)而無法生產(chǎn)制造，那IC設(shè)計(jì)就只是一張圖紙?！敝圃齑さ闹匾圆谎远?。
雖然美國也有本土制造商英特爾，但其代工業(yè)務(wù)份額較小，主要也專注于自有芯片生產(chǎn)。而從晶圓代工市場的市占率來看，臺積電以56%的市場份額遙遙領(lǐng)先于三星（18%）與聯(lián)電（7%）。由此，不難理解在“讓制造業(yè)重返美國”的藍(lán)圖中，臺積電到美國建廠的重要性。
據(jù)媒體報(bào)道，美國駐臺機(jī)構(gòu)在2020年與臺灣半導(dǎo)體協(xié)會(huì)、臺積電多次座談，向臺積電施壓，迫使臺積電在2020年5月宣布到亞利桑那州建廠。
但由于美國半導(dǎo)體生產(chǎn)缺少中下游配套，即便實(shí)現(xiàn)本土造芯，其成本相較此前的海外代工模式，也會(huì)只增不減。此前美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)與波士頓咨詢集團(tuán)聯(lián)合發(fā)布報(bào)告稱，在美國建設(shè)一個(gè)新芯片工廠，十年總運(yùn)營成本較中國臺灣、中國大陸及韓國高出30%～50%，差額約在30億～200億美元，需要依靠大量政府補(bǔ)貼來維持。
若美國想建設(shè)完整的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈，前期至少要投入9000億～1.2萬億美元，最終致使半導(dǎo)體價(jià)格整體上漲35%～65%。
此前，臺積電創(chuàng)始人張忠謀、現(xiàn)任董事長劉德音也多次強(qiáng)調(diào)，半導(dǎo)體的“在地化”生產(chǎn)不僅不切實(shí)際、會(huì)提升成本，也可能拖累技術(shù)進(jìn)步的速度。
張忠謀于2022年4月在布魯金斯研究院和美國戰(zhàn)略與國際研究中心的共同采訪中指出，臺積電設(shè)在美國華盛頓州的工廠自1998年就開始運(yùn)營，但現(xiàn)在仍需要花費(fèi)臺灣1.5倍的成本，才能制造出相同的產(chǎn)品。
他認(rèn)為，亞利桑那州的項(xiàng)目無法建立起具有國際競爭力的生產(chǎn)基地。“臺灣不發(fā)生緊急事態(tài)（的話），這將是花費(fèi)巨額資金的無用投資。”
2022年12月29日，中國臺灣，臺積電董事長劉德音（中）在臺南工廠參加了3nm量產(chǎn)暨擴(kuò)廠典禮
量產(chǎn)3nm顯示留守決心
臺積電此前已有在華盛頓州建設(shè)的8英寸晶圓廠的失敗案例，如今再次不遠(yuǎn)萬里地大力興建一間低效的工廠，結(jié)合張忠謀的表態(tài)及“全球化和自由貿(mào)易幾乎已死”的發(fā)言，其中的“威逼利誘”并不難察覺。
上述IC設(shè)計(jì)工程師向筆者表示，源自美國的軟件和專利遍布全球半導(dǎo)體生態(tài)圈的每一個(gè)角落，一旦美方下定決心進(jìn)行全面制裁，將殃及所有高階技術(shù)、設(shè)備和產(chǎn)品?！氨热纾行酒O(shè)計(jì)公司都一定會(huì)用到芯片設(shè)計(jì)軟件EAD，而主要的EAD廠商都是美國企業(yè)。一旦制裁實(shí)施，企業(yè)有著無法設(shè)計(jì)芯片的風(fēng)險(xiǎn)?！?/p>
從市場角度來看，臺積電前十大客戶中，蘋果、AMD、高通、博通、英偉達(dá)、Marvell、ADI均為美國企業(yè)，其最大客戶蘋果公司所貢獻(xiàn)的年?duì)I收占比更是高達(dá)1/4。
臺灣經(jīng)濟(jì)研究院研究員劉佩真說，在美國生產(chǎn)成本相對較高，這是“逆全球化”趨勢—在生產(chǎn)成本高的美國設(shè)廠，預(yù)期半導(dǎo)體“在地制造”已是短期內(nèi)不可逆的趨勢。
盡管如此，Trend Force集邦咨詢表示，2022年臺灣地區(qū)先進(jìn)制程（16nm及以下）占全球比例高達(dá)61%；在臺廠于全球擴(kuò)產(chǎn)的趨勢下，預(yù)估2025年臺灣本地晶圓代工產(chǎn)能市占率將略為下降至44%，但仍占全球產(chǎn)能的近一半。
而在技術(shù)層面，據(jù)日經(jīng)亞洲報(bào)道，臺積電計(jì)劃至2024年生產(chǎn)2nm芯片。這意味著，臺積電最先進(jìn)的制程仍要優(yōu)先留在島內(nèi)，與美國工廠保持代差。
2022年12月29日，臺積電在臺南科學(xué)園區(qū)的芯片18廠新建工程基地，舉行3nm量產(chǎn)暨擴(kuò)廠典禮。相較于5nm，臺積電3nm制程技術(shù)的邏輯密度將增加70%，在相同功耗下，速度提升10%～15%；在相同速度下，功耗降低25%～30%。
面對臺積電擴(kuò)大美國投資的動(dòng)態(tài)，有分析稱，臺積電南科3nm量產(chǎn)，是“罕見以實(shí)際行動(dòng)宣示持續(xù)深耕臺灣的決心，化解外界疑慮”。
責(zé)任編輯吳陽煜 wyy@nfcmag.com
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