臺積電在美建廠之無奈

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臺設備進廠儀式。

鳳凰城工廠遷機儀式上，拜登在演講中宣稱“美國制造業回歸”。臺積電創始人張忠謀則在發言中稱，從半導體產業及區域政治變化來看，“全球化和自由貿易幾乎已死”，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臺設備進廠儀式。據報道，蘋果公司將成為該廠最大客戶。AMD和英偉達的高層領導也在之后確認，它們將成為首批客戶之一。

鳳凰城第一座晶圓廠將生產4nm芯片，預計2024年開始生產。第二座工廠將于2026年上線，生產目前最尖端的3nm芯片。據悉，臺積電最初計劃在美國建設的為5nm制程產線，但在美方要求下升級為4nm制程產線。

技術升級的同時，投資規模也從120億美元加碼至400億美元—這是美國制造業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模的一筆海外直接投資。

臺積電預計，5nm廠房在2024年全面運作后，每月將生產2萬片晶片；而兩座晶圓廠至2026年后，預計每年產能將達60多萬片晶圓。美國相關政府官員表示，這足以滿足美國對先進芯片的全部需求。

此次遷機儀式上，多名重磅嘉賓均有發言。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芯片，如今美國將要為蘋果在國內建造更多的本土供應鏈。

據英媒《金融時報》統計，臺積電新廠若在2024年開工，預計能把美國的全球市占比提升至15%。

不過，這部分產能在臺積電全球版圖中仍很小。2021年，臺積電12英寸晶圓產量超過1420萬片，而2022年該數值有望增至1540萬片。若臺積電保持過去五年8.1%的平均產能增長趨勢，到2026年，亞利桑那州工廠將僅占臺積電全球年產量的約2.85%。

此外，本次臺積電在亞利桑那建設的為晶圓廠，并未配套封裝工序。故業內猜測，封裝階段仍將在臺灣進行。

520億美元刺激回流

在此前的經濟全球化時代，美國等發達國家大都經歷了去工業化的過程。時至今日，全球芯片產業鏈已呈“東重西輕”格局。2021年4月的數據顯示，中日韓三國集中了全球75%的半導體制造產能。美國的半導體產能僅占約10%。

中國臺灣地區的地位尤為突出：集中了全球64%的芯片代工能力、55%的封測能力；在芯片設計與銷售領域則占27%，為全球第二。有觀點稱，若臺灣地區停止供應晶圓，世界其他地區需要投資3500億美元，并用時3年，才能建起替代產能。

疫情暴發以來，消費端需求一度激增，但工廠生產和運輸受阻等多重因素疊加，引發“全球缺芯”的供應鏈危機。而2022年以來，地緣政治沖突風險更是令芯片供應備受關注。

印度北方邦諾伊達的智能手機工廠

“臺灣不發生緊急事態（的話），這將是花費巨額資金的無用投資。”

蘋果公司近期表示，計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鏈擴展至中國之外，譬如在印度設廠生產部分iPhone手機，并希望將MacBook和Apple Watch的生產擴展至越南。

除了企業出于盈利目的而迫切需要調整供應鏈以外，美國政府也通過《芯片與科學法案》（以下簡稱《芯片法案》）試圖帶動美國本土芯片制造業的發展。

美國國家經濟委員會主任Brian Deese表示：“《芯片法案》的通過，對于為臺積電這樣的公司擴大影響力，以及對美國供應的長期確定性來說，是絕對重要的。”臺積電的遷廠儀式上，在場的蘋果公司、美光公司、英偉達等，多數均為將從在美國生產芯片中受益的公司。

2023年開始，美國商務部將按照《芯片法案》的規定，陸續撥付520億美元資金。外國公司只要在美國建設產能，就有資格獲得上述激勵補貼。臺積電已公開表示，將申請相應的補貼。

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基地。英特爾在鳳凰城主要郊區錢德勒的200億美元擴建項目正持續推進，將于2024年全面投入使用。此外，英特爾還計劃在俄亥俄州建立“地球上最大的硅制造基地”，預計投資200億美元。

英特爾在鳳凰城有其最大的生產基地，將于2024年全面投入使用

臺積電最先進的制程仍要優先留在島內，與美國工廠保持代差。

執著“在地化”致高成本建廠

一位芯片設計業內人士向筆者表示：“僅有設計是不夠。如果僅有設計而無法生產制造，那IC設計就只是一張圖紙。”制造代工的重要性不言而喻。

雖然美國也有本土制造商英特爾，但其代工業務份額較小，主要也專注于自有芯片生產。而從晶圓代工市場的市占率來看，臺積電以56%的市場份額遙遙領先于三星（18%）與聯電（7%）。由此，不難理解在“讓制造業重返美國”的藍圖中，臺積電到美國建廠的重要性。

據媒體報道，美國駐臺機構在2020年與臺灣半導體協會、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。

但由于美國半導體生產缺少中下游配套，即便實現本土造芯，其成本相較此前的海外代工模式，也會只增不減。此前美國半導體行業協會與波士頓咨詢集團聯合發布報告稱，在美國建設一個新芯片工廠，十年總運營成本較中國臺灣、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貼來維持。

若美國想建設完整的半導體供應鏈，前期至少要投入9000億～1.2萬億美元，最終致使半導體價格整體上漲35%～65%。

此前，臺積電創始人張忠謀、現任董事長劉德音也多次強調，半導體的“在地化”生產不僅不切實際、會提升成本，也可能拖累技術進步的速度。

張忠謀于2022年4月在布魯金斯研究院和美國戰略與國際研究中心的共同采訪中指出，臺積電設在美國華盛頓州的工廠自1998年就開始運營，但現在仍需要花費臺灣1.5倍的成本，才能制造出相同的產品。

他認為，亞利桑那州的項目無法建立起具有國際競爭力的生產基地。“臺灣不發生緊急事態（的話），這將是花費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量產暨擴廠典禮

量產3nm顯示留守決心

臺積電此前已有在華盛頓州建設的8英寸晶圓廠的失敗案例，如今再次不遠萬里地大力興建一間低效的工廠，結合張忠謀的表態及“全球化和自由貿易幾乎已死”的發言，其中的“威逼利誘”并不難察覺。

上述IC設計工程師向筆者表示，源自美國的軟件和專利遍布全球半導體生態圈的每一個角落，一旦美方下定決心進行全面制裁，將殃及所有高階技術、設備和產品。“比如，所有芯片設計公司都一定會用到芯片設計軟件EAD，而主要的EAD廠商都是美國企業。一旦制裁實施，企業有著無法設計芯片的風險。”

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、Marvell、ADI均為美國企業，其最大客戶蘋果公司所貢獻的年營收占比更是高達1/4。

臺灣經濟研究院研究員劉佩真說，在美國生產成本相對較高，這是“逆全球化”趨勢—在生產成本高的美國設廠，預期半導體“在地制造”已是短期內不可逆的趨勢。

盡管如此，Trend Force集邦咨詢表示，2022年臺灣地區先進制程（16nm及以下）占全球比例高達61%；在臺廠于全球擴產的趨勢下，預估2025年臺灣本地晶圓代工產能市占率將略為下降至44%，但仍占全球產能的近一半。

而在技術層面，據日經亞洲報道，臺積電計劃至2024年生產2nm芯片。這意味著，臺積電最先進的制程仍要優先留在島內，與美國工廠保持代差。

2022年12月29日，臺積電在臺南科學園區的芯片18廠新建工程基地，舉行3nm量產暨擴廠典禮。相較于5nm，臺積電3nm制程技術的邏輯密度將增加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%。

面對臺積電擴大美國投資的動態，有分析稱，臺積電南科3nm量產，是“罕見以實際行動宣示持續深耕臺灣的決心，化解外界疑慮”。

責任編輯吳陽煜 wyy@nfcmag.com