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环球时报 10-19

开工半年的台积电美国 5nm 工厂,现在长这样

当地时间 10 月 16 日,美国消费者新闻与商业频道(CNBC)实地探访了台积电正在美国建设的 5 纳米工厂。从现场画面看,这座已经规划一年半、开工 6 个月的工厂,似乎仍然处于初期的施工阶段,而美国政府承诺给台积电的补贴至今尚未落实。

宣布建厂一年多后的台积电亚利桑那工厂

在这篇探访报道中,CNBC 还特别提到两岸关系,声称台积电的重要工厂大多位于中国台湾和中国大陆,这使得全球芯片供应很容易受到自然灾害和地缘政治紧张局势的影响,甚至还有一些专家将台积电称为台湾地区与大陆紧张关系中的 " 硅盾 "。

无独有偶,半导体分析机构 "IC Insights"10 月 13 日发布报告称,目前没有比中国台湾更重要的芯片生产基地。如果中国大陆在芯片设备方面始终无法取得突破,可以通过必要手段实现两岸统一来解决这个问题。

届时,中国大陆和台湾地区的芯片产能将占全球产能的 37%,约为北美产能的 3 倍。

CNBC 报道截图

" 台积电产能大部分在台湾

对西方是一个重要问题 "

" 台积电可能不是一个家喻户晓的公司,但它的市值超过 5500 亿美元,是全球市值最高的 10 家公司之一。现在,它正在利用其可观的资源将世界上最先进的芯片制造工厂带回(bring back)美国本土。"CNBC 在报道中写道。

日前,CNBC 前往美国亚利桑那州,实地探访了台积电正在当地建设的晶圆厂。在投资 120 亿美元将这座工厂建成后,台积电将在该工厂将生产 5 纳米先进制程,月产能 2 万片晶圆。

目前,5 纳米是世界上最先进的芯片制程,英特尔等美国公司尚未量产这一节点,而台积电的到来有望改变这种情况。不过,从现场画面来看,在宣布建厂 1 年多后,台积电亚利桑那工厂仍处于初期施工阶段。

图片来源:CNBC

" 实际上,我们正在复制在台湾的建厂模式 ",台积电技术处长陈锵泽(Tony Chen)在现场介绍称,该公司正在建造一座 230 万平方英尺(约合 21.4 万平方米)的四层晶圆厂。在台积电工作的 23 年里,陈锵泽曾推动其他 17 个晶圆厂建设项目。

" 如果你想要更多的产能,就必须建造更多的晶圆厂,这就是我们搬到美国的原因之一。" 台积电首席战略官、亚利桑那项目总裁兼首席执行官里克 · 卡西迪表示," 我们的客户希望我们在美国,美国政府也希望我们在这里。"

图片来源:CNBC

作为世界上最大的晶圆代工厂,台积电可以生产从手机到 F-35 战斗机、再到美国宇航局(NASA)火星探测器 " 毅力号 "(Perseverance Rover)的各种关键芯片。本月早些时候,台积电宣布在日本建设新厂的计划,该公司将在那里使用 28nm 等成熟制程生产芯片,用于家用设备和某些汽车部件。除此之外,该公司还是苹果 iPhone 和大多数 Mac 电脑中最先进芯片的独家供应商。

事实上,美国才是芯片产业的发源地。但几十年来,全球芯片制造产能持续向亚洲转移。国际半导体产业协会(SEMI)的数据显示,截至 2020 年,亚洲占全球芯片产能的 79%,美国占全球芯片产能的 12%,远低于 1990 年的 37%。

图片来源:CNBC

台积电披露的数据显示,2020 年,该公司占全球半导体产能的 24%,比 2019 年提高 3 个百分点。而研究机构凯投宏观的数据显示,在最新款 iPhone、超级计算机和汽车人工智能等领域使用的芯片中,台积电产能占 92%,三星产能占 8%。

" 台积电几乎已经成为先进芯片的垄断者,这些制造业务大部分都集中在台湾,这对美国甚至西方世界来说,都是一个重要的国家问题。"萨斯奎哈纳(Susquehanna)高级半导体分析师克里斯托弗 · 罗兰表示。

除最先进的 3 纳米和 5 纳米芯片外,台积电还为电动牙刷和咖啡机等产品生产面积更大的芯片。但目前几乎所有类型的芯片都出现产能紧缺,包括通用汽车和丰田在内的汽车制造商已暂停部分工厂的生产,苹果也可能会削减其 2021 年 iPhone 13 的生产目标,部分机型的订单将推迟一个多月。

图片来源:CNBC

机构:两岸统一

中国芯片产能将是北美 3 倍

短期来看,芯片短缺制约着各行业的发展。长期来看,随着万物互联时代的到来,全球芯片使用量或将大幅增加,这让台积电这类芯片代工厂的重要性日益凸显。

借着这个话题,CNBC 再次提到了两岸关系。该报道有些炒作意味,称台积电的 12 英寸晶圆厂大多位于台湾和中国大陆,这使得全球芯片供应很容易受到自然灾害(包括目前台湾岛内的干旱)或该地区地缘政治紧张局势的影响。而一些专家甚至将台积电称为台湾与大陆紧张关系中的 " 硅盾 "(silicon shield)。

" 媒体描绘了一幅非常黯淡的画面," 高级半导体分析师克里斯托弗 · 罗兰表示," 但我实际上乐观得多,因为中国大陆和台湾之间存在互惠关系,中国大陆目前的先进制造业需要台积电的芯片。"

高级半导体分析师克里斯托弗 · 罗兰 CNBC 视频截图

中国大陆的确需要台积电生产的先进芯片,但美国政府过去几年一直在通过长臂管辖阻碍大陆部分企业获取芯片产能,并且打压大陆本土的芯片制造厂商。

10 月 13 日,知名半导体分析机构 IC Insights 发布报告称,随着中美贸易紧张关系加剧,美国对部分中国半导体企业实施严厉制裁,这让中国开始思考未来如何参与集成电路和电子行业的全球竞争。

IC Insights 报告截图

IC Insights 数据显示,2020 年中国大陆芯片自给率为 15.9%。预计到 2025 年,中国大陆半导体芯片市场规模将达到 2230 亿美元,2020-2025 年间的年复合增长率将达 9.2%。而 2025 年中国大陆半导体芯片产值将达到 432 亿美元,2020-2025 年间的年复合增长率将达到 13.7%。

按这个数据计算,到 2025 年中国大陆生产的半导体芯片产值,在整个中国大陆半导体芯片市场当中的占比将达到 19.4%。

还需要注意的是,在 2020 年中国大陆 227 亿美元的芯片产值中,总部位于中国大陆的企业只生产了其中的 83 亿美元(36.6%),台积电、SK 海力士、三星、英特尔、联电和其他在中国大陆拥有晶圆厂的企业生产了其余的芯片。

报告指出,未来全球经济的健康增长越来越依赖于先进电子系统的持续引入。这些系统中的关键部件是集成电路,没有集成电路,就无法生产先进的电子系统。

数据来源:IC Insights

在此背景下,中国大陆如何快速发展芯片产业、提高芯片自给率?

IC Insights 罕见指出,实现两岸统一或是一个选项。理由如下:

1. 截至 2020 年 12 月,中国台湾在全球 IC 产业产能中所占份额居首位。如果两岸实现统一,中国大陆和台湾地区的芯片产能将占全球芯片产能的约 37%,约为北美地区产能的 3 倍。

2. 在台积电的引领下,截至目前,中国台湾的先进芯片(制程 <10 纳米)产能是世界任何国家和地区中最大的(63%),以三星为代表的韩国拥有剩余的 37%。

3. 中国台湾的公司占岛内总产能的近 90%。岛内少数的非本土晶圆厂有美国 Diodes,拥有的一个小型 6 英寸晶圆厂,以及美光拥有的两个先进的 12 英寸 DRAM 晶圆厂(分别是桃园的 Fab11 晶圆厂,每月产能为 10 万 8000 片,和台中 Fab16 晶圆厂,产能为月产能 10 万片)。

4. 中国台湾拥有全球 22% 的 12 英寸晶圆产能,紧随韩国的 25%。相比之下,北美仅占 11%;岛内半导体总产能约 80% 来自代工生产。预计到 2021 年,中国台湾的纯代工厂(即台积电、联电、力积电等)将占全球纯代工市场总量的近 80%。

各地区芯片产能占比 数据来源:IC Insights

因此,IC Insights 指出:目前没有比中国台湾更重要的芯片生产基地。如果中国大陆在芯片设备方面始终无法取得突破,可以通过必要手段实现两岸统一来解决这个问题。

2021 年三季度,台积电各制程营收占比

正从台湾请专家协助建厂

大洋彼岸,台积电亚利桑那州工地现场,世界上最大的起重机之一正被提升到 200 英尺的高度,这个重达 2300 吨的起重机由 153 辆半卡车运到现场。

工地主管吉姆 · 怀特(Jim White)透露,自今年 4 月开工以来,承包商已经搬移近 400 万立方码(1 立方米等于 1.3 立方码)的泥土,并使用了超过 2.6 亿加仑(1 加仑 =3.79 升)的水。

CNBC 视频截图

建造晶圆厂和制造芯片需要大量的水,而在亚利桑那的沙漠中,水并不是丰富的资源。该州最大的水资源是地下水,但大型农场的深井用水的速度比自然补充的速度要快。

陈锵泽介绍称,台积电每天需要大约 470 万加仑的水来支持生产。

台积电对水资源短缺并不陌生。目前,台湾地区正面临 56 年来最严重的干旱,但台积电表示,这并未影响生产。该公司透露,在亚利桑那州一个现场水处理中心,将回收高达 90% 的工厂用水。

另外一个挑战是,台积电大多数 5 纳米专家都在亚洲。

为了解决这个问题,台积电的学术关系经理罗克珊娜 · 维加透露,该公司将从台湾请来一些顶级专家," 他们被认为是我们工厂的主题专家。这将是一项临时任务 …… 两年,也许三年。"

台积电方面透露,该公司已经向台湾派遣了 250 多名美国新员工,进行为期 12 至 18 个月的培训,以跟上工厂进度。

CNBC 称,多元化是台积电将先进制造业带到美国的一个关键原因。高级半导体分析师克里斯托弗 · 罗兰指出,在模拟半导体设计方面,台湾没有优势,如果搬到美国,就能接触到更多的模拟设计公司。

事实上,美国严重依赖台积电的芯片产能,才是特朗普执政时期对台积电软硬兼施的真正原因。

" 亚利桑那州有许多计划,包括合格设施税收抵免和优质工作税收抵免,这确实是帮助降低运营成本的一个激励因素。除此之外,凤凰城还提供了一项 2 亿美元的基础设施计划,帮助台积电获得所需的水和其他基础设施。" 大凤凰城经济委员会主席兼首席执行官克里斯 · 卡马乔表示。

CNBC 视频截图

目前,拜登政府已经提议为台积电等芯片公司在美国本土建厂提供 520 亿美元的补贴。行业报告预计,美国政府将投资约 500 亿美元,在未来 10 年在美国建造 19 座晶圆厂,使美国本土芯片制造能力翻一番。

但日经新闻日前曾尖锐指出,目前距台积电宣布在美建厂已过去 1 年半以上,美国众议院的相关法案连补贴内容都没有纳入,审议也没有进展,给台积电的补贴完全无法落实。对于向海外企业提供巨额补贴,美国国内也存在反对声音。

随着全球芯片持续紧缺,台积电已承诺在未来三年内投资 1000 亿美元扩产。类似的扩产行动也正在世界各地进行。SEMI 预计,到 2024 年将有 72 家新晶圆厂或重大扩产项目投产,其中 10 家位于北美和南美。

SEMI 总裁兼首席执行官阿吉特 · 马诺查(Ajit Manocha)坦言:" 我在过去两三年听到的投资公告比我一生听到的都多。基于此,我们认为,到明年年底,芯片短缺问题应该会有所缓解。"

《华尔街日报》报道称,在此之前,由于需求持续飙升,台积电把芯片价格上调至多 20%,成本可能会通过电子产品的价格转嫁到消费者身上。该公司还在继续提高产能,包括在美国的产能,亚利桑那州占地 1100 英亩(约合 445.2 万平方米)的工厂肯定有余力进行第二阶段的生产。

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