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违背初衷将5nm和3nm先进工艺转移到美国生产,台积电也是有苦难言
传感器技术 | 2022-11-24 08:24:19    阅读:21   发布文章

在11月21的2022年亚太经济合作经济领袖会议上,台积电创办人张忠谋亲口对外证实,台积电目前最先进的3nm制程工艺将转移到美国生产,地点同样是位于美国亚利桑那州的晶圆工厂——第一阶段生产5nm工艺,第二阶段生产3nm工艺。此外,台积电在亚利桑那州的工厂将于12月6日举行第一批设备到厂典礼,到时张忠谋与其夫人张淑芬也会参加。

2020年,台积电宣布在美国亚利桑那州建设5nm晶圆厂,投资120亿美元,预计2024年量产5nm工艺,月产能2万片;之后若再量产3nm工艺,传言也可能将投资120亿美元,月产能2万片。业界称,台积电在美国亚利桑那州的晶圆厂虽然产能不大,且工厂既没盖好又没量产的情况下,就有很多人抢着要包下产能,使得台积电现在就急忙规划第二阶段的厂房建设。

值得补充的是,除了在美国亚利桑那州建设晶圆厂外,台积电还在日本熊本建设晶圆厂,总投资86亿美元,制程工艺涵盖28nm、22nm、16nm、12nm,月产能5.5万片,预计2023年下半年建设完工,2024年量产出货。再有传言称,台积电还在与德国商谈,有意在当地建设晶圆厂。

实际上,去美国建晶圆厂,台积电一度很不情愿。张忠谋先前坦言,台积电赴美国亚利桑那州建设先进晶圆厂,是在美国政府敦促下做出的决定,而且当时他已退休,是由现任董事长刘德音做出这样的决定。张忠谋认为,美国祭出数百亿美元的补贴,但根本不够用于提振本土芯片制造业,而是昂贵、徒劳的作为。虽然美国本土芯片制造产能会增加,但成本也很高。尽管美国有着最好的设计能力,但在美国制造的芯片,因为单位成本太高,恐难以在全球市场上竞争。

台积电原本想要一直扎根中国台湾,保持中立,当好全世界的芯片代工厂。但毫无疑问的是,台积电终究还是被迫卷入了美国精心布置的棋局,做出些许有违初衷的决策。面对美国这样一个超级大国,台积电当然不可能也不会与之正面叫板,听美国的话行事反而是聪明之举。虽然在美国亚利桑那州制造芯片的成本可能比中国台湾多出50%以上,台积电也已打算在那里生产5nm和3nm工艺;但对台积电来说,不仅不吃亏,还可在一定程度上起到遏制英特尔和三星等竞争对手的效果。

一方面,台积电在美国亚利桑那州的晶圆厂不缺客户,特别是台积电第一大客户苹果近日更是放话,准备从美国亚利桑那州的一家工厂购入美国制芯片,预计会在2024 年开始投产,外界推测很可能就是台积电在亚利桑那州兴建的厂房。另一方面,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,动摇台积电在行业的霸主地位。既然美国正在努力重振本土高端芯片制造业,如果台积电坚持不去美国建厂,那么很可能就给了英特尔、三星甚至格芯等商业竞争对手以可趁之机,也有可能成为美国今后寻找借口并重点打击的对象。

有人认为,全球高端芯片制造已经被ASML和台积电垄断。甚至于,没有这两家企业,世界就无法生产高端芯片。ASML向全球独家供应EUV极紫外光刻机,其中有大量EUV光刻机出货给台积电;台积电则向全球供货大约92%的高端芯片,台积电制造的高端芯片可以用于手机、平板、电脑、自动驾驶汽车、超级计算机、智能机器人、物联网、AR/VR头戴设备等等。台积电在芯片制造领域确实拥有很高的话语权,但软肋同样显而易见——上游的设备和材料等尤其依赖美国、欧洲和日本厂商的供应,先进制程工艺的客户又是以美国厂商为主。

据彭博社公布的数据,2022年台积电前十大客户依次为苹果、联发科、高通、超微、博通、英伟达、索尼、美满、亚德诺半导体,索尼、英特尔和意法半导体。其中,苹果作为台积电第一大客户,在台积电的营收中贡献了大约四分之一的比重。而苹果所看重的,正是台积电先进制程工艺在业界的实力。似乎在某种程度上,今后台积电的兴衰成败恐怕都要系于苹果。台积电推出新一代制程工艺,苹果往往是第一批有实力尝鲜的客户。像苹果这样财大气粗的客户,全世界屈指可数。过去台积电还有华为这家同样挥金如土的大客户,但今时不同往日。苹果向台积电新一代制程工艺下大笔订单,反过来又支持了台积电先进制程工艺研发和规模量产。假设苹果的订单被部分甚至全部抢走,对台积电来说都是重大的打击。事实上,英特尔就非常想争取到苹果的订单。

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半导体正越来越成为中国台湾的产业支柱,2020年占当地GDP的16%,2021年占当地GDP的20%;预估2022年及今后,半导体在中国台湾GDP中的占比会更高。台积电作为世界级芯片代工龙头,简直到了大而不能倒的地步,并努力维持自身在行业中的龙头地位。

不过,有行业人士以10年为期做合理的假设和预测。他写道,从技术上,假设摩尔定律在2026年走到尽头,制程工艺达到了1nm的线宽。虽然在先进制程上,台积电目前领先英特尔和三星电子1~2年,但是到了2031年,落后者也将赶上,形成三强鼎立的态势。台积电在先进封装上,仍会继续领先一阵子,但10年后的差距也不会太大。

他继续称,今后对台积电更大的冲击会是,如果大客户苹果开始自建晶圆厂怎么办?这个可能性是存在的,尤其当先进制程走到尽头,自有晶圆厂会是厂商的一个选项,有部分会重回IDM模式。更何况苹果具备优渥的条件自建晶圆厂,因为苹果只需要几个产品就可以撑起一座晶圆厂的产能。

该行业人士很肯定地认为,中国大陆会是未来10年全球半导体产业兴起的另一个变数,虽然最近受到美国卡脖子政策的影响,制程工艺暂时停留在15~28nm之间。10年内中国大陆要自制EUV光刻机仍然不太可能,但要生产出193nm浸润式DUV深紫外光刻机是非常有机会的。而这项设备加上多重曝光,将可以做到5nm制程工艺。预估到2031年,中国大陆会是在5nm及以上制程工艺产能的领先者。


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