貴30%，美國4nm芯片，是臺積電帶來的

臺積電在美國的第一個 4nm 工廠已經(jīng)開始生產(chǎn)了。

這座工廠在亞利桑那州，生產(chǎn)是最近幾周開始的。美國商務(wù)部長吉娜·雷蒙多表示，這是一個里程碑事件。雷蒙多感嘆：「在我們國家歷史上，這是第一次在本土制造領(lǐng)先的 4 納米芯片?！?/p>

「這是一件大事——以前從未有過，在我們的歷史上從未有過。而且很多人都說這不可能發(fā)生?！估酌啥嗾f。臺積電此前并未披露生產(chǎn)開始的消息。

臺積電在美國建廠的始末

眾所周知，美國雖然在芯片設(shè)計領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，但在芯片制造環(huán)節(jié)相對薄弱。臺積電作為全球最大的芯片代工廠商，擁有先進(jìn)的制程技術(shù)和豐富的制造經(jīng)驗，邀請臺積電赴美建廠可以直接引入先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和工藝，填補(bǔ)美國在高端芯片制造方面的空白，提升美國本土的芯片制造能力。

于是在 2019 年，特朗普政府開始游說臺積電在美國建造一個更大、更先進(jìn)的工廠。2020 年 5 月，時任美國國務(wù)卿助理基思?克拉克宣布，臺積電同意在亞利桑那州開設(shè)一家價值 120 億美元的設(shè)施。

實際上，這個決策標(biāo)志著臺積電在美國建廠正式邁出了關(guān)鍵一步。

2021 年，亞利桑那州的建廠工作正式拉開帷幕。為了確保美國新員工能夠熟練掌握先進(jìn)的芯片制造技術(shù)，臺積電將約 600 名美國員工送往中國臺灣進(jìn)行培訓(xùn)。

此前，臺積電董事長劉德音曾表示：在美建廠，需滿足「符合經(jīng)濟(jì)效應(yīng)、成本有優(yōu)勢、人員及供應(yīng)鏈要完備」三要件。而臺積電「5 納米、3 納米芯片」的制造工藝將留在中國臺灣。

然而沒過多久，臺積電便宣布將在美國聯(lián)邦政府的相互理解和支持下，在美國亞利桑那州建造和運(yùn)營一家先進(jìn)的半導(dǎo)體工廠。臺積電亞利桑那州工廠將利用臺積電的 5nm 技術(shù)進(jìn)行半導(dǎo)體晶圓制造，每月產(chǎn)能為 20000 個半導(dǎo)體晶圓，直接創(chuàng)造 1600 多個高科技專業(yè)職位，并在半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)中創(chuàng)造數(shù)千個間接職位。

美國廠成本暴增 30%

臺積電亞利桑那州的建廠投資花費了 120 億美元，建造的目標(biāo)制程是 5nm，在 2021 年開工，2024 年計劃投產(chǎn)。

不過，隨著美國投資的部分再加碼，原本的 5nm 廠升級到 4nm 廠。

在 2023 年中期，臺積電宣布其在亞利桑那州的第一個設(shè)施——被稱為 Fab 21 的工廠建設(shè)延期，該設(shè)施的生產(chǎn)將從計劃的 2024 年推遲到 2025 年開始。2024 年 9 試生產(chǎn)，12 月初舉行完工典禮。

文章開頭所述的 4nm 芯片，便是這座Fab 21工廠所生產(chǎn)的。

臺積電的亞利桑那州 Fab 21 工廠的第一階段 P1 1A 目前已通過客戶產(chǎn)品驗證，有望于 2025 年中達(dá)到設(shè)計的每月 2 萬片的滿載產(chǎn)能；第二階段 P1 A2 則也已完成建筑建設(shè)，目前正處于設(shè)備導(dǎo)入階段，預(yù)計 2025 年一季度完成設(shè)備安裝工作，2025 年中開始投片。

蘋果、英偉達(dá)、AMD 等美國科技巨頭將是首批受益者。這些公司將能夠就近利用先進(jìn)的 4 納米芯片技術(shù)，進(jìn)一步提升其產(chǎn)品的競爭力。

不過，由于關(guān)稅、原材料運(yùn)輸?shù)荣M用的增加，臺積電在美國生產(chǎn)的芯片要貴得多，預(yù)計成本增加 30％甚至更多，而這勢必會反映到產(chǎn)品的市售價格上。

再下一座，是 2nm

在規(guī)劃之初，臺積電美國第二座工廠與第一座工廠情況頗為相似，原本計劃采用 3nm 制程工藝。但隨著時間推移與策略調(diào)整，目前已確定該工廠將轉(zhuǎn)而聚焦于更為先進(jìn)的 2nm 芯片。

據(jù)報道，臺積電向美國商務(wù)部提交的信息顯示，最早于 2028 年在美國開始生產(chǎn) 2nm 芯片。根據(jù) Fab 21 項目制程工藝路線安排，將引入 A16 和 N2 系列（N2、N2P 和 N2X）工藝，均屬于 2nm 制程節(jié)點，量產(chǎn)啟動時間比起中國臺灣的晶圓廠要晚大概三年。臺積電在 2nm 制程節(jié)點將引入 GAA 晶體管架構(gòu)，可以顯著降低功耗，提高性能和晶體管密度，帶來質(zhì)的改變。

臺積電目前圍繞主要圍繞新竹寶山和高雄兩地進(jìn)行 2nm 工廠的建設(shè)和產(chǎn)能擴(kuò)充。

先來看新竹寶山晶圓廠（Fab 20）：

• P1 廠，以 2nm 為主的寶山 P1 廠已開始搬入設(shè)備，2024 年下半年開始試產(chǎn)，2025 年二季度小量生產(chǎn)，月產(chǎn)能將逐步由 3000 片提升至逾 2 萬片。

• P2 廠，2025 年 5 月加入生產(chǎn)，與 P1 廠共同提升 2nm 產(chǎn)能。

• P3/4 廠，在 2027 年規(guī)劃進(jìn)入 A14 世代，進(jìn)一步推動制程技術(shù)發(fā)展。

高雄晶圓廠（Fab 22）則是包括：

• P1、P2 廠，臺積電在高雄一期園區(qū)啟動的第一期（P1）、第二期（P2）建廠，為 2nm 生產(chǎn)做準(zhǔn)備。

• P3 廠，規(guī)劃在 2026 年完工，將進(jìn)一步提升高雄廠區(qū)的 2nm 產(chǎn)能。

• P4、P5 廠，啟動環(huán)評并爭取擴(kuò)大開發(fā)面積，預(yù)計在 2027 年接力完工，延續(xù)先進(jìn)制程產(chǎn)能擴(kuò)充。

臺積電已經(jīng)宣布，其在新竹寶山晶圓廠（Fab 20）成功設(shè)立了 2 納米（nm）制程技術(shù)的試產(chǎn)線。臺積電此次設(shè)立的 2nm 試產(chǎn)線計劃月產(chǎn)能將達(dá)到 3000 至 3500 片晶圓。值得注意的是，此次試生產(chǎn)的良品率高達(dá) 60%，大幅超越了臺積電內(nèi)部的預(yù)期目標(biāo)。

盡管目前仍處于試產(chǎn)階段，但這一產(chǎn)能規(guī)劃已經(jīng)顯示出臺積電對 2nm 制程技術(shù)的信心和決心。隨著技術(shù)的不斷成熟和產(chǎn)能的逐步擴(kuò)大，臺積電有望在不久的將來實現(xiàn) 2nm 芯片的規(guī)?；a(chǎn)，滿足市場對高性能計算芯片的迫切需求。

根據(jù)臺積電的規(guī)劃，到 2025 年底，若計入高雄晶圓廠（Fab 22）的貢獻(xiàn)，其 2nm 制程的總月產(chǎn)能將突破 5 萬片。而到了 2026 年底，這一數(shù)字有望進(jìn)一步攀升至每月 12 萬至 13 萬片。

按照目前規(guī)劃推算，到 2028 年，美國的確有望迎來本土生產(chǎn)的 2nm 先進(jìn)制程芯片。

第三座，還有可能？

2024 年 4 月，據(jù)美國政府官方聲明，臺積電已與美國商務(wù)部達(dá)成不具束縛力的初步諒解備忘錄。

臺積電方面將在亞利桑那州鳳凰城建設(shè)第三座在美晶圓廠，而美國政府方面將根據(jù)《芯片法案》向臺積電的三座工廠提供至多 66 億美元的直接資金補(bǔ)貼。除直接補(bǔ)貼外，美國政府還計劃根據(jù)初步協(xié)議為臺積電的晶圓廠建設(shè)提供約 50 億美元的貸款。

臺積電也在準(zhǔn)備向美國財政部申請相當(dāng)于認(rèn)證資本支出 25% 的投資稅收抵免。臺積電方面承諾將在本十年底前建設(shè)第三座晶圓廠，進(jìn)而在亞利桑那州打造一個前沿半導(dǎo)體集群。

臺積電在美國的整體投資將超 650 億美元，可在十年間為亞利桑那州當(dāng)?shù)貏?chuàng)造 6000 個直接工作崗位和數(shù)以萬計的間接崗位，此外還有累計超 20000 個的相關(guān)建筑業(yè)崗位。

美國還計劃將 5000 萬美元的《芯片法案》資金用于當(dāng)?shù)亟ㄖ桶雽?dǎo)體行業(yè)勞動力的培訓(xùn)和發(fā)展。

赴美建廠，臺積電熱度幾何？

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的全球棋盤上，臺積電一直是那顆舉足輕重的棋子。

近年來，臺積電宣布在美國亞利桑那州建設(shè)先進(jìn)制程芯片工廠的消息，引發(fā)了業(yè)界的廣泛關(guān)注。這一舉措不僅標(biāo)志著臺積電在全球布局上的重要一步，更在全球范圍內(nèi)掀起了關(guān)于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的討論熱潮。

近日，中國臺灣「經(jīng)濟(jì)部部長」郭智輝稱，臺積電到美國設(shè)廠是因為美國廠商希望其去，就臺積電而言，到美設(shè)廠也可就近服務(wù)客戶。至于臺積電先進(jìn)制程赴美設(shè)廠的進(jìn)度是否更迫切，郭智輝稱，「雖然到美國投資設(shè)廠是接近客戶，但相信臺積電會審慎評估」。

他還說，過去中國臺灣規(guī)定制程差距二代以上才能赴海外投資，但現(xiàn)在技術(shù)差二代就差很遠(yuǎn)，「廠商要能賺錢才行」。中國臺灣《經(jīng)濟(jì)日報》稱，外界因此解讀，「此言意味經(jīng)濟(jì)部對臺積電赴美投資是在開綠燈，完全由臺積電自行考慮」。

要知道，盡管美國政府提供了補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠等激勵措施，但臺積電在美國的建廠成本仍然高于中國臺灣本土。此外，人才短缺、勞動力競爭激烈以及關(guān)鍵技術(shù)外流也是臺積電面臨的重大挑戰(zhàn)。