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[評論]從台積電設廠看美國半導體製造復興:談何容易!
新電子黃繼寬
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美國半導體產業協會(SIA)於台北時間2日發表2020年全球半導體產業營收統計報告。雖然COVID-19疫情對半導體需求是大利多,使得美國的半導體產業在2020年呈現欣欣向榮的景象,但作為代表美國半導體產業發聲的重要產業組織,SIA仍對美國晶片商高度仰賴亞洲晶圓代工的現象表達憂慮,並希望美國聯邦政府加強扶植本土的半導體製造能力,以強化美國經濟、鞏固國家安全。

從川普政府開始,美國政府就已經意識到半導體製造對美國經濟發展跟國家安全的重要性,並透過美國國防部轄下的國防高等研究計畫署(DARPA)提出電子復興計畫,以國家資源挹注半導體設計跟製造的創新。近年火紅的Chiplet,其實就是電子復興計畫中的一大發展重點。另一方面,川普政府也透過各種管道同時與台積電跟台灣政府溝通,希望促成台積電赴美國設立先進晶圓廠,才有了台積電赴亞利桑那設廠的計畫。

從目前業內的種種傳聞來看,台積電將在亞利桑那設立的新廠,可不是只為了給美國政府一個交代的計畫,而是玩真的。綜合從材料商與設備商所聽到的消息,台積電對亞利桑那廠,已經有至少5年的長期規畫,若計畫完整執行,最終亞利桑那廠將成為一座擁有至少五期廠房,月投片量達10萬片的Gigafab。

或許也因為台積電在美設廠並非虛晃一招,近期市場傳出,三星正在評估,是否要在德州奧斯汀投資100億美元,興建新的3奈米製程邏輯晶圓廠。雖然此事尚在傳聞階段,但考量到從達拉斯、奧斯汀向南,沿著10號州際公路到鳳凰城一帶,已具備成為美國南方矽谷的架式,晶圓代工廠在這裡展開布局,其實十分合理。

不過,發展潛力雄厚是一回事,基礎建設、產業鏈的缺乏,卻是眼前不得不面對的現實。許多半導體上游設備跟材料商,都對亞利桑那的基礎建設落後,感到十分訝異。雖然英特爾在亞利桑那也有晶圓廠,照理說晶圓廠所需的後勤、物流基礎設施跟產業鏈,都不該還停留在西部拓荒時代。但現實狀況是,由於美國並無半導體材料聚落,當地機場也沒有冷鏈設備,即便是英特爾在錢德勒的晶圓廠,其運作所需的化學品,特別是需要在低溫條件下運輸的化學品,只能從日本送到洛杉磯機場後,透過冷鏈卡車轉送,大概得多花一個工作天。

半導體設備的情況,其實也跟化學品類似。由於半導體製造的重鎮在台、韓、中,許多半導體設備商雖是美商,生產重心也早已轉往當地,許多半導體設備的零組件都已經是亞洲製造,且設備後勤維護體系的布建重點也在亞洲。即便是要在母國重新建立設備生產跟後勤維護的能量,也需要一段時日。

在COVID-19造成國際物流大亂、運輸費用大漲,甚至櫃位一位難求的情況下,美國缺乏半導體上游聚落,以及國內物流基礎設施不足的情況,只會對晶圓廠的運作造成更多不確定性。因此,所有想在美國興建新晶圓廠的半導體業者,大概都得有所覺悟:要做,就要把上游協力廠商都一起搬過去,或是搞定物流系統。

據了解,台積電已經對其上游供應商發出指示,希望各家業者做好配套規畫。畢竟,如果後勤體系不穩定,就算亞利桑那廠的土建跟機台Move-in一切順利,也很難投產運作,更別提要擴張成月投片量10萬片的Gigafab了。

供應鏈的搬移從來就不是容易的事情,相對短鏈的電子組裝要從中國轉往東南亞,都得大費周章,供應鏈更綿長、涉及更多國家的半導體供應鏈,工程只會更浩大。想要半導體製造在美國復興,美國政府跟民間企業要做的事情,還多著呢!

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