2021年，拜登正式接任美國總統(tǒng)大位，但是，全球政府對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)施加的壓力有增無減，對(duì)全球晶圓代工之王臺(tái)積電來說，正面臨未來10年發(fā)展的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

 

2月24日，美國總統(tǒng)拜登簽署一項(xiàng)行政命令，針對(duì)半導(dǎo)體等關(guān)鍵商品的供應(yīng)鏈，在100日內(nèi)提出檢討報(bào)告，同一天，他邀集兩黨議員，要求國會(huì)撥款370億美元（約合新臺(tái)幣1 兆360 億元）大舉投資美國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

 

歷時(shí)2 年，3月1日，在Google前任董事長Eric Schmidt（施密特）領(lǐng)導(dǎo)下，美國國家安全委員會(huì)推出1份752頁的大報(bào)告，對(duì)中國臺(tái)灣在半導(dǎo)體制造上的優(yōu)勢(shì)，向美國政府發(fā)出嚴(yán)厲的警告“美國在最先進(jìn)的芯片，幾乎全然仰賴進(jìn)口產(chǎn)品，讓美國從國防到工業(yè)，全都暴露在外國風(fēng)險(xiǎn)下”，這份報(bào)告臺(tái)積電名字不斷出現(xiàn)。

 

轉(zhuǎn)折點(diǎn)來自全球的壓力，歐盟多國研議，砸錢重返芯片制造領(lǐng)域。

 

歐盟也想要重返芯片制造領(lǐng)域。經(jīng)歷車用芯片荒對(duì)歐盟經(jīng)濟(jì)的沖擊后，2月3 日，在德國經(jīng)濟(jì)部長Peter Altmaier（阿特麥爾）和法國經(jīng)濟(jì)部長Bruno Le Maire（勒麥爾）的提議之下，德、法和歐盟17個(gè)國家也正在商議，要投資500 億歐元（約合新臺(tái)幣1 兆6,900 億元），降低歐盟對(duì)進(jìn)口芯片的依賴。

 

印度、日本、中國，各國政府都盯著中國臺(tái)灣的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。2021年初，臺(tái)積電股價(jià)創(chuàng)下新高，市值狠甩過去的半導(dǎo)體龍頭英特爾，所有的專家和媒體報(bào)導(dǎo)，都聚焦在臺(tái)積電未來制程發(fā)展順利，未來幾年在技術(shù)和市占率上將持續(xù)保持領(lǐng)先；但卻很少有人提及，當(dāng)臺(tái)積電成為地緣政治的必爭(zhēng)之地時(shí)，各國政府已開始積極思考該如何出招，奪回半導(dǎo)體制造的領(lǐng)導(dǎo)權(quán)。

 

 

根據(jù)美國國安報(bào)告規(guī)劃，他們將奪回半導(dǎo)體制造主導(dǎo)權(quán)。

 

要了解美國政府要如何從臺(tái)積電、三星等半導(dǎo)體公司手上，拿回主導(dǎo)權(quán)，不妨參考美國國安會(huì)3月2日公布的報(bào)告《National Security Commission on Artificial Intelligence》（美國國家安全委員會(huì)對(duì)人工智慧的報(bào)告），這份報(bào)告第13章，就是美國政府如何拿回半導(dǎo)體制造主導(dǎo)權(quán)的規(guī)劃路線藍(lán)圖。

 

報(bào)告指出，芯片將是未來人工智慧產(chǎn)業(yè)最重要的基礎(chǔ)，不只經(jīng)濟(jì)會(huì)因芯片產(chǎn)業(yè)受益，“誰擁有最先進(jìn)的芯片制造技術(shù)，將在戰(zhàn)爭(zhēng)的每個(gè)領(lǐng)域都取得優(yōu)勢(shì)”；第214 頁提到，“美國進(jìn)口芯片的依賴，特別是中國臺(tái)灣，已是美國在經(jīng)濟(jì)和軍事發(fā)展策略上的弱點(diǎn)”，并認(rèn)為臺(tái)積電和三星是全球握有最頂尖芯片制造技術(shù)的兩家公司，而英特爾“到2022年，制程都將落后2 個(gè)世代”。

 

“美國必須要保持在境內(nèi)制造尖端芯片，技術(shù)必須領(lǐng)先對(duì)手兩個(gè)世代以上”，報(bào)告中指出，透過大規(guī)模投資，美國可以擴(kuò)大國內(nèi)市場(chǎng)，讓荷蘭ASML 或日本的半導(dǎo)體合作廠商，愿意為了美國的商機(jī)，拒絕將關(guān)鍵設(shè)備和材料賣到中國。這份報(bào)告預(yù)測(cè)，中國半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展到14 nm后，就無法再向下推進(jìn)。

 

報(bào)告中強(qiáng)調(diào)，美國應(yīng)加大補(bǔ)貼，“韓國、中國臺(tái)灣和新加坡，都提供25% 到30% 的租稅抵減，比美國提供的條件高出一倍。”

 

但，臺(tái)積電設(shè)下的技術(shù)領(lǐng)先障礙，美國要如何超越？報(bào)告中提到，關(guān)鍵在于，臺(tái)積電擅長的2D 電路線寬微縮的技術(shù)，已達(dá)物理極限，“這種技術(shù)演進(jìn)得到的邊際效益愈來愈小。”目前臺(tái)積電必須投入比過去高出數(shù)倍的成本，興建巨型晶圓廠，卻只能得到較過去更少的產(chǎn)能。

 

“當(dāng)半導(dǎo)體在二維密度達(dá)到物理極限后，先進(jìn)封裝技術(shù)將具有極為關(guān)鍵的角色”，換句話說，未來比的不只是誰能把電晶體做得更小，而是誰能把更多層晶圓整合在同一顆IC 里。就在這個(gè)領(lǐng)域中，英特爾仍有領(lǐng)導(dǎo)地位，在美國，史丹佛大學(xué)就曾發(fā)表過，將100 層晶圓整合在一顆IC 里的計(jì)劃。

 

報(bào)告中建議，美國2022 年應(yīng)投資10 億美元，進(jìn)行先進(jìn)封裝技術(shù)研究，5 年內(nèi)投入比過去多一倍的資金，約120 億美元，在最新的半導(dǎo)體技術(shù)上，如極紫外光（EUV）之后的半導(dǎo)體曝光顯影、3D 堆疊、納米碳管、化合物半導(dǎo)體電晶體制造、自動(dòng)化IC 設(shè)計(jì)及低溫運(yùn)算，都是美國未來的發(fā)展機(jī)會(huì)。

 

不過，根據(jù)臺(tái)積電2020 年財(cái)報(bào)，臺(tái)積電這1 年的研究與發(fā)展費(fèi)用就高達(dá)37 億美元，仍高于報(bào)告建議投入的金額，但美國擁有全球頂尖人才，未來競(jìng)爭(zhēng)勢(shì)必更加激烈。

 

 

 

臺(tái)積電未來3 年內(nèi)，用電需求恐倍增

 

根據(jù)Bloomberg Intelligence 的報(bào)告，臺(tái)積電在3 年內(nèi)，對(duì)電力的需求將倍增，這是因?yàn)? 納米和3 納米廠大幅啟用極紫外光EUV 設(shè)備。報(bào)告中估計(jì)，當(dāng)臺(tái)積電5 納米廠和3 納米廠在2023 年底全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，5 納米廠每小時(shí)需耗電720MW（百萬瓦），3 納米廠每小時(shí)需耗電880MW，報(bào)告中指出，新增加的電力需求，幾乎是臺(tái)積電2019 年全球用電量的98%。

 

根據(jù)臺(tái)積電社會(huì)責(zé)任報(bào)告，2019 年臺(tái)積電全球用電量為143.27 億度，這個(gè)數(shù)字是臺(tái)北市2019 年總用電量91%，按照Bloomberg Intelligence 的估計(jì)，到2023 年臺(tái)積電較2019 年增加接近一個(gè)臺(tái)北市的用電量！雖然臺(tái)積電大力提高用電效率、采購綠電，但由于EUV 是利用接近物理極限的極紫外光為晶圓曝光，能源轉(zhuǎn)換效率因此只有傳統(tǒng)DUV 的3 分之1，但每小時(shí)只能產(chǎn)出150片晶圓，僅傳統(tǒng)設(shè)備的一半，因此臺(tái)積電雖然在中國臺(tái)灣到處蓋廠，但新開出的產(chǎn)能片數(shù)，其實(shí)增加不多。

 

更何況，極端氣候?qū)χ袊_(tái)灣水、電供應(yīng)的影響愈來愈大，如何維持生產(chǎn)穩(wěn)定，甚至進(jìn)一步擴(kuò)廠，都是臺(tái)積電未來的大挑戰(zhàn)。

 

 

▲ 臺(tái)積電美國新廠位置圖。

 

 

美國建廠貴6 倍，員工周末不加班

 

美國政府在本地制造芯片和中國臺(tái)灣水電等自然資源條件限制下，赴美設(shè)廠正是臺(tái)積電未來成長的風(fēng)險(xiǎn)和機(jī)會(huì)。

 

3 月1 日，《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》報(bào)導(dǎo)，臺(tái)積電在招募赴美設(shè)廠的員工時(shí)透露，亞利桑那廠區(qū)將是現(xiàn)有南科廠區(qū)的兩倍大，未來計(jì)劃在當(dāng)?shù)嘏d建6 個(gè)廠，成為一座超大晶圓廠（Gigafab）。但日本《工業(yè)新聞日刊》也報(bào)導(dǎo)，臺(tái)積電在當(dāng)?shù)卦O(shè)廠也遇上成本高昂的問題，和中國臺(tái)灣相比，建設(shè)費(fèi)用就高達(dá)6 倍！

 

這并不令人意外，一位業(yè)界人士觀察，英特爾生產(chǎn)線上的員工多半高中學(xué)歷，一到周末就全數(shù)休假，且美國工會(huì)相當(dāng)強(qiáng)勢(shì)。

 

中國臺(tái)灣則是用優(yōu)質(zhì)人才，日夜不停地在生產(chǎn)線拼搏，加上同樣努力的供應(yīng)商，造就臺(tái)積電的成功。因此臺(tái)積電大幅在中國臺(tái)灣招募人才，不但本薪加倍，還有全額保險(xiǎn)、住房和交通津貼，這些阻力同樣影響臺(tái)積電供應(yīng)商，供應(yīng)商也透露，要跟著臺(tái)積電赴美生產(chǎn)，成本一定比中國臺(tái)灣貴數(shù)倍。

 

 

英特爾訴求安全，恐牽動(dòng)供應(yīng)鏈

 

根據(jù)亞利桑那州政府2020 年底的公告，臺(tái)積電已在鳳凰城北部買下一塊1,100 策，會(huì)祭出更多的獎(jiǎng)勵(lì)和補(bǔ)助，就算有風(fēng)險(xiǎn)，臺(tái)積電仍須走出國際化的一步，但離開中國臺(tái)灣后，還能不能維持超高毛利率，會(huì)是未來的觀察重點(diǎn)。

 

英特爾宣布進(jìn)軍晶圓代工，短期內(nèi)技術(shù)難以和臺(tái)積電相提并論，但值得注意的是，這一次，英特爾主打的訴求是安全。

 

英特爾執(zhí)行長Pat Gelsinger 接受英國BBC 專訪時(shí)直言：“對(duì)于世界而言，這個(gè)關(guān)鍵技術(shù)80% 供應(yīng)都在亞洲，并不是讓人滿意的方式。”不斷向歐美政府推銷分散供應(yīng)鏈，增加供應(yīng)鏈安全性的想法，并表示，除了今年在美國興建兩個(gè)廠，2022 年還有在歐洲和美國興建新廠的計(jì)劃。這項(xiàng)訴求，過去格芯也用過，并不成功，但經(jīng)歷中美貿(mào)易變化、Covid-19、車用芯片缺貨等動(dòng)蕩后，過去追求最高效率、最便宜成本的邏輯會(huì)調(diào)整。

 

一家年?duì)I收數(shù)百億元的高科技公司創(chuàng)辦人觀察，在這個(gè)前提下，客戶一定會(huì)考慮分散供應(yīng)鏈，這次英特爾宣布推出晶圓代工服務(wù)，高通馬上表示有興趣，而各國用于國防等關(guān)鍵領(lǐng)域的芯片生產(chǎn)，也一定會(huì)分散生產(chǎn)地點(diǎn)；英特爾也持續(xù)向臺(tái)積電最大的客戶蘋果招手，在臺(tái)積電產(chǎn)能不足的情況下，蘋果會(huì)不會(huì)重啟分散供應(yīng)鏈計(jì)劃，對(duì)臺(tái)積電至關(guān)重要。