貴30%，美國4nm芯片，是臺積電帶來(lái)的

臺積電在美國的第一個(gè) 4nm 工廠(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始生產(chǎn)了。

這座工廠(chǎng)在亞利桑那州，生產(chǎn)是最近幾周開(kāi)始的。美國商務(wù)部長(cháng)吉娜·雷蒙多表示，這是一個(gè)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(guò)，在我們的歷史上從未有過(guò)。而且很多人都說(shuō)這不可能發(fā)生?！估酌啥嗾f(shuō)。臺積電此前并未披露生產(chǎn)開(kāi)始的消息。

臺積電在美國建廠(chǎng)的始末

眾所周知，美國雖然在芯片設計領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，但在芯片制造環(huán)節相對薄弱。臺積電作為全球最大的芯片代工廠(chǎng)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(chǎng)可以直接引入先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和工藝，填補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(kāi)始游說(shuō)臺積電在美國建造一個(gè)更大、更先進(jìn)的工廠(chǎng)。2020 年 5 月，時(shí)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(kāi)設一家價(jià)值 120 億美元的設施。

實(shí)際上，這個(gè)決策標志著(zhù)臺積電在美國建廠(chǎng)正式邁出了關(guān)鍵一步。

2021 年，亞利桑那州的建廠(chǎng)工作正式拉開(kāi)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。

此前，臺積電董事長(cháng)劉德音曾表示：在美建廠(chǎng)，需滿(mǎn)足「符合經(jīng)濟效應、成本有優(yōu)勢、人員及供應鏈要完備」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(méi)過(guò)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營(yíng)一家先進(jìn)的半導體工廠(chǎng)。臺積電亞利桑那州工廠(chǎng)將利用臺積電的 5nm 技術(shù)進(jìn)行半導體晶圓制造，每月產(chǎn)能為 20000 個(gè)半導體晶圓，直接創(chuàng )造 1600 多個(gè)高科技專(zhuān)業(yè)職位，并在半導體生態(tài)系統中創(chuàng )造數千個(gè)間接職位。

美國廠(chǎng)成本暴增 30%

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

不過(guò)，隨著(zhù)美國投資的部分再加碼，原本的 5nm 廠(chǎng)升級到 4nm 廠(chǎng)。

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

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

臺積電的亞利桑那州 Fab 21 工廠(chǎng)的第一階段 P1 1A 目前已通過(guò)客戶(hù)產(chǎn)品驗證，有望于 2025 年中達到設計的每月 2 萬(wàn)片的滿(mǎn)載產(chǎn)能；第二階段 P1 A2 則也已完成建筑建設，目前正處于設備導入階段，預計 2025 年一季度完成設備安裝工作，2025 年中開(kāi)始投片。

蘋(píng)果、英偉達、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(guò)，由于關(guān)稅、原材料運輸等費用的增加，臺積電在美國生產(chǎn)的芯片要貴得多，預計成本增加 30％甚至更多，而這勢必會(huì )反映到產(chǎn)品的市售價(jià)格上。

再下一座，是 2nm

在規劃之初，臺積電美國第二座工廠(chǎng)與第一座工廠(chǎng)情況頗為相似，原本計劃采用 3nm 制程工藝。但隨著(zhù)時(shí)間推移與策略調整，目前已確定該工廠(chǎng)將轉而聚焦于更為先進(jìn)的 2nm 芯片。

據報道，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(kāi)始生產(chǎn) 2nm 芯片。根據 Fab 21 項目制程工藝路線(xiàn)安排，將引入 A16 和 N2 系列（N2、N2P 和 N2X）工藝，均屬于 2nm 制程節點(diǎn)，量產(chǎn)啟動(dòng)時(shí)間比起中國臺灣的晶圓廠(chǎng)要晚大概三年。臺積電在 2nm 制程節點(diǎn)將引入 GAA 晶體管架構，可以顯著(zhù)降低功耗，提高性能和晶體管密度，帶來(lái)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(chǎng)的建設和產(chǎn)能擴充。

先來(lái)看新竹寶山晶圓廠(chǎng)（Fab 20）：

• P1 廠(chǎng)，以 2nm 為主的寶山 P1 廠(chǎng)已開(kāi)始搬入設備，2024 年下半年開(kāi)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(wàn)片。

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

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

高雄晶圓廠(chǎng)（Fab 22）則是包括：

• P1、P2 廠(chǎng)，臺積電在高雄一期園區啟動(dòng)的第一期（P1）、第二期（P2）建廠(chǎng)，為 2nm 生產(chǎn)做準備。

• P3 廠(chǎng)，規劃在 2026 年完工，將進(jìn)一步提升高雄廠(chǎng)區的 2nm 產(chǎn)能。

• P4、P5 廠(chǎng)，啟動(dòng)環(huán)評并爭取擴大開(kāi)發(fā)面積，預計在 2027 年接力完工，延續先進(jìn)制程產(chǎn)能擴充。

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

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

根據臺積電的規劃，到 2025 年底，若計入高雄晶圓廠(chǎng)（Fab 22）的貢獻，其 2nm 制程的總月產(chǎn)能將突破 5 萬(wàn)片。而到了 2026 年底，這一數字有望進(jìn)一步攀升至每月 12 萬(wàn)至 13 萬(wàn)片。

按照目前規劃推算，到 2028 年，美國的確有望迎來(lái)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，據美國政府官方聲明，臺積電已與美國商務(wù)部達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第三座在美晶圓廠(chǎng)，而美國政府方面將根據《芯片法案》向臺積電的三座工廠(chǎng)提供至多 66 億美元的直接資金補貼。除直接補貼外，美國政府還計劃根據初步協(xié)議為臺積電的晶圓廠(chǎng)建設提供約 50 億美元的貸款。

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

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地創(chuàng )造 6000 個(gè)直接工作崗位和數以萬(wàn)計的間接崗位，此外還有累計超 20000 個(gè)的相關(guān)建筑業(yè)崗位。

美國還計劃將 5000 萬(wàn)美元的《芯片法案》資金用于當地建筑和半導體行業(yè)勞動(dòng)力的培訓和發(fā)展。

赴美建廠(chǎng)，臺積電熱度幾何？

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

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

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

他還說(shuō)，過(guò)去中國臺灣規定制程差距二代以上才能赴海外投資，但現在技術(shù)差二代就差很遠，「廠(chǎng)商要能賺錢(qián)才行」。中國臺灣《經(jīng)濟日報》稱(chēng)，外界因此解讀，「此言意味經(jīng)濟部對臺積電赴美投資是在開(kāi)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貼和稅收優(yōu)惠等激勵措施，但臺積電在美國的建廠(chǎng)成本仍然高于中國臺灣本土。此外，人才短缺、勞動(dòng)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。