台积电亚利桑那新厂的意义

作为全世界最大的半导体芯片代工厂，台积电的一举一动总会吸引无数人关注。前段时间，台积电在招聘网站领英发出数十项招聘信息，工作地点位于美国亚利桑那州凤凰城，职位包括3D IC封装研发工程师、制造主管及厂务机电工程师等等。可以看出，台积电目前正在积极为美国分厂做准备。

台积电在美国建厂之事，早在半年前已有传闻。当时不少人觉得台积电并不会动真格，毕竟鸿海精密（富士康）的老板郭台铭之前也说要在美国建厂，最后只建了一个研发中心，并没有建立规模巨大的制造工厂。

直到最近，越来越多消息传来，才让人们意识到台积电似乎真的要建一个规模巨大的芯片代工厂。据媒体报道，台积电投资35亿美元赴美建厂的计划在去年11月得到董事会批准，计划在2021年动工，2023年装机试产，2024年上半年规模投产，直接部署目前最新的5nm工艺，规划月产能2万片晶圆。

台积电产能不足

仔细分析，台积电的情况确实与鸿海精密不同，虽然都是代工厂，但是两者差别可谓是天差地别。鸿海精密也就是富士康，主要做的是零部件组装。以iPhone为例，苹果从上游生产厂商手中拿到的零部件，全部送到富士康，由富士康的工人组装，拼装成一个完整的iPhone。从技术难度上来说，富士康并没有什么难关需要攻克，富士康的工人培训两三天就能上岗。

台积电则不同，其所在的芯片制造业属于制造业中的顶流，全世界唯有台积电、英特尔、三星区区六七家公司可以实现。在这些公司中，格罗方德与台联电已经放弃14nm 制程以后的技术研发，英特尔停留在10nm工艺（相当于台积电7nm），唯有三星与台积电技术同步，同时达到5nm 制程。然而，三星在制程虚标严重，5nm 制程工艺水平与台积电7nm 差不多，因此可以断定，台积电目前就是世界第一的芯片代工厂，无论是技术还是产量，都是毫无疑问的世界第一。

去年下半年，台积电5nm 制程工艺首次量产，产能立刻拉满，AMD、高通等厂商甚至都抢不到台积电5nm 订单，被迫采用7nm制程或者采用三星5nm制程。在供需严重失衡情况下，台积电急需建立新的工厂，以便拿到更多订单。

晶圆厂分布

目前，台积电有十余家分厂，其中18分厂承担5nm 制程主要订单，此外还有位于新竹的2、3、5、8、12A、12B分厂，位于台南的6、14分厂，位于台中的15厂，位于上海松江的10分厂，位于南京的16分厂，以及位于美国华盛顿州的11分厂。

从分布上来看，台积电晶圆厂主要分布在中国台湾地区，仅在南京、上海、美国华盛顿州设立分厂。具体分布上，可以看出晶圆厂集中在号称中国台湾硅谷的新竹科技园区，但目前新科园区土地已经使用95%，而台中科技园区同样因为土地以及环境评估没有通过，因此新厂将转移到台南科技园区。目前承担5nm的18厂以及正在台南建设的3nm新厂，都将位于台南科技园区。

中国台湾地区山地多、平原少，土地面积限制了台积电的发展。此外晶圆厂需要耗电量巨大，特别是极紫外光刻机，250W的EUV机器工作一天，将会消耗3万度电，一座3nm工厂，年耗电量将达70亿度。

亚利桑那新厂的意义

面积限制与电量限制，台积电去岛外建厂势在必行。由于美国商务部的限制，台积电前往祖国大陆建厂困难重重，此时选择去美国建厂就成为台积电最合适的选择。

为了迎接台积电的到来，美国亚利桑那州菲尼克斯市（凤凰城）批准了与台积电之间的一项发展协议，根据该协议，该市将提供2．05亿美元城市建设基金，用于与建厂相关的水和路等基础设施改造和建设。而台积电将在菲尼克斯市建立一个新工厂，按照分阶段在五年期间实施，该工厂将创造1900个全职工作新岗位。全部建设将于2021年初开始。

从今天来看，台积电5nm 制程依然是全世界最先进制程工艺，然而亚利桑那新厂还要到2024年建成。此时此刻，台积电5nm 工厂已经投产半年，3nm 工厂已经动工一年，预计将在2022年建成。按照台积电的计划，2024年 2nm 制程工厂将达成量产，届时亚利桑那 5nm 工厂工艺水平将不再领先，相当于今天的14nm 制程晶圆厂。

▲ 英特尔7nm原计划2017年投产

当然对于美国来说，亚利桑那 5nm 工厂的意义仍不可小觑，美国目前还有两大芯片工厂，其中格罗方德已经宣布不再研发14nm以后的工艺，先进制程仅剩英特尔一家独苗。然而英特尔已经在14nm、10nm 上蹉跎许久，拖延症已经成为新的代名词。10nm 拖了五年，7nm 拖了五年半，前不久英特尔将7nm 工厂（相当于台积电5nm）投产时间推迟到2022年下半年。

而且按照英特尔的惯例，先进制程总是率先在部分产品（比如轻薄笔记本芯片）中试用，全面投产时间大概需要一年。由此推算，等到2023年台积电亚利桑那 5nm 工厂试产的时候，与其工艺水平差不多的英特尔7nm工厂也才刚刚投产，届时还是美国最先进的制程工厂之一。

台积电总部在台湾省新竹市，从目前布局来看，台积电最先进的制程工厂始终放在台南科技园区。前往美国亚利桑那设厂，可能是为了解决岛内供电不足问题，可能是为了获取美国先进半导体补助资金，也有可能是为了向苹果、高通、AMD 等客户更方便地供货。俗话说，商人无利不起早，台积电前往亚利桑那设厂，最终还是为了其公司利益！

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