臺積電日本廠，到底有什么好生產(chǎn)的？

臺積電熊本工廠于2021年10月宣布，將于2024年2月24日舉行。到今年年底，該廠將生產(chǎn)28/22nm至16/12nm邏輯半導(dǎo)體，月生產(chǎn)規(guī)模為55,000片12英寸硅片?？偨ㄔO(shè)成本為86億美元，其中約一半（即4760億日元）將由日本補貼。

此外，上述《日經(jīng)新聞》還提到，計劃建立第二家工廠，生產(chǎn)6nm先進(jìn)半導(dǎo)體。第二家工廠預(yù)計將于今年4月動工，預(yù)計2025年竣工，2026年底投產(chǎn)。 據(jù)報道，日本將發(fā)放7500億-9000億日元的補貼。這意味著臺積電的熊本工廠將獲得總額超過1.3萬億日元的補貼。

01、反對引入巨額補貼

另一方面，我一直反對在臺積電熊本工廠花費納稅人資助的巨額補貼。 這有兩個原因。

首先，臺積電的熊本工廠不應(yīng)該優(yōu)先考慮為日本生產(chǎn)半導(dǎo)體。而日本的市場份額預(yù)計不會增加太多。

這是因為美國大約有500家無晶圓廠半導(dǎo)體制造商，中國臺灣有數(shù)百家，中國大陸有2800家，但日本只有大約10家。?在這種情況下，日本很少有無晶圓廠企業(yè)將生產(chǎn)外包給臺積電的熊本工廠，這是一家專門從事前端制造的代工廠，因此該工廠將主要為海外市場生產(chǎn)半導(dǎo)體。?巨額補貼不應(yīng)該投資于這樣的工廠。

其次，即使臺積電熊本工廠建成，日本政府聲稱的經(jīng)濟(jì)安全也無法得到保證。原因是，作為電路基板的掩模的設(shè)計和制造仍將由中國臺灣的臺積電負(fù)責(zé)，而后道工序也將由中國臺灣的日月光等 OSAT（Outsourced Semiconductor Assembly and Test，專門從事后道工序的半導(dǎo)體制造商）負(fù)責(zé)。這是因為后端工序也是由日月光等中國臺灣 OSAT（外包半導(dǎo)體組裝和測試）公司執(zhí)行的。

換句話說，即使臺積電熊本工廠建成，掩模設(shè)計和制造、前端和后端流程也不會在日本完成。因此，經(jīng)濟(jì)安全根本無法得到保證。

此外，最近出現(xiàn)了一個問題，即臺積電的熊本工廠是否真的有東西要生產(chǎn)。在本文中，我想討論問題的細(xì)節(jié)。

在此之前，我們將分析為什么臺積電決定擴(kuò)展到熊本并制造 28/22nm，為什么后來增加了 16/12nm，以及為什么計劃建立第二個 6nm 工廠。

02、臺積電為何決定進(jìn)駐熊本生產(chǎn) 28/22 nm產(chǎn)品？

讓我們把時間倒回到 2021 年。2021年新年伊始，在新冠疫情期間，由于半導(dǎo)體短缺，出現(xiàn)了無法制造汽車的情況。因此，日本、美國和德國將汽車視為該國的重點產(chǎn)業(yè)，已要求臺積電通過中國臺灣政府增加汽車半導(dǎo)體的產(chǎn)量。

隨后，由于半導(dǎo)體短缺，不僅汽車半導(dǎo)體，PC、智能手機(jī)等各種電子設(shè)備、電視和游戲等消費設(shè)備以及可穿戴終端都無法生產(chǎn)。大部分短缺集中在 28nm 邏輯半導(dǎo)體（圖 1）。

圖1 半導(dǎo)體技術(shù)節(jié)點和晶體管的結(jié)構(gòu)（許多電子設(shè)備的半導(dǎo)體集中在28nm處）來源：Joanne Chiao（TrendForce集邦咨詢）

為什么這么多電子設(shè)備集中在28nm？?它與晶體管的形狀、性能和半導(dǎo)體的成本有關(guān)。在28nm之前，使用稱為平面型的晶體管，但在16nm之后，它變成了稱為三維FinFET的晶體管。在這里，F(xiàn)inFET提高了半導(dǎo)體的性能，但成本也增加了，因為它使用了一種稱為雙圖案化的技術(shù)。

最先進(jìn)的 PC 和智能手機(jī)需要使用更高性能晶體管的半導(dǎo)體，即使成本增加也是如此。然而，許多電子設(shè)備，包括汽車，并不需要如此高性能。相反，使用的是具有出色性價比的半導(dǎo)體。因此，許多電子設(shè)備都集中在28nm。?由于新冠疫情災(zāi)難導(dǎo)致各種電子設(shè)備的銷售爆炸式增長，這個 28nm 變得短缺了。

可以制造28nm的晶圓代工廠有六家：臺積電、三星、聯(lián)電、格芯（GF）、中芯國際和HH Grace（華虹宏力），但生產(chǎn)外包集中在臺積電，壟斷了晶圓代工廠一半以上的市場份額。?然而，當(dāng)時必須量產(chǎn) 5 nm和開發(fā) 3 nm的臺積電，不可能再用十年前的技術(shù)啟動 28 nm工廠。

就在此時，日本政府邀請我們建立半導(dǎo)體工廠。臺積電欣然應(yīng)允，決定于 2021 年 10?月進(jìn)駐熊本，建設(shè) 28/22 nm邏輯半導(dǎo)體代工廠。初期產(chǎn)能為每月 45,000?片晶圓。?最初，月產(chǎn)量為 45,000?件。對于臺積電來說，22nm與28nm基本相同，因為它是28nm的改進(jìn)版本。

03、為什么決定生產(chǎn)16/12nm的產(chǎn)品？

次年，即 2022 年 2 月 15 日，索尼和電裝分別持有臺積電熊本工廠 20% 的股份和 10% 的股份（日經(jīng) XTECH，2022 年 2 月 15 日）。 除28/22nm外，該公司還將生產(chǎn)16/12nm晶體管，即FinFET，制造能力已提高到每月55,000個晶體管。對于臺積電來說，12nm是16nm的改進(jìn)版，與16nm基本相同。

那么，為什么臺積電熊本工廠決定不僅要生產(chǎn)性價比高的28/22nm，還要生產(chǎn)性能更高但成本更高的16/12nm呢？

回首那段時光，筆者有如下思考。如上所述，全球 28 nm工藝出現(xiàn)短缺。而28nm的生產(chǎn)合同正涌向臺積電。因此，不僅是臺積電，三星、聯(lián)電、格芯、中芯國際、HH Grace都在全力以赴提高28nm的產(chǎn)量。因此，到 2022 年，28 nm的短缺問題已經(jīng)消除。

如果是這樣的話，臺積電熊本工廠（設(shè)計用于生產(chǎn) 28/22 nm）可能會無產(chǎn)品可生產(chǎn)，生產(chǎn)線可能會被廢棄。因此，臺積電可能決定生產(chǎn) 16/12 nm，比 28/22 nm早一代。換句話說，人們認(rèn)為臺積電之所以決定生產(chǎn) 16/12 nm來填補生產(chǎn)線，是因為其原計劃出現(xiàn)了失誤。

然而，在臺積電的熊本工廠，似乎將建造下一代6nm的第二家工廠。為什么？

04、7nm（6nm），臺積電的經(jīng)濟(jì)支柱

圖 3 顯示了臺積電按技術(shù)節(jié)點劃分的銷售額演變。從這張圖中，我們可以看出臺積電獨特的商業(yè)模式。

臺積電不會在某個技術(shù)節(jié)點的半導(dǎo)體工廠投入運行后就將其關(guān)閉，除非該工廠出現(xiàn)問題。因此，從最傳統(tǒng)的 0.25 μm及以上到最先進(jìn)的 3 nm，每個技術(shù)節(jié)點的銷售額就像地層一樣層層相加。

圖 3：臺積電按技術(shù)節(jié)點劃分的收入（至2023 年第三季度）

然而，2017年底推出的10nm在2019年消失了。在極少數(shù)情況下，發(fā)生故障的技術(shù)節(jié)點可能會消失。而且由于臺積電沒有10nm，所以16/12nm之后的下一代將是7nm。

7nm 于 2018 年第三季度推出。次年，即2019年第三季度，全球首款最先進(jìn)的光刻系統(tǒng)EUV量產(chǎn)，其技術(shù)節(jié)點稱為7nm+。起初，7nm 每月 15 萬片的產(chǎn)能中只有 1 萬片，但此后，7nm+?成為主流，也就是現(xiàn)在的 6nm。換句話說，臺積電熊本第二工廠是為使用 EUV 的 6 nm而設(shè)計的。

而從2019年開始，7nm（含6nm）和5nm將占臺積電銷售額的一半。臺積電稱7nm及以上的先進(jìn)技術(shù)，已成為其主要收入來源。該公司計劃利用日本的補貼在熊本的第二工廠生產(chǎn)6nm芯片。

那么，28/22nm至16/12nm的第一家工廠和7nm（6nm）的第二工廠能否按照臺積電的假設(shè)量產(chǎn)盈利呢？

05、臺積電各技術(shù)節(jié)點銷售額

在上面的圖 3 中，每個技術(shù)節(jié)點的銷售數(shù)據(jù)被整合并繪制成圖表?，F(xiàn)在讓我們看一下每個技術(shù)節(jié)點的銷售額（圖 4）。 從這個數(shù)字來看，臺積電熊本第一和第二工廠的未來是無望的。
圖 4：臺積電按技術(shù)節(jié)點劃分的銷售額（至2023 年第 3 季度）

首先，自 2021 年第三季度左右以來，28nm 的銷量確實有所增加，但在 2023 年第一季度達(dá)到頂峰，并且正在下降。此外，16/20nm的銷量也比2020年第四季度有所增加，但自2022年第二季度以來開始下降。值得注意的是，臺積電的 20nm 銷售量相當(dāng)小，因此可以認(rèn)為 16/20nm 主要是 16nm。

如您所見，臺積電臺灣工廠的 28nm 和 16nm 銷量都在下降。在這種狀態(tài)下，臺積電熊本一廠真的有什么可做的嗎？

其次，本應(yīng)是主要收入來源的7nm（含6nm）更慘。從 2018 年第三季度開始，銷售額快速增長，在 2022 年第二季度達(dá)到 54.5 億美元的峰值，然后在 2023 年第三季度急劇下降至 27.6 億美元，約為峰值的一半。?如果這種情況繼續(xù)下去，它可能會像 10nm 一樣消失。

而從多個來源來看，臺積電的7nm（含6nm）生產(chǎn)線利用率不到50%（可能30%）。換句話說，我們可以說全球?qū)?7 nm（含6nm）的需求正在消失。

以7500-9000億日元的補貼在熊本縣建造第二個7nm（含6nm）工廠無異于自殺。應(yīng)立即停止。

06、未來代工廠利用率不會恢復(fù)正常

雪上加霜的是，悲觀的預(yù)測出現(xiàn)了。2023年12月14日，TrendForce集邦咨詢在東京灣有明華盛頓飯店舉辦題為“行業(yè)焦點資訊”的研討會。在研討會上，TrendForce集邦咨詢分析師Joanna Chiao發(fā)表了《臺積電2024年半導(dǎo)體晶圓代工市場全球戰(zhàn)略與展望》。圖 5 顯示了代工廠利用率的預(yù)測。

圖5?代工廠利用率預(yù)測來源：Joanna Chiao（TrendForce集邦咨詢）

從 2022 年第四季度到 2023 年第二季度，每家代工廠的利用率都急劇下降。 臺積電也從99%下降到76%。到2024年，利用率預(yù)計將略有改善，但不會恢復(fù)正常。即使是更大程度復(fù)蘇的臺積電，在2024年第四季度也只有85%。 三星預(yù)計僅占總數(shù)的67%。

這樣一來，雖然全球晶圓代工廠的利用率低迷，但臺積電熊本的第一家工廠將開始運營。即使是臺積電的臺灣主廠利用率也高達(dá)85%?。臺積電熊本的第一家工廠究竟要生產(chǎn)什么？此外，如上所述，隨著全球?qū)?7nm 的需求逐漸消失，第二家工廠也不應(yīng)該建立。

迄今為止，在日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，一旦經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)?。∕ETI）等部門確定了政策，即使政策不正確，也會不加修改地執(zhí)行。因此，日本的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)政策都以失敗告終。

這種負(fù)面因素在臺積電熊本工廠也很明顯。如果我們要從過去的歷史中吸取教訓(xùn)，我們就必須有勇氣改變現(xiàn)狀，即使事情已經(jīng)決定了，現(xiàn)在還為時不晚。

來源：內(nèi)容由芯世相（ID：xinpianlaosiji）編譯自「JBpress」，作者: 湯之上隆