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    • 01、反對引入巨額補(bǔ)貼
    • 02、臺積電為何決定進(jìn)駐熊本生產(chǎn) 28/22 nm產(chǎn)品?
    • 03、為什么決定生產(chǎn)16/12nm的產(chǎn)品?
    • 04、7nm(6nm),臺積電的經(jīng)濟(jì)支柱
    • 05、臺積電各技術(shù)節(jié)點(diǎn)銷售額
    • 06、未來代工廠利用率不會恢復(fù)正常
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臺積電日本廠,到底有什么好生產(chǎn)的?

01/22 14:40
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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(bǔ)貼。

此外,上述《日經(jīng)新聞》還提到,計(jì)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(jì)將于今年4月動工,預(yù)計(jì)2025年竣工,2026年底投產(chǎn)。 據(jù)報(bào)道,日本將發(fā)放7500億-9000億日元的補(bǔ)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(bǔ)貼。

01、反對引入巨額補(bǔ)貼

另一方面,我一直反對在臺積電熊本工廠花費(fèi)納稅人資助的巨額補(bǔ)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(jì)不會增加太多。

這是因?yàn)槊绹蠹s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(bǔ)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(jì)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?yàn)楹蠖斯ば蛞彩怯扇赵鹿獾戎袊_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(jì)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(jì)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(diǎn)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(fèi)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(diǎn)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?yàn)樗褂昧艘环N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?yàn)樗?8nm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(jì)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(bǔ)生產(chǎn)線,是因?yàn)槠湓?jì)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(diǎn)劃分的銷售額演變。從這張圖中,我們可以看出臺積電獨(dú)特的商業(yè)模式。

臺積電不會在某個技術(shù)節(jié)點(diǎn)的半導(dǎo)體工廠投入運(yùn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(jì)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(jì)劃利用日本的補(bǔ)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(diǎn)銷售額

在上面的圖 3 中,每個技術(shù)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(bǔ)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(diǎn)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(jì)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(jì)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(yùn)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

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