現在的市場中28nm、16nm就夠了。

2021年10月宣布的台積電熊本工廠開幕儀式將於2024年2月24日舉行。今年底，該廠將生產28/22至16/12奈米的邏輯半導體，月產能為5.5萬片12吋矽片。總建設成本為86億美元，其中日本將支付4,760億日元，約一半作為補貼。

還有媒體稱，台積電正在計畫在日本建造第二家工廠，生產6奈米尖端半導體。第二家工廠將於今年4 月開始建設，預計2025 年完工，2026 年底開始生產。另據報導，日本將提供7,500億至9,000億日圓的補貼。這意味著台積電熊本工廠將獲得總計超過1.3兆日圓的補貼。

對此，筆者一貫反對向台積電熊本工廠發放以稅金為來源的巨額補貼，原因有二。

第一，台積電的熊本工廠不會優先為日本製造半導體。第二，日本的市佔率增加的希望不大。

這是因為，美國大約有500 家專門從事設計的無晶圓廠半導體製造商，台灣有數百家，中國大陸有2,800 家，但日本只有大約10 家。在這種情況下，由於日本很少有無晶圓廠公司將生產外包給專門從事前端製造的台積電熊本工廠，該工廠很可能主要為海外市場生產半導體。不應該給予這樣的工廠巨額補貼。

其次，即使台積電熊本工廠建成，日本政府聲稱的經濟安全也無法保障。原因是，雖然設立了台積電熊本廠，但掩模（即原始電路板）是由台積電在台灣設計和製造的，而且後工序也再次回到台灣，由日月光等OSAT（外包半導體組裝和測試，後處理專業半導體製造商）進行。也就是說，即使台積電熊本工廠建成，掩模設計、製造、前端工藝、後端工藝也不會在日本完成。因此，經濟安全無法得到保障。

此外，最近有人質疑台積電熊本工廠是否可以生產任何東西。在本文中，筆者想討論細節。

在此之前，我們分析一下台積電為什麼會進軍熊本製造28/22nm，之後為什麼會追加16/12nm，以及為什麼會計劃6nm的第二工廠。

台積電為何決定進駐熊本並打造28/22nm？

讓我們把時鐘撥回2021年。2021年新年伊始，新冠疫情期間，出現了因半導體短缺而無法生產汽車的情況。因此，以汽車為核心產業的日本、美國、德國紛紛要求台積電增加汽車半導體的產量。

此後，不僅是車載半導體，個人電腦、智慧型手機、電視和遊戲等消費性設備、穿戴式裝置以及各種其他電子設備也因缺乏半導體而無法再製造。短缺主要集中在28奈米邏輯半導體（圖1）。

圖1 半導體技術節點和電晶體結構（許多電子半導體集中在28nm）

為什麼這麼多電子設備專注於28nm？

為什麼這麼多電子設備專注於28nm？它與晶體管形狀、性能和半導體成本有關。28nm 之前，使用平面電晶體，但從16nm 開始，技術改為三維FinFET 電晶體。在這裡，FinFET 具有更高的半導體性能，但成本也更高，因為它採用雙圖案化技術。

即使成本增加，尖端的個人電腦和智慧型手機也需要使用更高效能電晶體的半導體。然而，包括汽車在內的許多電子設備並不需要如此高性能。相反，大眾希望使用性價比優異的半導體。為此，許多電子設備都集中在28nm上。由於疫情的原因，各種電子設備的銷售激增，導致28奈米短缺。

有能力製造28奈米的晶圓代工廠有六家：台積電、三星、聯電、格芯、中芯國際、華宏宏力，但它們佔據了晶圓代工市場一半以上的份額，具有市場壟斷地位（圖2）。然而，當時必須量產5奈米並持續開發3奈米的台積電，沒有能力使用10年前的技術建造新的28奈米工廠。

圖2 晶圓代工廠銷售份額預測（2021、2022）

來源：作者根據TrendForce Joanne Chiao的公告創建

當時，日本政府就曾提出要引進半導體工廠。詢問後，他們表示，設備投資將獲得半數補貼，並協助準備土地、水、電力等。台作為台積電，它希望或成真，所以它決定在2021年10月進軍熊本，建造28/22nm邏輯半導體的工廠。最初的規模是每月4.5萬片。對於台積電來說，22nm是28nm的改良品，因此基本上與28nm相同。

隔年，也就是2022年2月15日，台積電熊本工廠由索尼出資20%，電森出資10%。除了28/22nm之外，該公司現在還將生產16/12nm晶體管，即FinFET晶體管，其製造能力已提高至每月55,000個電晶體。對於台積電來說，12nm是16nm的改良版，與16nm基本相同。

那麼，為什麼台積電熊本廠不僅要打造性價比好的28/22nm，還要打造性能更好但成本更高的16/12nm呢？

筆者回首當時，認為:如前所述，2021年全球28nm短缺。台積電28奈米生產訂單如潮水般湧來。為此，不僅是台積電，三星、聯華電子、美國格芯、中芯國際、華宏宏力也都在盡力增加28nm的產量。因此，28奈米短缺問題將在2022年解決。

那麼，原本應該是28/22nm的台積電熊本工廠將無事可做，並且有產線閒置的可能。因此，我認為他們決定製作16/12nm，比28/22nm領先一代。換言之，台積電原本的計畫出了問題，所以只能選擇16/12nm來填補這條線。

不過，台積電熊本工廠似乎將建造第二代6nm 工廠，也就是更先進一代的工廠。為什麼？

圖3顯示了台積電按技術節點的銷售趨勢。此圖顯示了台積電獨特的商業模式。一旦成立，除非發生緊急情況，台積電不會關閉技術節點半導體工廠。為此，各技術節點的銷售額層層累加，從最傳統的0.25μm及以上到最先進的3nm。

圖3 台積電按技術節點的銷售額（~2023年第三季）

資料來源：作者根據台積電歷史營運資料繪製

然而，2017年下半年推出的10nm卻在2019年消失了。這樣，在極少數情況下，失敗的技術節點可能會消失。而且由於台積電沒有10nm，所以16/12nm之後的下一代將是7nm。

這款7nm 於2018 年第三季（Q3）推出。隔年，2019年Q3，全球首台最先進的曝光設備EUV投入量產，技術節點稱為7nm+。最初，7nm的產能只有每月15萬個中的1萬個左右，但此後7nm+已成為主流，現在被稱為6nm。也就是說，台積電熊本二廠預計將採用EUV的6nm製程。

2019年起，7nm（含6nm）和5nm將佔據台積電銷售額的一半。台積電稱7nm及以上為先進技術，已成為其主要收入來源。該計劃是利用日本補貼在熊本的第二家工廠生產6 奈米技術，這是該公司收入最高的產品。

那麼，28/22至16/12nm的第一廠和7nm（6nm）的第二廠能否如台積電預期量產並獲利呢？

在上面的圖3 中，總結並繪製了每個技術節點的銷售資料。現在讓我們來看看每個技術節點的銷售數據（圖4）。從這張圖來看，台積電熊本一廠和二廠的未來都是黯淡的。

圖4 台積電各技術節點銷售趨勢（截至2023年第三季）

首先，28nm的銷量自2021年第三季左右以來肯定有所增長，但在2023年第一季達到頂峰，並一直在下降。此外，16/20nm的銷售額從2020年第四季開始有所成長，但從2022年第二季開始下降。此外，由於台積電的20nm 銷量相當小，因此可以有把握地假設主要是16nm。

正如你所看到的，台積電台灣工廠的28 奈米和16 奈米銷量都在下降。在這種情況下，台積電熊本第一工廠真的會有東西生產嗎？

接下來，本來就是搖錢樹的7nm（含6nm）就更慘了。自2018 年第三季以來，銷售額一直在快速成長，但在2022 年第二季達到54.5 億美元的峰值，然後在2023 年第三季迅速下降至27.6 億美元，約為峰值的一半。如果這種趨勢持續下去，就有可能像10nm一樣消失。

我也從多個消息來源聽說，台積電7nm（包括6nm）線的開工率已降至50%以下（也許是30%？）。換句話說，可以說全球對7nm（包括6nm）的需求正在消失。

如果在熊本興建第二座7奈米（包括6奈米）工廠，並提供750至9000億日圓的補貼，那無異於自殺，應立即停止。

未來代工廠開工率不會恢復正常

雪上加霜的是，悲觀的預測也出現了。2023年12月14日，台灣研究公司TrendForce舉辦的「產業焦點資訊」研討會在東京灣有明華盛頓飯店舉行。研討會上，Trendforce分析師Joanna Chiao介紹了「台積電全球策略以及2024年半導體代工市場展望」。圖5 顯示了代工廠的預測開工率。

圖5 晶圓代工利用率預測   來源:Joanna Chiao（TrendForce）

從2022年第四季到2023年第二季度，各代工廠的開工率都大幅下降。台積電也從99%下降到76%。預計2024年營運率將略有改善，但不會恢復到原來的水準。即使是復甦更為顯著的台積電，2024年Q4也只能達到85%。對於三星來說，預計這一比例將維持在67%。

如上所述，台積電在熊本的第一家工廠將在全球代工廠開工率較低的時期開始運作。就連台積電台灣總部也有85%的開工率。到底台積電熊本第一工廠有什麼可做的呢？此外，如上所述，在全球7奈米需求消失的情況下，沒有必要建造第二家工廠。

迄今為止，在日本半導體產業，經濟產業省一旦決定政策，即使政策錯誤，也會立即執行，不會有任何改變。結果，日本的半導體產業政策全以失敗告終。

諸如此類的負面因素在台積電熊本工廠也變得明顯。如果我們要從歷史中學到教訓，我們就需要有勇氣改變，即使我們做了決定。從現在開始也不晚。

本文由半導體產業縱橫（ID：ICVIEWS）編譯自jbpress

*聲明：本文係原作者湯之上隆創作。文章內容係其個人觀點，我方轉載僅為分享與討論，不代表我方贊成或認同，如有異議，請聯絡後台。

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