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貴30%！美國4nm晶片，是台積電帶來的
台積電美國工廠啟動4nm晶片生產，約50%工人來自台灣。
台積電在美國的第一個4nm工廠已經開始生產了。
這座工廠在亞利桑那州，生產是最近幾周開始的。美國商務部長吉娜·雷蒙多表示，這是一個里程碑事件。雷蒙多感嘆：“在我們國家歷史上，這是第一次在本土製造領先的4納米晶片。”
“這是一件大事——以前從未有過，在我們的歷史上從未有過。而且很多人都說這不可能發生。”雷蒙多說。台積電此前並未披露生產開始的消息。
01 台積電在美國建廠的始末
眾所周知，美國雖然在晶片設計領域處於領先地位，但在晶片製造環節相對薄弱。台積電作為全球最大的晶片代工廠商，擁有先進的製程技術和豐富的製造經驗，邀請台積電赴美建廠可以直接引入先進的生產技術和工藝，填補美國在高端晶片製造方面的空白，提升美國本土的晶片製造能力。
於是在2019 年，川普政府開始遊說台積電在美國建造一個更大、更先進的工廠。2020 年 5 月，時任美國國務卿助理基思・克拉克宣佈，台積電同意在亞利桑那州開設一家價值 120 億美元的設施。
實際上，這個決策標誌著台積電在美國建廠正式邁出了關鍵一步。
2021年，亞利桑那州的建廠工作正式拉開帷幕。為了確保美國新員工能夠熟練掌握先進的晶片製造技術，台積電將約 600 名美國員工送往台灣進行培訓。
此前，台積電董事長劉德音曾表示：在美建廠，需滿足“符合經濟效應、成本有優勢、人員及供應鏈要完備”三要件。而台積電“5納米、3納米晶片”的製造工藝將留在台灣。
然而沒過多久，台積電便宣佈將在美國聯邦政府的相互理解和支援下，在美國亞利桑那州建造和營運一家先進的半導體工廠。台積電亞利桑那州工廠將利用台積電的5nm技術進行半導體晶圓製造，每月產能為20000個半導體晶圓，直接創造1600多個高科技專業職位，並在半導體生態系統中創造數千個間接職位。
02 美國廠成本暴增30%
台積電亞利桑那州的建廠投資花費了120 億美元，建造的目標製程是5nm，在2021年開工，2024年計畫投產。
不過，隨著美國投資的部分再加碼，原本的5nm廠升級到4nm廠。
在2023年中期，台積電宣佈其在亞利桑那州的第一個設施——被稱為Fab 21的工廠建設延期，該設施的生產將從計畫的2024年推遲到2025年開始。2024年9 試生產，12月初舉行完工典禮。
文章開頭所述的4nm晶片，便是這座Fab 21工廠所生產的。
台積電的亞利桑那州 Fab 21 工廠的第一階段 P1 1A 目前已通過客戶產品驗證，有望於2025年中達到設計的每月 2 萬片的滿載產能；第二階段 P1 A2 則也已完成建築建設，目前正處於裝置匯入階段，預計2025年一季度完成裝置安裝工作，2025 年中開始投片。
蘋果、輝達、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的4納米晶片技術，進一步提升其產品的競爭力。
不過，由於關稅、原材料運輸等費用的增加，台積電在美國生產的晶片要貴得多，預計成本增加30％甚至更多，而這勢必會反映到產品的市售價格上。
03 再下一座，是2nm
在規劃之初，台積電美國第二座工廠與第一座工廠情況頗為相似，原本計畫採用 3nm 製程工藝。但隨著時間推移與策略調整，目前已確定該工廠將轉而聚焦於更為先進的2nm晶片。
據報導，台積電向美國商務部提交的資訊顯示，最早於2028年在美國開始生產2nm晶片。根據Fab 21項目製程工藝路線安排，將引入A16和N2系列（N2、N2P和N2X）工藝，均屬於2nm製程節點，量產啟動時間比起台灣的晶圓廠要晚大概三年。台積電在2nm製程節點將引入GAA電晶體架構，可以顯著降低功耗，提高性能和電晶體密度，帶來質的改變。
台積電目前圍繞主要圍繞新竹寶山和高雄兩地進行 2nm 工廠的建設和產能擴充。
先來看新竹寶山晶圓廠（Fab 20）：
- P1 廠，以2nm為主的寶山P1廠已開始搬入裝置，2024 年下半年開始試產，2025年二季度小量生產，月產能將逐步由3000片提升至逾2萬片。
- P2 廠，2025年5月加入生產，與 P1 廠共同提升2nm產能。
- P3/4 廠，在2027年規劃進入A14世代，進一步推動製程技術發展。
高雄晶圓廠（Fab 22）則是包括：
- P1、P2 廠，台積電在高雄一期園區啟動的第一期（P1）、第二期（P2）建廠，為 2nm 生產做準備。
- P3 廠，規劃在2026年完工，將進一步提升高雄廠區的2nm產能。
- P4、P5 廠，啟動環評並爭取擴大開發麵積，預計在2027年接力完工，延續先進製程產能擴充。
台積電已經宣佈，其在新竹寶山晶圓廠（Fab 20）成功設立了2納米（nm）製程技術的試產線。台積電此次設立的2nm試產線計畫月產能將達到3000至3500片晶圓。值得注意的是，此次試生產的良品率高達60%，大幅超越了台積電內部的預期目標。
儘管目前仍處於試產階段，但這一產能規劃已經顯示出台積電對2nm製程技術的信心和決心。隨著技術的不斷成熟和產能的逐步擴大，台積電有望在不久的將來實現2nm晶片的規模化生產，滿足市場對高性能計算晶片的迫切需求。
根據台積電的規劃，到2025年底，若計入高雄晶圓廠（Fab 22）的貢獻，其2nm製程的總月產能將突破5萬片。而到了2026年底，這一數字有望進一步攀升至每月12萬至13萬片。
按照目前規劃推算，到 2028 年，美國的確有望迎來本土生產的2nm先進製程晶片。
04 第三座，還有可能？
2024年4月，據美國政府官方聲明，台積電已與美國商務部達成不具束縛力的初步諒解備忘錄。
台積電方面將在亞利桑那州鳳凰城建設第三座在美晶圓廠，而美國政府方面將根據《晶片法案》向台積電的三座工廠提供至多 66 億美元的直接資金補貼。除直接補貼外，美國政府還計畫根據初步協議為台積電的晶圓廠建設提供約 50 億美元的貸款。
台積電也在準備向美國財政部申請相當於認證資本支出 25% 的投資稅收抵免。台積電方面承諾將在本十年底前建設第三座晶圓廠，進而在亞利桑那州打造一個前沿半導體叢集。
台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造6000個直接工作崗位和數以萬計的間接崗位，此外還有累計超 20000 個的相關建築業崗位。
美國還計畫將 5000 萬美元的《晶片法案》資金用於當地建築和半導體行業勞動力的培訓和發展。
05 赴美建廠，台積電熱度幾何？
在半導體產業的全球棋盤上，台積電一直是那顆舉足輕重的棋子。
近年來，台積電宣佈在美國亞利桑那州建設先進製程晶片工廠的消息，引發了業界的廣泛關注。這一舉措不僅標誌著台積電在全球佈局上的重要一步，更在全球範圍內掀起了關於半導體產業未來發展的討論熱潮。
近日，台灣“經濟部部長”郭智輝稱，台積電到美國設廠是因為美國廠商希望其去，就台積電而言，到美設廠也可就近服務客戶。至於台積電先進製程赴美設廠的進度是否更迫切，郭智輝稱，“雖然到美國投資設廠是接近客戶，但相信台積電會審慎評估”。
他還說，過去台灣規定製程差距二代以上才能赴海外投資，但現在技術差二代就差很遠，“廠商要能賺錢才行”。台灣《經濟日報》稱，外界因此解讀，“此言意味經濟部對台積電赴美投資是在開綠燈，完全由台積電自行考慮”。
要知道，儘管美國政府提供了補貼和稅收優惠等激勵措施，但台積電在美國的建廠成本仍然高於台灣本土。此外，人才短缺、勞動力競爭激烈以及關鍵技術外流也是台積電面臨的重大挑戰。 (半導體產業縱橫)