編者按：本文來自微信公眾號 半導(dǎo)體行業(yè)觀察（ID：icbank），創(chuàng)業(yè)邦經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

如果將時間撥回到五年前的2019年，和現(xiàn)在一樣，臺積電依然是全球領(lǐng)先的晶圓代工龍頭。按照臺積電在當年的財報中所說，臺積電在整個半導(dǎo)體代工領(lǐng)域的市場份額為52%。彼時，這家臺灣晶圓代工大廠的先進制程只是局限于在中國臺灣的島嶼上。

進入2020年，在新冠疫情和地緣政治的雙重影響下，臺積電宣布了在美國建廠，隨后日本、德國也紛紛加入了爭奪臺積電的陣營。一時間，臺積電遍地開花。但在即將進入2025年之際，各國希望臺積電干的事，似乎也在臺積電的努力合作下干成了。日本和美國已經(jīng)紛紛宣布開始量產(chǎn)芯片。

截止三季度，臺積電的市場份額更是增長至 64.9%。

臺積電在日本開始量產(chǎn)芯片

據(jù)日本共同社日前報道，臺灣半導(dǎo)體制造公司已開始在其位于日本熊本縣的新晶圓廠量產(chǎn)芯片。

全球最大的芯片代工廠臺積電三年前在日本成立了一家名為JASM Inc. 的半導(dǎo)體制造公司。該公司是臺積電與索尼集團公司和大型汽車零部件供應(yīng)商電裝公司合資成立的。臺積電于 2022 年 4 月動工建造熊本工廠，并于今年早些時候竣工。

該工廠擁有超過 48 萬平方英尺的潔凈空間，或適合放置芯片制造設(shè)備的空間。它基于 28 納米至 12 納米范圍內(nèi)的制造工藝制造邏輯芯片。這些技術(shù)比臺積電最新的三納米節(jié)點落后幾代，但它們?nèi)员粡V泛用于制造優(yōu)先考慮成本效益而不是最大性能的電路。

新工廠的首批客戶包括索尼和 Denso，臺積電與這兩家公司成立了 JASM 合資企業(yè)。該工廠將為索尼生產(chǎn)攝像頭芯片，以及為汽車子系統(tǒng)優(yōu)化的處理器。

汽車芯片，尤其是那些支持剎車等敏感部件的芯片，必須遵守比其他電路更嚴格的可靠性標準。許多芯片使用一種稱為鎖步處理的技術(shù)來降低出錯風(fēng)險。在鎖步模式下，每個計算都由至少兩個不同的內(nèi)核執(zhí)行，然后對結(jié)果進行比較以識別不一致之處。

許多汽車處理器采用片上系統(tǒng)設(shè)計，將中央處理器與其他組件結(jié)合在一起。在某些情況下，這些組件之一是網(wǎng)絡(luò)加速器，經(jīng)過優(yōu)化可協(xié)調(diào)車輛子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)流。一些汽車處理器還包括網(wǎng)絡(luò)安全和人工智能模塊。

今年 3 月，臺積電計劃在其新的熊本工廠旁邊開始建造第二座晶圓廠。這座即將建成的工廠預(yù)計將于 2027 年底投入使用。它將能夠使用現(xiàn)有晶圓廠不支持的 6 納米和 7 納米工藝制造芯片。

一旦兩座工廠全面投入運營，它們將擁有每月生產(chǎn) 10 萬片 12 英寸晶圓的產(chǎn)能。臺積電估計，該工廠的建設(shè)成本將達到 200 億美元。日本政府將提供數(shù)十億美元的補貼來支持該項目。

據(jù)信，臺積電未來可能會進一步擴大其在日本的制造業(yè)務(wù)。今年早些時候，CNBC報道稱，該公司正在考慮在日本建立一家先進芯片封裝工廠的可能性。先進芯片封裝是一種可以將多個硅片連接在一起形成單個處理器的技術(shù)。

臺積電可能會利用該設(shè)施制造 CoWoS 硬件。這是一種封裝技術(shù)，用于 Nvidia Corp. 的數(shù)據(jù)中心顯卡等產(chǎn)品。自 2021 年以來，臺積電一直在日本設(shè)立先進封裝研發(fā)中心。

臺積電美國廠也干成了

經(jīng)過多年的規(guī)劃、建設(shè)、地緣政治角力和勞動力挑戰(zhàn)，全球最大的半導(dǎo)體代工廠臺積電（TSMC）將于 2025 年在鳳凰城的先進芯片制造工廠正式開始量產(chǎn)。該工廠代表著先進芯片制造業(yè)在美國的到來，也是對 2022 年《芯片與科學(xué)法案》是否有助于穩(wěn)定美國及其盟友的半導(dǎo)體行業(yè)供應(yīng)鏈的一次考驗。

2024 年 10 月下旬，該公司宣布亞利桑那州工廠的產(chǎn)量比臺灣工廠高出 4%，這是該工廠效率的早期跡象。目前的工廠能夠以 4 納米節(jié)點運行，該工藝用于制造 Nvidia 最先進的GPU。第二家工廠計劃于 2028 年投入運營，計劃提供 2 或 3 納米節(jié)點工藝。4 納米和更先進的 3 納米芯片都將于 2022 年開始在臺積電的其他工廠大批量生產(chǎn)，而 2 納米節(jié)點將于今年在臺灣開始批量生產(chǎn)。未來，該公司還計劃在美國開設(shè)第三家工廠，該工廠將使用更先進的技術(shù)。

這家芯片制造巨頭目前將獲得 66 億美元的《芯片和信息處理標準法案》資金，用于在亞利桑那州建設(shè)第一家工廠。但政府資助并不是半導(dǎo)體制造業(yè)回歸美國的唯一原因。臺積電生產(chǎn)了全球 90% 的先進芯片，蘋果、英偉達、谷歌、亞馬遜和高通等美國公司都依賴它們。新冠疫情初期經(jīng)濟沖擊期間的芯片短缺讓臺積電的客戶和國際政策制定者感到不安。

臺積電宣布了他們計劃在 2020 年在亞利桑那州投資的意圖。TechInsights 半導(dǎo)體分析師Dan Hutcheson 表示：“《CHIPS 法案》并沒有讓這一計劃成為現(xiàn)實——各家公司基本上都是自行搬遷的。” 他表示，蘋果等大客戶一直在敦促臺積電在其他地方建造晶圓廠，以最大程度地降低風(fēng)險。

除了這家工廠，該公司在美國還有兩家工廠正在籌備中。這些工廠將生產(chǎn)對人工智能和國防系統(tǒng)至關(guān)重要的先進芯片。

今年四月，臺積電發(fā)布新聞稿表示，隨著公司第一座晶圓廠的竣工及亞利桑那州子公司第二座晶圓廠的建設(shè)持續(xù)推進，第三座晶圓廠的建成將使得臺積電在亞利桑那州鳳凰城廠區(qū)的總資本支出超過650億美元，成為亞利桑那州歷史上最大的外國直接投資，也是美國歷史上對綠地項目最大的外國直接投資。

根據(jù)臺積電的規(guī)劃，位于亞利桑那州的第一座晶圓廠有望于 2025 年上半年開始利用 4nm 技術(shù)進行生產(chǎn)。第二座晶圓廠將采用世界上最先進的 2nm 工藝技術(shù)，除了之前宣布的 3nm 技術(shù)外，還將采用下一代納米片晶體管，并于 2028 年開始生產(chǎn)。第三座晶圓廠將采用 2nm 或更先進的工藝生產(chǎn)芯片，并于 2020 年底開始生產(chǎn)。與臺積電所有先進的晶圓廠一樣，這三座晶圓廠的潔凈室面積都將約為行業(yè)標準邏輯晶圓廠的兩倍。

據(jù)透露，這三座晶圓廠預(yù)計將創(chuàng)造約 6,000 個直接高科技、高薪工作崗位，打造一支勞動力隊伍，幫助支持充滿活力和競爭力的全球半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)，使美國領(lǐng)先企業(yè)能夠獲得國內(nèi)制造的尖端半導(dǎo)體產(chǎn)品以及世界一流的半導(dǎo)體代工廠。根據(jù)大鳳凰城經(jīng)濟委員會的分析，對三座晶圓廠的增加投資將創(chuàng)造超過 20,000 個累積獨特的建設(shè)工作崗位，以及數(shù)萬個間接供應(yīng)商和消費者工作崗位。

臺積電在臺灣不甘落后

在美國和日本廠高歌猛進的同時，臺積電在其發(fā)源地——中國臺灣也不甘落后。

早前有消息表示，臺積電近期在 2 納米試產(chǎn)中取得了 60% 的良率，并計劃于 2025 年開始全面量產(chǎn)。

臺積電將在臺灣新竹科學(xué)園區(qū)寶山地區(qū)的fab 20開始2納米生產(chǎn)，并計劃從2026年開始在臺中中央科學(xué)園區(qū)的新工廠開始分階段量產(chǎn)。

相關(guān)資料顯示，臺積電（TSMC）已規(guī)劃在高雄建置3座晶圓廠，其中，P1、P2將生產(chǎn)2納米制程芯片，P3廠房已啟動建筑規(guī)劃、執(zhí)照申請及現(xiàn)地開工等作業(yè)，預(yù)計2026年辦理竣工及申請使照，將生產(chǎn)2納米或更先進制程芯片。

臺積電已確保蘋果成為 2 納米工藝的客戶。蘋果計劃將 2 納米工藝應(yīng)用于預(yù)定安裝在 iPhone 17 上的 AP（應(yīng)用處理器）。蘋果此前在 2023 年發(fā)布的 iPhone 15 Pro 系列中安裝了采用臺積電 3 納米工藝的 A17 AP。

臺積電副總經(jīng)理莊子壽出席擴建計劃環(huán)境影響說明書公開會議，他表示，高雄5座廠估計會有8000名員工。臺積電指出，高雄廠按進度進行，配合政府程序。依據(jù)臺積電擴建計劃內(nèi)容指出，P4、P5廠預(yù)計2025年啟動建筑規(guī)劃、執(zhí)照申請及現(xiàn)地開工等作業(yè)，2027年辦理竣工及申領(lǐng)使用執(zhí)照。

而受惠高效能運算、人工智能的需求，在擴張先進制造工廠的同事，臺積電CoWoS先進封裝產(chǎn)能供不應(yīng)求。這也促進這家巨頭加大在這個方面的布局。

據(jù)了解，臺積電目前在臺灣有新竹、臺南、桃園龍?zhí)?、臺中及苗栗竹南5座先進封測廠。位于中科的先進封裝測試5廠（AP5）預(yù)估在2025年上半年量產(chǎn)CoWoS；位于苗栗竹南的先進封測6廠（AP6），則整合SoIC、InFO、CoWoS及先進測試等，規(guī)劃多種臺積電3D Fabric先進封裝及硅堆疊技術(shù)產(chǎn)能。

至于臺積電在嘉義的先進封測7廠（AP7），今年5月動工，業(yè)界預(yù)期在2026年量產(chǎn)SoIC及CoWoS。臺積電今年8月也斥資171.4億元，購買群創(chuàng)光電南科廠房。

而由于英偉達B系列芯片陸續(xù)出貨，除先進制程外，先進封裝產(chǎn)能同樣吃緊，目前微軟、亞馬遜、甲骨文、Meta、Google等輝達GB200主要客戶提前卡位；臺積電CoWoS先進封裝產(chǎn)能2025年將規(guī)劃倍增，預(yù)期供需平衡落在2025年至2026年。

寫在最后

在其他地方大力推進晶圓廠之際，臺積電于 8 月初也宣布其在歐洲首家工廠已經(jīng)動工。據(jù)了解，這家位于德國德累斯頓的這座制造廠耗資 110 億美元。臺積電持有這家名為歐洲半導(dǎo)體制造公司的合資公司 70% 的股份，德國汽車芯片制造商英飛凌科技、荷蘭恩智浦半導(dǎo)體和汽車零部件供應(yīng)商博世各占 10% 的股份。

資料顯示，該工廠預(yù)計將于 2027 年底投入運營，竣工后將生產(chǎn) 40,000 片晶圓。該工廠將不會用于生產(chǎn)該公司最先進的芯片，而是專注于 28nm、22nm 和 16/12m 節(jié)點。

與此同時，臺積電還在工藝上加大投入。

例如在硅光方面，據(jù)臺媒透露，臺積電近期完成共同封裝光學(xué)（CPO）與半導(dǎo)體先進封裝技術(shù)整合，預(yù)計明年初起逐步送樣，讓2025下半年開始進入到1.6T光傳輸世代亦將搭上這波商機。業(yè)界推估，博通、英偉達可望成為臺積電首批客戶，助益臺積電大咬CPO訂單。

業(yè)界傳出，臺積電與博通共同開發(fā)合作的CPO關(guān)鍵技術(shù)微環(huán)形光調(diào)節(jié)器（MRM）已經(jīng)成功在3那你制程試產(chǎn)，代表后續(xù)CPO將有機會與高速運算（HPC）或ASIC等AI用途運算芯片整合，讓運算訊號能全面進階到更快速度的光傳輸訊號。

正是在這種全面布局推進下，臺積電表現(xiàn)喜人。這也讓三星、英特爾、Rapidus的追逐，顯得更力不從心了。而且，在臺積電遍地開花之際，未來的芯片供應(yīng)鏈又會如何發(fā)展？尚未可知！

參考鏈接

https://siliconangle.com/2024/12/27/tsmc-begins-mass-producing-chips-newly-opened-fab-japan/

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