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2023年是半導(dǎo)體制造相關(guān)大規(guī)模投資及相關(guān)投資接連宣布的一年。這里的半導(dǎo)體制造不只限于晶圓代工廠，擁有自己Fab的廠商紛紛宣布大規(guī)模投資，隨之而來(lái)的是后段制程廠商、半導(dǎo)體制造設(shè)備廠商、甚至材料廠商也紛紛宣布大舉投資計(jì)劃。
在2023年12月舉辦的“Semicon Japan”演講中，SEMI演講者預(yù)計(jì)2025年相關(guān)投資額將達(dá)到1,250億美元。（圖1）。不過(guò)，去年6月份的數(shù)字只涉及300mm晶圓相關(guān)的投資，而SEMI的預(yù)測(cè)報(bào)告中包括了200mm晶圓，所以不能否認(rèn)這方面存在一些差異或錯(cuò)誤，我認(rèn)為這更多與事實(shí)上，2023年下半年公布了多項(xiàng)投資計(jì)劃。
根據(jù)Semiengineering于 2024 年 1 月 3 日公布的《資金涌入新晶圓廠和設(shè)施》列出了僅 2023 年宣布的 127 項(xiàng)投資計(jì)劃。如果我們按月排序，
1月：5件
2月：12件
3月：8件
4月：7件
5月：12件
6月：17件
7月：19件
8月：5件
9月：11件
10月：11件
11月：8件
12月：12件
根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年上半年將達(dá)到61個(gè)，下半年將達(dá)到66個(gè)。雖然我不會(huì)說(shuō)這是不正常的，但感覺(jué)整個(gè)行業(yè)都在猛踩油門(mén)。因此，預(yù)計(jì) 2026 年晶圓產(chǎn)量將比目前水平增長(zhǎng)略低于 30%（圖 2）。2023 年約為 7,500 KWPM（每月晶圓數(shù)），但預(yù)計(jì) 2026 年將達(dá)到 10,000 KWPM，增加約 2,500 KWPM。這意味著硅片產(chǎn)量每年將增加30,000KW，即每年3000萬(wàn)片硅片。然而，其中大約一半是由于中國(guó)產(chǎn)量的增加，因此對(duì)于世界其他地區(qū)來(lái)說(shuō)，這一數(shù)字將是大約一半，大約1500萬(wàn)。
工廠建設(shè)真的可行嗎？
這里有兩點(diǎn)需要關(guān)心：“這真的能實(shí)現(xiàn)嗎？”和“即使可能，是否有足夠的需求來(lái)支撐？”
首先是前者。當(dāng)然，購(gòu)買(mǎi)建筑物和土地并不是那么困難，但對(duì)半導(dǎo)體制造設(shè)備的需求預(yù)計(jì)將相當(dāng)緊張。例如，即使立即決定建設(shè)預(yù)處理工廠，從獲得土地、提交建設(shè)計(jì)劃、獲得批準(zhǔn)、完成建設(shè)也需要一年左右的時(shí)間。
現(xiàn)實(shí)中，光建一棟大樓，還有給排水設(shè)備是不夠的（大家知道，半導(dǎo)體制造，尤其是前處理工序，需要大量的水?，F(xiàn)實(shí)中，不可能供應(yīng)所有的水）通過(guò)從外部取水來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。通常有一個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)將廢水處理設(shè)施與水回收設(shè)施相結(jié)合，最大限度地減少?gòu)耐獠咳∷?。電力設(shè)備（特別是那些使用 EUV [極紫外線]曝光的設(shè)備）。這是條件非常好，需要準(zhǔn)備額外的設(shè)施，例如（尖端工藝需要無(wú)與倫比的電力）（只需在現(xiàn)有制造基地上加建一棟建筑，只需供水、排水、電力等.). 除非現(xiàn)有設(shè)備能按原樣使用，且建地已確定等，否則設(shè)備開(kāi)始引進(jìn)需要兩年多的時(shí)間。如果有兩年左右的交貨期，半導(dǎo)體設(shè)備制造商恐怕也不是沒(méi)有可能，但考慮到今年半導(dǎo)體工廠急于擴(kuò)建，是否有可能毫無(wú)問(wèn)題地將設(shè)備交付給所有制造商？這有點(diǎn)值得懷疑，很可能在某些情況下啟動(dòng)會(huì)被延遲。
工程師的問(wèn)題更加嚴(yán)重。這也是一種條件有利的情況，比如在現(xiàn)有的制造基地上加建一座大樓，如果要制造同樣的產(chǎn)品，就很容易找到工程師。如果有兩年左右的時(shí)間，我們可以聘請(qǐng)新的工程師，利用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行在職培訓(xùn)，并在新大樓建成后進(jìn)行調(diào)整，開(kāi)始量產(chǎn)，為啟動(dòng)提供一個(gè)平滑的過(guò)渡路徑。
問(wèn)題是當(dāng)它不存在時(shí)。最好的例子是臺(tái)積電美國(guó)公司。2020年，臺(tái)積電宣布在美國(guó)亞利桑那州建設(shè)新晶圓廠。事實(shí)上，該項(xiàng)目于2021年開(kāi)始建設(shè)，2022年12月，在建設(shè)仍在進(jìn)行的同時(shí)，臺(tái)積電就宣布將其規(guī)模將擴(kuò)大兩倍。事實(shí)上，如果你在谷歌地圖上查看這座建筑，你可以看到，除了第一座建筑（右下）之外，還準(zhǔn)備了相當(dāng)多的土地，并且你可以看到這些土地是在2017年通過(guò)擴(kuò)建而獲得的。從一開(kāi)始就在意。
另一方面，據(jù)報(bào)道，他們?cè)?022年已經(jīng)很難找到工程師，并且由于完全不同的企業(yè)文化而發(fā)生沖突（“是否可以適應(yīng)“企業(yè)文化”？，“臺(tái)積電的挑戰(zhàn)”）亞利桑那工廠”）。順便說(shuō)一句，我聽(tīng)說(shuō)臺(tái)積電臺(tái)灣廠的一名工程師即使被調(diào)到亞利桑那州，條件是“支付雙倍工資”，他也從未申請(qǐng)過(guò)。
總之，看起來(lái)臺(tái)積電的工資實(shí)在是太低了，即使你付兩倍的錢(qián)，也連美國(guó)普通工程師的工資都沒(méi)有接近。那么，我們可以在美國(guó)招聘工程師嗎？然而，由于工資低、工作時(shí)間長(zhǎng)，很難吸引新員工，2023年7月，有消息稱開(kāi)工日期將推遲一年至2025年（“工程師短缺”）'）（半導(dǎo)體行業(yè)正面臨人力資源短缺的問(wèn)題。''）
順便說(shuō)一下，對(duì)于這次推遲到2025年的事情，AZBTC（亞利桑那州建筑工人委員會(huì)）反對(duì)臺(tái)積電“缺乏技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的勞動(dòng)力”的說(shuō)法，臺(tái)積電得到了臺(tái)灣方面的回應(yīng)。在引進(jìn)了大約 500 名工程師創(chuàng)辦公司后，“作為從勞動(dòng)力成本低廉的海外引進(jìn)人才到美國(guó)的理由”。該公司正在游說(shuō)不要為臺(tái)積電工程師發(fā)放簽證。其他政治團(tuán)體也認(rèn)為臺(tái)積電沒(méi)有履行在宣布2020年計(jì)劃時(shí)在美國(guó)創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)的承諾，事情開(kāi)始變得有些混亂。
幸運(yùn)的是，去年（2023年）12月13日，臺(tái)積電和AZBTC就創(chuàng)建新框架達(dá)成了協(xié)議，避免了進(jìn)一步的僵局，但新框架必然會(huì)導(dǎo)致勞動(dòng)力成本比臺(tái)灣更高，臺(tái)積電生產(chǎn)的芯片不可避免。亞利桑那州的成本將高于臺(tái)灣制造的產(chǎn)品。12月15日臺(tái)積電美國(guó)子公司W(wǎng)aferTech更名為臺(tái)積電華盛頓，這可能是確保工程師安全的最后一刻措施，盡管我不這么認(rèn)為。
然而，這又產(chǎn)生了另一個(gè)問(wèn)題。2022年臺(tái)積電亞利桑那州宣布擴(kuò)產(chǎn)時(shí)，蘋(píng)果、AMD、NVIDIA等臺(tái)積電大客戶的CEO都到場(chǎng)了，當(dāng)然這是因?yàn)樗麄兿嘈旁趤喞Ｄ侵萆a(chǎn)芯片可以保證穩(wěn)定的供應(yīng)。因?yàn)槲翌A(yù)料到了。但不管穩(wěn)定與否，如果成本高，人們自然會(huì)說(shuō)：“那是不是臺(tái)灣制造也無(wú)所謂?！?因此，甚至有人猜測(cè)亞利桑那工廠的開(kāi)工率不會(huì)提高（臺(tái)積電亞利桑那工廠只會(huì)適度生產(chǎn)其他公司的芯片作為借口，全面生產(chǎn)將繼續(xù)在臺(tái)灣進(jìn)行）。2023年12月19日，臺(tái)積電宣布現(xiàn)任董事長(zhǎng)劉德音博士將卸任，但這是因?yàn)樗?fù)責(zé)臺(tái)積電亞利桑那州啟動(dòng)相關(guān)的各種問(wèn)題，甚至被觀察到。
不過(guò)，這并不是臺(tái)積電獨(dú)有的問(wèn)題，其他在各地開(kāi)設(shè)辦事處的公司也或多或少地存在類似的問(wèn)題。無(wú)論如何，如果我們到 2026 年不能解決工程師絕對(duì)短缺的問(wèn)題，“我們真的能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)嗎？”這個(gè)問(wèn)題的答案可能是“不能”。
需求的增長(zhǎng)是否與產(chǎn)能相稱？
另一個(gè)問(wèn)題也很?chē)?yán)重?？v觀2023年的制造業(yè)投資計(jì)劃，最引人注目的是先進(jìn)邏輯工藝方面，有臺(tái)積電、三星、英特爾等公司，甚至還有Rapidus，但投資金額雖然巨大，但設(shè)備本身的數(shù)量也巨大（畢竟是EUV步進(jìn)機(jī)（有報(bào)道稱一臺(tái)成本為2億歐元），因此晶圓產(chǎn)量本身相對(duì)于投資額不會(huì)增加太多。
盡管投資金額較低，但功率半導(dǎo)體預(yù)計(jì)晶圓產(chǎn)量將顯著提高。看看上面的半導(dǎo)體工程列表，模擬器件（ADI）、羅伯特博世/TSI半導(dǎo)體、Coherent/電裝/三菱電機(jī)、英飛凌科技、Microchip Technology、三菱電機(jī)、羅姆、意法半導(dǎo)體/三安光電、德州儀器（TI）、 Wolfspeed 和 10 家公司（或者更確切地說(shuō)，10 家運(yùn)營(yíng)商）宣布擴(kuò)建制造設(shè)施，以提高功率半導(dǎo)體供應(yīng)能力。很多時(shí)候，目標(biāo)是加強(qiáng)SiC制造能力，目標(biāo)很容易理解：能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)的全面普及提供更多的SiC基功率半導(dǎo)體。
然而，據(jù)報(bào)道，即使在其最初的總部歐洲，電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)變也顯示出放緩的跡象。嗯，原因很簡(jiǎn)單：要普及電動(dòng)汽車(chē)，供電穩(wěn)定是前提，但烏克蘭戰(zhàn)爭(zhēng)之后，這一點(diǎn)就變得很值得懷疑，這也是歐盟撤回禁止政策的原因。到2035年銷售所有新發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)輛，并已轉(zhuǎn)向允許銷售使用環(huán)保合成燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)輛。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)并不奇怪，但可以說(shuō)，電動(dòng)汽車(chē)像最初計(jì)劃那樣普及的可能性已經(jīng)變得相當(dāng)?shù)汀?/p>
當(dāng)然，電機(jī)的用途有很多，而且還有不少使用低效驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的情況，所以未來(lái)肯定會(huì)有這些地方被配備高效逆變電路的電機(jī)所取代的應(yīng)用。從這個(gè)意義上說(shuō)，我認(rèn)為這種需求不會(huì)消失，但我對(duì)是否會(huì)有每家公司設(shè)想的那么多需求持懷疑態(tài)度。我希望 2026 年我們不會(huì)陷入供應(yīng)過(guò)剩的狀態(tài)。
審核編輯：黃飛
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