台積電應藉美新廠 啟動營運新模式

台積公司日前宣布有意於美國設立先進晶圓廠。圖/本報資料照片
台積公司日前宣布有意於美國設立先進晶圓廠。圖/本報資料照片

張忠謀去年曾說:「台積電在和平時代,就是安安靜靜做供應鏈的一環,但當世界不安靜了、也就是現在,台積電變成地緣策略者的必爭之地!」美中對峙下,台積電赴美設廠從傳言變成事實。

從公開訊息所透漏的訊息

台積電於15日在該公司網站釋出「台積公司宣布有意於美國設立先進晶圓廠」公告。從上述訊息內容,吾等可看出一些重要的資訊:

首先,美國新廠確實如美國要求的,是一座5奈米製程先進製造技術的工廠,預計明(2021)年動工年開始建廠,2024年開始投產。台積電今年第三季即將量產5奈米先進製程,明年上線3奈米製程也將量產,易言之,待2024年5奈米已非屬先進製程。

其次,相較於南科新廠月產能百萬片的規模,美國新廠只規劃月產能2萬片,並非台積電最擅長且最具成本優勢的超大晶圓廠(GIGAFABR Facilities),顯示美國廠應有別於既有的晶圓廠規劃。

第三,美國新廠預計投入120億美元,相當於台幣3600億元,在國外設廠將產生許多難以預料的成本,因此最後支出可能會超過台幣4千億元。台積電第四座超大晶圓廠南科十八廠,建廠成本也在台幣4千億元左右,足見美國建廠成本遠高於台灣。

最後,公告中提到,「在與美國聯邦政府及亞利桑那州的共同理解和其承諾支持下,有意於美國興建且營運一座先進晶圓廠。」可見之前媒體報導,台積電與美國商務部談判應為事實,實際上應已獲得聯邦與亞利桑那州政府優厚的條件。

晶圓代工發展模式

半導體廠(尤其是晶圓代工廠)的發展,基本上就是一條不歸路。長期遵循著Intel創始人之一戈登.摩爾(Gordon Moore)提出的摩爾定律(Moore’s law),其預測積體電路上可容納的電晶體數目,約每隔18-24個月就會增加一倍。

透過不斷的研發與投資,將晶圓愈做愈大,並設法在晶片上放入更多的電晶體,透過製程微縮技術,切割出更多的晶片,同時還要提升晶片的運算效能,並須兼顧降低功耗。經過半世紀的進展,已逼近物理極限,但各家半導體公司仍持續引進新結構設計與技術(如微影製程),以設法延續摩爾定律。

先進製程需投入大量的研發人力,購置昂貴的半導體相關設備,還有鉅額的IP授權費用,無止盡的資本支出,讓許多半導體廠已喘不過氣來,包括聯電與GLOBALFOUNDRIES紛紛放棄最新製程的研發。目前有能力進入10奈米技術的廠商,僅剩下台積電、三星與Intel三家,而台積電幾乎獨霸7奈米以下的製程。

台積電除了技術領先外,產品良率與工廠管理都是世界翹楚。然這樣的成就絕非偶然,乃是眾多工程師,全天候配合客戶需求,長時間辛勞付出所得到的果實,美廠難以採用此模式。

美國廠應啟動新模式

歐巴馬總統時代,就已經開始推動「再工業化」政策,號召美國製造業回流,然成效並不明顯。直到新冠疫情衝擊,決心加速落實製造業回流計畫,台積電雖非美國企業,但因其在業界地位非同小可,有助於美半導體自給自足,美國從初期的消極邀請,到近期同時也找了三星與英特爾二大競爭對手在美國設廠看來,台積電赴美有不得不去的壓力。

縱然赴美細節尚未公布,但從鴻海威斯康辛州的投資經驗推測,在川普總統選前亟需政績的壓力下,爭取指標性的廠商投資案,又能直接及間接創造數千個工作機會,台積電應該已經爭取了極為優惠的投資條件。

本文以為,台積電應利用此次的設廠機會,推動企業的升級轉型。其美國先進製程客戶蘋果、高通、AMD、Xilinx、NVIDIA等晶片大廠,都是全球最強的半導體企業,其訂單約占台積電六成的營收。過去僅為單純的委託代工關係,未來可就近參與這些知名企業的新技術研發與新技術標準的訂定,由代工關係升級為戰略夥伴關係。

另外,也可嘗試引入晶圓代工新模式,由於美國相關成本極高,供應鏈也較缺乏,不宜沿用傳統晶圓代工運作─盲目追求規模、即時交貨與超高良率。美國廠可與台灣廠進行分工,美國廠可專注於實驗性產品的生產;承接小量多樣的高度客製化產品;以及生產涉及國家安全的特殊晶片(如F-35戰機高速運算晶片)等,這些產品的特性在於開發難度較高,需要高度的客製化,但價格也相對較可觀。待開發完成之後,再轉由台灣晶圓廠生產。

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