【陳可樂】「台積電宣布在美國蓋新廠」意味著什麼?

審稿:何澄輝

台積電 5 月 15 日宣布將在美國亞利桑那州蓋一座 5 奈米月產 2 萬片的晶圓廠,預計 2021 年動工,2024 年量產。這是一個不算很大的消息,因為對於晶片製造產業來說,這只是一座 2 萬片的廠。但長遠來看,這個消息對於全球高科技製造業生態、美中衝突以及台灣科技戰略的地位均有一些不可忽略的意涵,或者也可以問:「為什麼是 5 奈米月產 2 萬片?對美國、台灣的意義是什麼?」

這將是一座怎麼樣的晶圓廠?

一座預計在 「2024 年量產」的「5 奈米」「月產 2 萬片」晶圓廠是怎樣的晶圓廠?首先,5 奈米目前是台積電量產產品中「最」先進的製程,也就是即將進入成熟期的製程,意味著這項製程技術正在產線上歷經提升良率和降低成本的磨練。因此如果製程發展順利,到了 2024 年的時候,5 奈米將會是一項相當成熟的製程技術,在良率和成本可能都已經充分優化之下,台積電這座美國新廠屆時所擁有的,會是量產技術成熟的先進製程。就算 3 奈米製程如一般預估可以在 2022 年中量產,5 奈米此時仍是屬於先進技術領域。

另外,在 2020 年初時,外媒預估台積電的 5 奈米月產能會在第三季提升到 7 到 8 萬片的規模。而目前台積電整個 12 吋的月產能也已達 80 萬片。即便只對比目前 7 奈米主要生產地的中科 15 廠,在擴廠之後月產能也超過 10 萬片。因此,不難想像 2024 年一座月產能 2 萬片的晶圓廠,屆時在台積電整體生產規模中的佔比也仍是相當低的。當然,如果這座新廠在設計之時,保有許多未來擴廠的空間,則有可能會有後續增加月產能的空間。

因此,「5 奈米」「月產 2 萬片」的晶圓廠在 2024 年比較可能是一座製程研發性質較濃的晶圓廠並生產一些先進的特殊製程晶片,例如軍用或其他特殊用途設備的晶片,這類晶片往往需要效能高的晶片,但是因為用途特殊所以量不會太大。也就是說,這座新廠不會是生產消費型晶片(例如 iphone 等高階手機的晶片)的生產主力,因為 2 萬片的產能距離消費市場需求的量太遠,頂多是用在紓解消費型晶片產能塞車之時。 如果台積電在美國投資僅止於目前這樣,美國也沒後續太多動作,那就表示美國並沒有想把這個高耗能、高污染的半導體製造鏈搬回美國。當然,也就沒有台灣半導體產業鏈被美國拔走或部分拔走的問題。

TSMC_Fab5(圖/Peellden/CC BY-SA 3.0)
台積電 Fab5(圖/Peellden/CC BY-SA 3.0)

美國無法安心的憂慮

雖說美國可能沒有要把半導體產業鏈遷回美國本土,但是要台積電去美國蓋一間先進製程但小量的廠,這可能意味著美國只是想要把與國安相關的晶片移回本土生產。美國國務卿蓬佩奧(Mike Pompeo)5 月 15 日也發聲明對台積電在美國設廠表示歡迎,並指這項計畫能為美國半導體產業扭轉局勢,「強化美國國安」及經濟繁榮。

美國這樣的憂慮在武漢肺炎期間應該是感受更深的。因為,從武肺所需的口罩等相關醫材,美國需要大量從國外進口一事,凸顯出製造生產在關鍵時刻是有可能衍生成為國安問題的。如果,口罩醫材都可能如此,那更不用說與國防科技、資訊安全直接相關的晶片製造產業生產供需問題也會上升到這一國安層次。其實美國「邀請」台積電的同時,也在與英特爾(Intel)協商討論在美國設廠一事,而美國國防部也是談判討論的其一要角,也間接證明這個「邀請」是與國安高度相關。

另一方面,美國這樣的做法也可能反映出對台灣防諜能力的不信任,特別是產業間諜防堵量能與意志方面。台積電是晶圓代工,也就是說,在實際運作上,委託晶圓代工廠生產的晶片設計公司需要把設計佈局圖(逐層光罩)交給晶圓代工廠和光罩公司,雖說雙方會簽保密協議。但即便如此,對於高度機密用途的晶片設計圖部分曝光在防弊保密能力不足或難以放心的廠商手中,仍是會讓人寢食難安。

再則,特殊用途的晶片通常都是特殊製程,晶圓代工廠的特殊製程往往是與客戶共同開發,因此,客戶端也不樂見自己的對手後來無償使用到自己花費大量資源共同開發的製程技術。因此,讓台積電把特殊製程移到美國本土是可以降低被後進對手國家吃免費午餐的風險。當然,這也意味著對台灣防堵商業間諜、科技間諜能力與意志的不信任。從這個意義來說,此一訊息值得深思重視。

Semiconductor_photomask(圖/Peellden/CC BY-SA 3.0)
光罩上的IC設計佈局(圖/Peellden/CC BY-SA 3.0)

商業科技與國安科技的界線

之前美國對於中國華為的防堵,時有加速時有煞車,不過此次台積電在美國設廠的消息公開,可能可以視為美國對於「科技防堵界線」要畫在何處已逐漸明朗

自美中貿易戰以來,雖然不如貿易戰場上那樣具體針對對手,但科技產業相關的動作也是非常頻繁的。例如,《路透社》2020 年 3 月 26 日的報導指出,美國政府資深官員同意對中國實施拉高科技封鎖線的新措施,限制全球晶片供應商向華為供貨。擬議規則的變更為:使用美國晶片製造設備的外國公司必須先獲得美國許可證,然後才能向華為提供晶片。

但是,川普也曾表示過:「我希望允許我們的公司做生意。我的意思是,擺在我桌上的東西與國家安全無關,包括與晶片製造商和其他各種東西都無關。所以我們放棄它會發生什麼事?他們(華為或其供應商)將在其他國家製造這些晶片,或者在中國製造。」這表示在美國鴿派與鷹派對於「科技防堵界線」要畫在何處仍是有所拉扯爭執的,尤其是商業用途與國防用途的界線。

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而在美國政府在與英特爾談判過程中,英特爾執行長史旺(Bob Swan)曾在 3 月底給美國國防部的一封信中表示,英特爾願意與美國五角大廈合作設立晶圓代工廠。再加上從這次台積電宣布在美國建廠的規模可能是小型的研發或特殊製程廠來看,美國政府對於科技戰的短期藍圖可能是將關鍵晶片製造移到美國本土,先從設計到製造強化自身的科技體質。

美國國防工業洛克希德馬丁公司(Lockheed Martin)F35 戰機工廠。  圖/Lockheed Martin

而對於英特爾和台積電來說,商業科技與國安科技的界線也是模糊的。英特爾曾經是晶片製造的全球領導者,但現在則落後於台積電和韓國的三星。因此對於國防部的邀約,英特爾顯然是看到機會了,如果可以說服國防部和商務部官員,授權製造一些與國家安全相關的高階晶片,那麼英特爾很可能可以重新回到龍頭競爭中。英特爾的盤算也適用於台積電,因為高階晶片設計與高階晶片製造是需要互相切磋才能在技術上有所提升的,尤其是特殊製程常常是磨練技術的好機會。所以對台積電來說,去美國設廠不會只是單向的「配合」美國政府,這項「配合」長遠來看是重要的。

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不只美國,日本政府也在 5 月 8 日公告,外國資本欲投資本國企業時須採事前審查的企業名單,其中詳列應受事前嚴格審查的 518 家「核心產業」,包含武器、飛機、太空、核能、可轉軍用商品、網路安全、通訊、石油、煤氣、電力、自來水、鐵路等 12 個領域。

而對台灣來說,畫出商業科技與國安科技界線也至關重要,做出不同等級的管制應該是重新劃定產業安全規範的第一步。因為台灣的敵人與台灣僅隔台灣海峽,在語言上又有很大程度的相通,因此在國安與經濟安全的考量下對高科技產業做「明確」「具體」的措施當然是迫切且必要的。

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呆作過半導體公司、社福機構、智庫、節目編輯等。嘴砲棒球。