晶圓代工龍頭臺積電表示,美國亞利桑那州5納米制程晶圓廠開始動工。不過,亞利桑那州氣候干燥、位處沙漠地帶,為什么臺積電選擇在那里設廠,連美國芯片巨頭英特爾也加碼200 億美元增蓋兩座晶圓廠。
圖注:英特爾位于亞利桑那州錢德勒市的Ocotillo園區是公司在美國最大的制造工廠
雖然半導體產業需要大量水資源,但事實證明,水不是最重要的問題。據日經報道,麥肯錫高級合伙人Bill Wiseman 表示,晶圓廠最重要的2 大基礎設施「是電力和更多電力」,水在半導體制造中,從不是龐大開銷,也許每片晶圓只占幾美分成本,但從不是真正的問題。
這幾年來,半導體制造商開始更有效利用水。英特爾每天在亞利桑那廠回收超過900 萬加侖(約3,400 萬升)水。英特爾預估,到2030 年將實現凈正用水量的目標,亦即淡水回收量會比消耗量還多。
Wiseman 認為,比水更重要的是擁有相互合作的「半導體聚落」,必須有龐大的生態體系獲得最佳成本優勢,不只一家公司或晶圓廠,而是至少要有10~15 家芯片公司合作,才能獲得世界一流的性能,并建造強大的生態體系,包括負責更新、維護機臺的設備供應商到提供芯片材料的公司。
這些條件對臺積電很有吸引力,因大部分生產基地都在中國臺灣地區,只有兩個規模較小的芯片廠在中國大陸,以及華盛頓州卡馬斯的第一家美國芯片廠。
不過,亞利桑那州能夠擁有如此完整的半導體供應鏈,主要歸功于英特爾。早在1980 年就開始在亞利桑那州的錢德勒廠生產微控制器(microcontroller),現在是英特爾全球最大制造基地。除了英特爾,恩智浦、安森美、高通、微芯科技、博通和佰電科技等領先的半導體企業也有在該州設廠。
除了形成半導體聚落,地緣政治對亞利桑那州也有利。臺積電是在美國前總統特朗普的共和黨執政、中美貿易戰期間,決定在亞利桑那州設廠,跟民主色彩濃厚的華盛頓相比,亞利桑那州是更具政治智慧的新投資州,且州長是共和黨,跟前總統特朗普交好。
不過,吸引臺積電最重要的還有刺激措施,因為臺積電在美國建造芯片廠的成本是在臺灣的2.5 到3 倍。VLSIResearch 認為,美國半導體過去30 到40 年中不斷移出美國,其中一個原因就是沒有經濟動力。相較于臺灣地區、韓國大力扶植半導體產業,亞利桑那州是否能成為下一個美國芯片中心,跟美國政府和地方政府的支持至關重要。
臺積電新廠落腳在亞利桑那州首府鳳凰城,市府允諾提撥2.05億美元改善臺積電的公共基礎設施,包括6,100 萬美元用于修建街道、安裝路燈和景觀美化等項目,3,700 萬美元用于改善供水基礎設施,1.17 億美元用于下水道和廢水處理系統。
不過,臺積電與亞利桑那州之間的交易尚未最終敲定,市府也還沒宣布給臺積電的激勵計劃。同時,英特爾最近擴張也尚未獲得亞利桑那州政府任何獎勵。
另一個不確定因素是勞動力問題,由于過去幾十年芯片制造向亞洲外移,美國跟芯片工程相關的畢業生數量減少。麥肯錫的Wiseman認為,美國沒有足夠人力提供這些芯片廠,整體來說,美國將真正遇到人才斷層和短缺問題。
為了解決這個問題,英特爾跟亞歷桑納州政府不斷投資教育,尤其是英特爾,不僅提供資金跟技術支持,還持續雇用芯片工程畢業生,避免人才短缺問題。