2021年，拜登正式接任美國總統大位，但是，全球政府對半導體產業施加的壓力有增無減，對全球晶圓代工之王臺積電來說，正面臨未來10年發展的關鍵轉折點。

 

2月24日，美國總統拜登簽署一項行政命令，針對半導體等關鍵商品的供應鏈，在100日內提出檢討報告，同一天，他邀集兩黨議員，要求國會撥款370億美元（約合新臺幣1 兆360 億元）大舉投資美國的半導體產業。

 

歷時2 年，3月1日，在Google前任董事長Eric Schmidt（施密特）領導下，美國國家安全委員會推出1份752頁的大報告，對中國臺灣在半導體制造上的優勢，向美國政府發出嚴厲的警告“美國在最先進的芯片，幾乎全然仰賴進口產品，讓美國從國防到工業，全都暴露在外國風險下”，這份報告臺積電名字不斷出現。

 

轉折點來自全球的壓力，歐盟多國研議，砸錢重返芯片制造領域。

 

歐盟也想要重返芯片制造領域。經歷車用芯片荒對歐盟經濟的沖擊后，2月3 日，在德國經濟部長Peter Altmaier（阿特麥爾）和法國經濟部長Bruno Le Maire（勒麥爾）的提議之下，德、法和歐盟17個國家也正在商議，要投資500 億歐元（約合新臺幣1 兆6,900 億元），降低歐盟對進口芯片的依賴。

 

印度、日本、中國，各國政府都盯著中國臺灣的半導體產業。2021年初，臺積電股價創下新高，市值狠甩過去的半導體龍頭英特爾，所有的專家和媒體報導，都聚焦在臺積電未來制程發展順利，未來幾年在技術和市占率上將持續保持領先；但卻很少有人提及，當臺積電成為地緣政治的必爭之地時，各國政府已開始積極思考該如何出招，奪回半導體制造的領導權。

 

 

根據美國國安報告規劃，他們將奪回半導體制造主導權。

 

要了解美國政府要如何從臺積電、三星等半導體公司手上，拿回主導權，不妨參考美國國安會3月2日公布的報告《National Security Commission on Artificial Intelligence》（美國國家安全委員會對人工智慧的報告），這份報告第13章，就是美國政府如何拿回半導體制造主導權的規劃路線藍圖。

 

報告指出，芯片將是未來人工智慧產業最重要的基礎，不只經濟會因芯片產業受益，“誰擁有最先進的芯片制造技術，將在戰爭的每個領域都取得優勢”；第214 頁提到，“美國進口芯片的依賴，特別是中國臺灣，已是美國在經濟和軍事發展策略上的弱點”，并認為臺積電和三星是全球握有最頂尖芯片制造技術的兩家公司，而英特爾“到2022年，制程都將落后2 個世代”。

 

“美國必須要保持在境內制造尖端芯片，技術必須領先對手兩個世代以上”，報告中指出，透過大規模投資，美國可以擴大國內市場，讓荷蘭ASML 或日本的半導體合作廠商，愿意為了美國的商機，拒絕將關鍵設備和材料賣到中國。這份報告預測，中國半導體技術發展到14 nm后，就無法再向下推進。

 

報告中強調，美國應加大補貼，“韓國、中國臺灣和新加坡，都提供25% 到30% 的租稅抵減，比美國提供的條件高出一倍。”

 

但，臺積電設下的技術領先障礙，美國要如何超越？報告中提到，關鍵在于，臺積電擅長的2D 電路線寬微縮的技術，已達物理極限，“這種技術演進得到的邊際效益愈來愈小。”目前臺積電必須投入比過去高出數倍的成本，興建巨型晶圓廠，卻只能得到較過去更少的產能。

 

“當半導體在二維密度達到物理極限后，先進封裝技術將具有極為關鍵的角色”，換句話說，未來比的不只是誰能把電晶體做得更小，而是誰能把更多層晶圓整合在同一顆IC 里。就在這個領域中，英特爾仍有領導地位，在美國，史丹佛大學就曾發表過，將100 層晶圓整合在一顆IC 里的計劃。

 

報告中建議，美國2022 年應投資10 億美元，進行先進封裝技術研究，5 年內投入比過去多一倍的資金，約120 億美元，在最新的半導體技術上，如極紫外光（EUV）之后的半導體曝光顯影、3D 堆疊、納米碳管、化合物半導體電晶體制造、自動化IC 設計及低溫運算，都是美國未來的發展機會。

 

不過，根據臺積電2020 年財報，臺積電這1 年的研究與發展費用就高達37 億美元，仍高于報告建議投入的金額，但美國擁有全球頂尖人才，未來競爭勢必更加激烈。

 

 

 

臺積電未來3 年內，用電需求恐倍增

 

根據Bloomberg Intelligence 的報告，臺積電在3 年內，對電力的需求將倍增，這是因為5 納米和3 納米廠大幅啟用極紫外光EUV 設備。報告中估計，當臺積電5 納米廠和3 納米廠在2023 年底全速運轉時，5 納米廠每小時需耗電720MW（百萬瓦），3 納米廠每小時需耗電880MW，報告中指出，新增加的電力需求，幾乎是臺積電2019 年全球用電量的98%。

 

根據臺積電社會責任報告，2019 年臺積電全球用電量為143.27 億度，這個數字是臺北市2019 年總用電量91%，按照Bloomberg Intelligence 的估計，到2023 年臺積電較2019 年增加接近一個臺北市的用電量！雖然臺積電大力提高用電效率、采購綠電，但由于EUV 是利用接近物理極限的極紫外光為晶圓曝光，能源轉換效率因此只有傳統DUV 的3 分之1，但每小時只能產出150片晶圓，僅傳統設備的一半，因此臺積電雖然在中國臺灣到處蓋廠，但新開出的產能片數，其實增加不多。

 

更何況，極端氣候對中國臺灣水、電供應的影響愈來愈大，如何維持生產穩定，甚至進一步擴廠，都是臺積電未來的大挑戰。

 

 

▲ 臺積電美國新廠位置圖。

 

 

美國建廠貴6 倍，員工周末不加班

 

美國政府在本地制造芯片和中國臺灣水電等自然資源條件限制下，赴美設廠正是臺積電未來成長的風險和機會。

 

3 月1 日，《經濟日報》報導，臺積電在招募赴美設廠的員工時透露，亞利桑那廠區將是現有南科廠區的兩倍大，未來計劃在當地興建6 個廠，成為一座超大晶圓廠（Gigafab）。但日本《工業新聞日刊》也報導，臺積電在當地設廠也遇上成本高昂的問題，和中國臺灣相比，建設費用就高達6 倍！

 

這并不令人意外，一位業界人士觀察，英特爾生產線上的員工多半高中學歷，一到周末就全數休假，且美國工會相當強勢。

 

中國臺灣則是用優質人才，日夜不停地在生產線拼搏，加上同樣努力的供應商，造就臺積電的成功。因此臺積電大幅在中國臺灣招募人才，不但本薪加倍，還有全額保險、住房和交通津貼，這些阻力同樣影響臺積電供應商，供應商也透露，要跟著臺積電赴美生產，成本一定比中國臺灣貴數倍。

 

 

英特爾訴求安全，恐牽動供應鏈

 

根據亞利桑那州政府2020 年底的公告，臺積電已在鳳凰城北部買下一塊1,100 策，會祭出更多的獎勵和補助，就算有風險，臺積電仍須走出國際化的一步，但離開中國臺灣后，還能不能維持超高毛利率，會是未來的觀察重點。

 

英特爾宣布進軍晶圓代工，短期內技術難以和臺積電相提并論，但值得注意的是，這一次，英特爾主打的訴求是安全。

 

英特爾執行長Pat Gelsinger 接受英國BBC 專訪時直言：“對于世界而言，這個關鍵技術80% 供應都在亞洲，并不是讓人滿意的方式。”不斷向歐美政府推銷分散供應鏈，增加供應鏈安全性的想法，并表示，除了今年在美國興建兩個廠，2022 年還有在歐洲和美國興建新廠的計劃。這項訴求，過去格芯也用過，并不成功，但經歷中美貿易變化、Covid-19、車用芯片缺貨等動蕩后，過去追求最高效率、最便宜成本的邏輯會調整。

 

一家年營收數百億元的高科技公司創辦人觀察，在這個前提下，客戶一定會考慮分散供應鏈，這次英特爾宣布推出晶圓代工服務，高通馬上表示有興趣，而各國用于國防等關鍵領域的芯片生產，也一定會分散生產地點；英特爾也持續向臺積電最大的客戶蘋果招手，在臺積電產能不足的情況下，蘋果會不會重啟分散供應鏈計劃，對臺積電至關重要。