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中国台湾已量产3nm芯片,美国为何还在掉队?

  苹果公司设计了运行iPhone操作系统的超复杂处理器,但这家位于美国加州库比蒂诺的巨头无法生产这些芯片,美国、欧洲、日本或中国大陆的任何一家公司都不能生产。这些芯片只能在一家台湾公司的一栋楼里生产,这是人类历史上造价最高的工厂ChrisMiller在《芯片战:争夺全球最关键技术》(ChipWar:TheFightfortheWorld’sMostCriticalTechnology)中表示。
  西方国家推动芯片制造本土化
  持续近3年来的全球芯片短缺,让西方国家意识到芯片制造本土化的重要性。此前,欧盟、美国等大多数西方政府都不太关心半导体供应链,他们更重视家电、汽车等终端产品的本土化制造。而Covid19和全球芯片短缺所带来的冲击,让采购非本土制造芯片的风险日益突出。
  去年,美国和欧盟都颁布了《芯片法案》,新法案强调将加强对本土半导体制造业的投资。因此,英特尔(Intel)、AMD和天水(SkyWater)等公司相继做出承诺,这些巨头公司将投入数千亿美元在美国和欧盟建设新制造设施,并为这些地区的高校培训项目提供资金。
  但这些新投资的设施至少还要数年后才能投入运营。届时,新设施虽能缓解诸多行业关键芯片短缺的压力,但其工艺仍将落后于最先进的芯片制造技术。与此同时,中国台湾、日本、韩国等亚洲地区的政府,正通过补贴芯片企业、资助培训项目、压低本币汇率,以及提高进口关税等方式,为从业者进入硅产业提供了极大便利。
  2021年,时任Arm首席执行官的SimonSegars透露,半导体行业每周花费20亿美元来扩充产能和建设新基础设施。不过,还需花费数年时间才能把芯片交货时间缩短到2019年的水平。
  台湾芯片制造商持续领跑
  2022年,全球半导体行业总计生产了超过1万亿颗芯片。根据欧盟委员会(EuropeanCommission)推动的芯片调查显示:预计到2030年,全球芯片的需求量将翻一番。业内分析师与美国半导体行业协会(SIA)还统计了两组数据:1。全球约有22的芯片产自中国台湾;2。全球90以上的先进工艺芯片产自中国台湾。
  去年,台积电(TSMC)首席执行官魏哲家公开表态,其客户对3nm(纳米)芯片的需求已超越公司的供应量,到2023年台积电将满载生产3nm芯片。造成这种情况的部分原因是机台交付期过长。紧接着在2022年12月,这家半导体巨头对外宣告称,公司已经开始量产3nm芯片。业内分析人士预估,在未来五年内,将有1。5万亿美元规模的终端产品采用3nm芯片技术。
  日前,台积电董事长刘德音在台湾南部科学园区(STSP)工厂Fab18新工厂开幕仪式上指出,台积电在保持技术领先地位的同时,也在台湾地区进行了大量投资,继续在环境方面进行投资和共同繁荣。
  此外,咨询机构IBS的首席执行官HandelJones预测称,到2025年,台积电台湾工厂或能为苹果供应2nm芯片。
  在几十年前,美国公司一直在引领全球芯片的生产。随着中国台湾和韩国等地区在半导体制造领域实力凸显,美国的芯片产量占全球的份额下降到12左右。在过去10年里,海外芯片制造业产出的平均增速是美国的5倍。
  其中,成本高昂和技术壁垒是美国芯片产量占全球比例下降的两个重要原因。目前,只有台积电和三星电子可制造出业界最尖端的芯片。虽然它们在欧洲、美国和日本正在投资建设新制造设施,但欧、美、日地区的工厂都未采用其最先进的芯片技术。
  芯片制造设备受供应链限制
  荷兰的ASML是当前全球唯一极紫外(EUV)光刻机供应商,EUV光刻机是制造尖端半导体至关重要的设备。2022年,ASML的一位发言人在接受媒体采访时表示,目前市场对公司系统的需求超过了其完成订单的能力,ASML正试图通过帮助客户利用现有工具和其他措施,从而获得更多产出来解决这一问题。
  有趣的是,半导体设备业也受限于芯片产能和芯片交期成熟芯片的稀缺致使半导体设备的交付时间越来越长,一些新设备订单的交付日期甚至到了23年。
  对此,台积电和其他芯片制造商还警告客户:由于受芯片生产设备短缺的限制,他们可能无法在未来两年内提高相关芯片的产量。
  台积电的最先进工艺保留在台湾
  半导体是中国台湾地区极其重要的产业,台湾当局鼓励台积电将最新技术留在台湾,台积电其他地区工厂的技术比台湾工厂落后好几年。
  2020年,台积电宣布斥资120亿美元在美国亚利桑那州建一座5nm芯片厂(Fab21),5nm制程比当时大多数芯片都先进,但它仍落后于2021年台湾工厂的工艺水平。此后,台积电应苹果公司要求,计划把凤凰工厂升级到4nm工艺,该工厂将于2024年投产。此外,台积电在亚利桑那州的第二家工厂将于2026年运营,该工厂将生产3nm制程工艺的芯片,预计新工厂的技术比台湾工厂落后3年。
  原文链接:文章翻译自国际电子商情姊妹刊EPSNews,原文标题:TaiwanAlreadyHas3nmChips;WhytheU。S。Lags

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