台积电巨额投资美国更多细节曝光

  周一，台积电宣布计划投资 1000 亿美元扩大其在美国的制造能力。这笔资金将用于建设三座新的晶圆厂、两座先进的封装厂和一座大型研发设施。我们与该公司做了交谈，以了解有关其计划和其他一些细节。

  此次额外的 1000 亿美元投资，加上台积电对亚利桑那州凤凰城附近 Fab 21 工厂的 650 亿美元投资承诺。这使得全球最大的芯片代工厂台积电成为迄今为止美国最大的外国投资者之一。

  鉴于台积电 1650 亿美元的投资规模巨大，有必要了解台积电在美国各项计划中的资金用途和使用方式。让我们一起看看这与台积电的整体战略如何契合。

  尽管台积电表示将在美国额外投资 1000 亿美元，但尚未透露扩大美国投资的时间、地点或技术的具体细节。不过，该公司似乎有足够的空间在其 Fab 21 工厂建造新设施。

  台积电公关负责人 Nina Kao 向Tom’s Hardware表示：“我们尚未公布新资本预算的时间、地点或具体技术细节。我们致力于尽快实现用户需求，并希望在计划最终确定后分享更多信息。”

  台积电位于亚利桑那州菲尼克斯附近的 Fab 21 园区占地约 1,100 英亩（4.5 平方公里），是摩纳哥的两倍多，或大约相当于 630 个足球场并排。该公司最初打算在那里建造六个晶圆厂模块（或阶段），使该设施成为世界上最大的半导体生产基地之一。

  然而，当台积电去年与美国政府敲定 CHIPS 协议时，它概述了到 2030 年建设三个 Fab 21 阶段的计划。第一阶段包括制造 N5 和 N4 工艺节点的设备，这些节点已经投入量产。第二阶段将于 2028 年投入运营，具备 N3 能力。然后，第三阶段将在 2030 年前引入 N2 和 A16 工艺节点。

  新公告增加了 Fab 21 的三个阶段、两个先进封装设施和一个研发中心。台积电希望在其 Fab 21 工厂内建造所有设施，使其成为其主要生产中心之一。

  “我们最初选择在亚利桑那州凤凰城建厂，并购买了一块面积超过 1100 英亩的土地，因为我们希望容纳几家运营中的工厂，并支持未来的扩张，以实现经济效益，”Kao 告诉我们。“我们将与市政府、州政府、联邦政府以及我们当地的基础设施和教育合作伙伴密切合作，以确保我们的扩张计划能够得到支持。”

  虽然台积电尚未正式宣布新工厂的建设时间，但其最新估计是四年内将新增 40,000 个就业岗位，与早先预测的到 2020 年末新增20,000 个就业岗位相比，这一数字大幅增加。

  台积电表示，一些项目可能会同时进行，从而增加劳动力需求，但并未具体说明这是否意味着美国 N3 和/或 N2/A16 技术的生产能力将翻倍

  高先生表示：“虽然我们还没有公布具体时间安排，但我们预计其中一些项目将同时进行，这将增加建设需求。”

  虽然他表示公司没有改变 Fab 21 阶段的原定计划，但同时建造晶圆厂可能会影响其时间安排。例如，如果台积电提前从 ASML、Applied Materials、KLA 和 Lam Research 获得足够的工具来装备其 N3（3nm 级）和 N2/A16（2nm 级、1.6nm 级）晶圆厂，并雇用（或从台湾搬迁）足够的合格人员来安装它们，它可能会加速 Fab 21 第二阶段和/或 Fab 21 第三阶段的完成。

  鉴于投资额巨大，加上 Fab 21 工厂预计在未来四年内工人数量将翻一番，可以肯定地说，台积电正在加速亚利桑那州工厂的工人数量。然而，增加建设力度不太可能意味着未来四年投资额将从 650 亿美元翻一番至 1300 亿美元。

  这是因为该公司可能希望在全球范围内扩大其其他业务，即台湾、日本和德国。台积电预计将在 2025 年投入 380 亿至 420 亿美元，虽然它将大幅增加在美国的投资，但该公司是否会为其位于亚利桑那州的 Fab 21 分配比其在德国、日本和台湾的全球工厂总和更多的资金仍有待观察。

  台积电目前正在德国建设一座晶圆厂（尽管是与博世、英飞凌和恩智浦在 ESMC 上合作），并且即将在日本开始建设第二座晶圆厂（与索尼和丰田在 JASM 上合作）。

  至于台积电在台湾的业务，台积电正准备在未来几个月内扩大其具备 N2 能力的 Fab 20 产能。该工厂位于新竹县宝山附近的 R1 研发中心附近，该中心开发了台积电的 N2 节点及其后续产品。

  台积电的第二座 N2 晶圆厂位于高雄科学园，是高雄附近南台湾科学园的一部分。该工厂预计将于 2026 年左右投产。台积电还在台湾建设两座先进封装设施。此外，有传言称，台积电计划在台南附近的南台湾科学园建设一座 1nm 晶圆厂 Fab 25，用于 N2/A16 后节点。

  在美国建造一座超级工厂，并在附近建造两座先进封装设施，必将影响台积电为苹果、AMD、博通、Nvidia 和高通等美国公司生产芯片的地点。但问题是台积电是否会在美国生产采用其最新技术的芯片。

  今年早些时候，台湾政府修改了出口规定，现在台积电被允许将其尖端生产节点出口到海外工厂。从形式上讲，这为台积电向美国甚至日本出口其最先进的工艺技术打开了大门。

  然而，随着台积电在台湾开发其制造技术，在这些制造工艺的开发人员所在地台湾进行良率提升（改进）和产量提升是最佳选择。值得注意的是，工程师在开始量产后的几个季度内继续改进生产节点并降低缺陷密度。

  去年，台积电 (TSMC) 推出了全球 GigaFab 计划，该计划使该公司能够快速将工艺技术从一个工厂移植到另一个工厂，同时保持实现的持续工艺改进 (CPI) 以提高产量，以及统计工艺控制 (SPC) 以减少性能变化。因此，该公司似乎能够在台湾调整其节点，同时在美国获得相同的结果。然而，这并不意味着台积电可以在一夜之间将新节点移植到新工厂。

  工艺移植涉及移植晶圆厂布局、设置和原材料。新晶圆厂必须拥有（或安装）符合与原有工具相同规格（即经过适当调整）的设备。此外，新晶圆厂必须使用与原晶圆厂相同的原材料。即使沉积方法、蚀刻曲线或温度均匀性方面存在细微差异，也可能导致多个步骤重新认证，从而使原晶圆厂的成果变得过时，并需要另一个漫长的良率提升过程。

  总体而言，将全新工艺流程从一家工厂移植到另一家工厂可能需要 12-18 个月，前提是它们的配置类似。借助 Global GigaFab 计划，台积电可能可以将这一时间缩短几个季度。好消息是，一旦一家工厂配置了工艺设计套件（例如 N5，其中包括 N5P、N4、N4P 和 N4X），使用同一 PDK 在其他节点上制造芯片就相对容易了。

  虽然几个月的延迟意味着苹果将继续在台湾生产其 iPhone 处理器，但其基于相同 PDK 且针对更昂贵设备的后续处理器可能会在美国生产。相比之下，AMD 和 Nvidia 使用成熟的制造技术，因此他们的很大一部分产品可能会在本世纪下半叶在美国生产。

  值得注意的是，台积电历来都在台湾加速其新工艺技术，因为那里是其研发设施所在地。但现在台积电正在增加一个美国研发中心，它可能会利用这个新中心在美国开发某些生产节点，然后在亚利桑那州加速，并在亚利桑那州进行量产。

  但这种制造方式需要付出代价。据非官方消息称，在美国采用台积电 N4 和 N5 工艺节点生产的芯片可能比台湾制造的芯片价格高出 20% 至 30%。与此同时，在日本熊本工厂生产的更成熟的工艺（如 N28/N22 和 N16/N12）预计比台湾生产的同类芯片成本高出 10% 至 15%。

  30% 的溢价高于特朗普政府威胁对台湾制造的芯片征收的 25% 关税。当然，如果关税更高，情况会有所不同。然而，对台湾制造的芯片征收 50% 的进口税，使这些产品对美国消费者来说贵 50% 的可能性不大。

  尽管如此，与台湾制造的芯片相比，其价格高出 20% 至 30%，这意味着，除非绝对必要，否则并非所有美国公司都会对在 Fab 21 生产芯片感兴趣，尽管该公司已表示，其在美国的生产能力将在 2027 年之前售罄。在最近的投资公告中，该公司还感谢苹果、Nvidia、AMD、博通和高通对其新美国业务的支持，暗示这些公司都是亚利桑那州晶圆厂的客户（具体客户的生产地点是台积电不会直接透露的严格保密的秘密）。

  然而，考虑到溢价，台积电不太愿意将较旧的制造技术移植到其美国工厂。苹果、AMD、博通、Nvidia 和高通将如何与不会在美国使用台积电服务的竞争对手竞争还有待观察。然而，这些公司的管理人员可能会对如何管理这些额外成本有所想法。特朗普政府也有可能进一步放松一些导致成本增加的现有法规。

  台积电首席执行官兼董事长魏哲家周四在台北举行的新闻发布会上表示，由于客户的真实需求和额外订单，该公司正在扩大其在美国的生产能力，直至 2027 年底。据路透社报道，魏哲家强调，在美国扩张不会影响该代工厂在台湾的扩张计划。

  据魏哲家称，台积电的美国客户（如苹果、AMD、博通、Nvidia 和高通）要求台积电提高美国产能，尽管美国生产的芯片报价上涨了 25% 至 30%。魏哲家没有透露，美国一些最大的无晶圆厂半导体公司对美国产能的需求是在特朗普总统威胁对台湾生产的芯片征收 25% 至 100% 的关税之前还是之后增加的。虽然美国政府不太可能在一夜之间让美国客户的芯片价格上涨 2 倍，但政治不确定性肯定影响了台积电的决策。

  台积电首席执行官魏哲家强调，台积电1650亿美元的美国投资计划不会减少其对台湾半导体行业的关注。该公司仍致力于增加台湾生产，并承认目前的产能仍然不足。

  事实上，台积电仍将以台湾为基地，因为该公司仅今年一年就准备在台湾启动 11 条新生产线。这可能包括该公司位于新竹县宝山附近的 Fab 20，这将是该公司在 2026 年高雄南部科学园区附近的第二座 N2 晶圆厂投入使用之前，生产 N2 和 A16 制造工艺（2nm 级、1.6nm 级）芯片的主要晶圆厂。此外，由于对其所有工艺技术的需求仍处于创纪录水平，该公司正在台湾扩大其先进（7nm 及以下）、成熟和特殊节点的生产。

  台积电将在美国再增加 1000 亿美元制造业投资，使其总投资额达到 1650 亿美元。此次扩建包括三座新晶圆厂、两座先进封装设施和一个研发中心，主要位于亚利桑那州凤凰城的 Fab 21 工厂。

  该公司可能会同时运行多个项目，从而加快台积电在美国晶圆厂的部署。然而，尽管台湾现在允许出口尖端节点，但台积电更倾向于在台湾推广新技术，这在某种程度上预示着美国晶圆厂在采用最新工艺节点方面可能会经历数月的延迟，直到美国牢固建立起适当的能力。这可能是该公司在亚利桑那州园区建立新研发设施的动力，但只有时间才能证明这是否是目的；选择很多。

  虽然这项投资将大幅度的提高美国的半导体产能，但在美国制造芯片的成本将非常高，Fab 21 生产的芯片成本预计将比台湾生产的芯片高出 20% 至 30%。除非绝对必要，否则这种高成本可能会限制有多少公司在美国制造芯片。