台积电3纳米一骑绝尘背后，谁会不讲武德？

作者 | 陈俊一

在2023年初，关于今年半导体产业的预期，业内大多是哀声一片。当时全球半导体行业处于下行周期已有数年，尽管时不时仍有芯片短缺的消息，但对多数芯片公司来说，库存高企、业绩不振才是常态。甚至很多人都不知道，这次下行周期将会维持多久。

但半导体不仅存在五年左右的一轮长周期，短短几个月之内也经常发生供需变化，并带动整个产业链发生新变化。

比如，台积电代工价格最高的3纳米工艺，最近就已供不应求。据中国台湾Digitimes报道，为了即将推出的A17和M3芯片，苹果已经 100% 占据了台积电目前所有的 N3 产能，而高通、联发科正在后面排队。除此之外，台积电更省电的 N3E 工艺即将投产。

更关键的是，3纳米制程的投片客户、出货片数与良率皆优于预期。台积电再一次领先于对手，获得众多大客户的“屈身”追捧。

台积电太顺？光鲜背后的紧张

看起来，2023年开局，台积电简直太顺了。但光鲜亮丽的背后，台积电也面临更多同行的“嫉妒”与反制。

无论是芯片设计还是制造产业，台积电的同行们2022年都曾齐心协力地去游说美国国会，促使立法者批准《芯片与科学法案》（CHIPS ）。该法案意味着对半导体产业527亿美元的补贴与240 亿美元以上的税收抵免。当然，补贴是有条件的，法案还有受补助者10年内不得在中国建造新的半导体厂房等要求。

美国众议院议长佩洛西2022年7月29日签署《芯片与科学法案》

在为半导体产业争取补贴和减税上，这些企业立场都是一致的。但是一旦尘埃落定，开始补贴之后，抵牾就不可避免。果然，当钱还在远方看不见的时候，产业内部才是最凝聚的；一旦真要打钱了，大家也会打起架来。为了争夺美国《芯片与科学法案》的补贴资金，各家半导体大厂早已没有风度地“大打出手”。

纽约时报就指出，《芯片与科学法案》曾将原本是竞争关系的半导体供应商们团结在一起，但随着拜登政府准备开始发放资金，企业CEO、专业说客们已经开始争先恐后地公开或秘密提出他们的资金理由。英特尔等美国本土芯片企业就积极游说，要求将芯片补贴大部分乃发给美国本土芯片企业。在一份公开文件中，英特尔质疑纳税人的钱流向拥有海外总部的竞争对手，并称美国的创新和其他知识产权可能会流出国外。

台积电则在其提交的文件中反驳说，“基于公司总部所在地的优惠待遇”并不能高效使用补贴资金。也就是是说，补贴要基于先进性和提高产业效率而发，而不能搞平均主义。但2022年8月有消息指出，英特尔、美光、德州仪器等美国本土芯片企业获得分别获得32％、21％、14％的芯片补贴，三星、台积电分别获得13％、10％的补贴——确实没有平均主义，但考虑到英特尔在亚利桑那州钱德勒和俄亥俄州的半导体投资约20亿美元，而台积电在凤凰城的投资却是400亿美元，更高的投资却换来更少比例的补贴，政策显然还是偏向了美国公司。

当然，这些传言还未完全确定，美国商务部后续还会公布企业申请资金的进一步细节。在527亿美元的补贴诱惑下，据美国半导体产业协会统计，美国和外国制造商已公布超过40项投产计划，总投资额逼近2000亿美元。将近1比4的拉动投资倍率，美国这笔账算得还是非常精明。

但对台积电而言，3纳米制程上的暂时“一骑绝尘”，并不意味着以后高枕无忧。甚至于美国商务部长吉娜·雷蒙多就表示，“我们92%的最精密芯片仰赖台湾的一家公司，这是个弱点”。依赖台积电是美国的弱点，哪怕将台积电搬空到美国，美国当局也未必会放心。

美国建厂，投名状竟是自己？

实际上，台积电美国工厂的建设，一直存在各种不和谐的声音。近日更有身为美国厂员工家属的台湾网友在PTT论坛发文总结了赴美后才知道的“十大惊奇”：

比如在凤凰城没有员工宿舍，普通二居室租金高达2500美元每月；上周日到周四13:00-22:00的夜班，竟然没有加班费；美国员工经常休假，台湾员工很难请假，没有一视同仁；税负更重，年终奖扣税30%，月薪扣税20%，台币工资转美元的汇率还要吃掉3%到5%的收入等。

“晶圆制造最难的不是技术，最难的是人事管理”，前台积电员工Wayne Chiu在接受纽约时报采访时也这么说。培训美国工程师的三名台积电员工表示，很难让美国员工做到标准化，台湾工人二话不说就会去照做，但美国员工会向经理提出挑战，质疑是否有更好的方法。

当然，这些或许只是少数员工的抱怨，还不到普遍层面；或许仅仅只是管理层面的问题。

但资本层面同样存在问题，在2023年1月的财报电话会议上，台积电说，美国的建筑成本可能至少是台湾的4倍，劳动力开支、申请许可、合规要求和通货膨胀都推高了成本。台积电首席财务官黄文德表示，在美国的投资可能损害台积电2023年的盈利能力。

台积电也需要很多供应商，因此在美国重建工厂只是第一步，还要重建供应链，以便为亚利桑那州的工厂提供原材料、设备和关键零部件。不仅建设工厂时，台积电要与也在亚利桑那州扩张的英特尔争夺熟练劳动力和建筑设备；重建中的供应链，很多都是受迫于业务不得不追随迁往的供应商，也对成本上升不满。

拜登出席台积电美国工厂首个机台移机仪式 

比如台积电的化工供应商长春石化，就追随台积电在距离菲尼克斯约一小时车程的亚利桑那州卡萨格兰德建立了自己的工厂，但长春石化亚利桑那负责人苏裕弘却抱怨，美国当地的建厂成本是台湾的10倍，原因包括劳动力成本更高、不熟悉美国监管和建筑许可规定、建筑材料成本等多方面。

对半导体产业而言，台积电面临的这些挑战也告诉人们，要将人类已知最复杂的制造工艺之一转移到一个看似不缺技术与资本的目的地，是多么的艰难。

半导体产业涉及非常庞大的供应链。在全球贸易中，半导体（集成电路）、原油、计算机、汽车是几项价值最大的品类之一，其中半导体已经是最大的贸易物。

据德意志银行研究报告《半导体和原油，谁是最大贸易物？（Semiconductors or petroleum – which is traded most? ）》，以贸易链复杂度指数（Trade Chain Complexity Index，贸易额与销售额之比）TCC作为指标，2020年半导体全球贸易额是2.6万亿美元，但是最终销售是4370亿美元，以此计算其TCC即为5.95。这意味着半导体在从集成部件到成品之前需要多次进出口，而与之对比，2020年原油的TCC指数是1.2，汽车是0.7。

在所有大类产品里，半导体的贸易链最复杂，芯片要经过设计、晶圆、FAB、封测、集成等多道手续进入最终产品。由于半导体生产过程的超级复杂性，任何变更或重组都是昂贵且困难的。

台积电依然危险

或许，台积电美国工厂已经透露出的如此多困难，并不能完全责怪于美国的基础设施不足或者劳动力成本高，而是半导体这种涉及复杂产业链上下游、高TCC指数产业本来就具备的困难“体质”？

尽管美国的做法被批评为破坏复杂的芯片产业链，但美国信奉的是，“宁可我负天下人”，也不能让东亚地区继续维持半导体产业的优势。

产业的转移既然如此困难，也意味着此前所谓中国经济发展中，吸收了西方产业转移是美国恩赐的说法完全站不住脚。中国大陆能够从20世纪八九十年代一直到21世纪持续不断吸引众多产业转移，成为全球工业产出最高的国家，是靠着自己从建国就开始的工业化积累与普及化教育，而不是靠着“搭顺风车”。

反倒是对于台积电这个芯片代工领域的最前驱，美国何止是要搭顺风车，而是直接抢夺方向盘，要把车“拐”到自己家里。

台积电只要不把美国工厂建设好，不把最好的“车”停在美国院里，美国就不可能真正放心；而台积电一旦实现美国工厂在先进制程上的领先，那台湾工厂又将何以自处？

西方媒体甚至将台积电比喻为中美之间的“拳击沙包”。但这个比喻显然是对中国的误解，台积电是中国大陆的企业，也是中国不可分割的一部分，哪有拿自己心头肉当作“拳击沙包”的，反倒是美国屡屡传出所谓“毁灭台湾”计划。

不管怎样，台积电在台湾的工厂依然能够维持3纳米制程在良率等方面的优势。南台科技大学学者朱岳中就指出，良率虽然是厂商的商业机密，但基于商业诚信及对投资者负责，基本上厂商都会在财报中揭露大致数据，客户端也能计算得出来。这些年来三星与台积电在高阶晶片生产代工的竞逐，关键便是在良率。

科技网站WccfTech分析，同样接到高通公司骁龙8 Gen 1处理器的4纳米代工订单，三星代工的良率为 35%，台积电则达70%，高通最后选择了台积电代工这款旗舰处理器。因此，朱岳中强调，三星紧追台积电试图以新的代工技术，打破良率表现落后台积电的劣势，还需要许多资金及技术投入。他表示，良率甚至比制程先进还要重要。

不过，台积电有着制程和良率双重的领先，这也让台积电面对各种关于其美国工厂内部矛盾的报道，更有底气。台积电发言人高孟华就表示，台积电正在加强员工培训，帮助海外人才融入集团文化。她说，公司将“积极倾听意见，并在需要时做好改变的准备”。

此外，美国的补贴政策不管钱多钱少，还是会给予台积电美国工厂一定扶持的，尽管美国商务部长雷蒙多认为补贴不是要帮企业赚钱：

雷蒙多说，补贴在选择标准上“非常明确”，不会补贴那些在周期性衰退中苦苦挣扎的公司。“这项法案的目的并非因为企业陷入不景气而给予补贴，也不是要帮助企业在美国更赚钱，现实是要达成我们的国安目标”，她还表示，将会有许多企业对将取得的资金感到失望。

美国商务部长雷蒙多

雷蒙多的言论，也许会进一步加剧这些企业之间的竞争，更多企业都将试图证明自己并没有在这个下降周期中衰退。

比如德州仪器就在2月宣布，将投入110亿美元，在美国犹他州Lehi市新建一座12英寸晶圆厂。新工厂预计将在2023年下半年动工，最早有望于2026年投产。这将是犹他州历史上最大的一笔经济投资。德州仪器还称，该项目将直接产生约800个内部工作岗位，以及数千个间接岗位。

这也将进一步提高德州仪器制造芯片的能力。据了解，2022年，德州仪器约80%的产品由内部晶圆厂制造，其余20%委外台积电、联电等晶圆代工厂商生产。

德州仪器其实和英特尔、三星、SK海力士、美光、英飞凌、ST意法半导体、东芝、恩智浦等公司一样，都是IDM（垂直整合）模式。但IDM模式与台积电主打的Foundry（代工厂）模式相比，由于主要消化公司内部芯片制造需求，在规模上小于Foundry模式，先进工艺迭代上，往往也难以跟上Foundry模式。

实际上，IDM做垂直整合、Fabless做轻资产芯片设计、Foundry专注于制造的半导体公司三种传统运营形式，目前已经发生了较大改变。由于半导体产品对于产品更新迭代的换代要求越来越高，IDM也开始发展Fablite也即轻晶圆厂模式，将部分制造外包给协助厂商代工。比如英特尔和台积电虽然是老冤家，但英特尔仍有部分芯片为台积电代工。毕竟，英特尔在俄亥俄州的新工厂要到2025年才能实现量产，且制程上大概率还会落后于台积电。

Fablite新模式的变化，对于台积电来说，也许能够多获取一些原IDM模式企业的代工订单，但也同样存在新的危险。

据半导体产业纵横报道，从Fabless转向IDM的成功案例寥寥，从IDM转向Fablite的降维案例如AMD却特色鲜明，此外还有一个趋势是Fabless开始自建晶圆厂走向Fablite模式，如图像传感器公司格科微的12英寸CIS集成电路特色工艺研发与产业化项目已开始动工，预计陆续于2022－2023年建成投产。届时格科微将实现从Fabless向Fablite转变，建成以后，部分BSI图像传感器产品的生产将从直接采购 BSI 晶圆转变为先采购标准 CIS 逻辑电路晶圆，再自主进行晶圆键合、晶圆减薄等BSI晶圆特殊加工工序。

Fablite模式让Fabless可以用一条自己的产线在短时间内测试对应芯片产品，减少试错成本，提高良率，也能加快研发速度。尽管制程上不如台积电先进，但这一模式下，芯片设计和芯片生产能力在一些厂商身上合二为一，并将逐渐在成熟制程上降低对台积电的依赖。

据海关公布的2022年芯片进口数据，2022 年中国进口集成电路5384亿件，比 2021 年下降15%。在美国的无端打压下，中国尽管面临很大困难，但半导体产业的芯片进口量大幅下降，国产化率也有所提升，尽管高端芯片依然无法自给。但路，是一步一步走的。

而美国2000亿美元投资下，未来芯片供给过剩之后，台积电又将再一次难以自处。

参考文献：

1、Chip Makers Turn Cutthroat in Fight for Share of Federal Money，The New York Times

2、Inside Taiwanese Chip Giant, a U.S. Expansion Stokes Tensions，The New York Times

3、Semiconductors or petroleum – which is traded most? dbresearch