除了巨额投资外，发展晶圆制造产业还需要哪些条件？

近期中国台湾晶圆代工厂力积电（PSMC）与日本 SBI 控股（SBI Holdings）合作破裂，引发双方“撕逼大战”。力积电称，放弃合作是因为“违反中国台湾证交法规定”。而SBI控股社长北尾吉孝则否认了相关说法，并怒怼力积电，称其言而无信，出尔反尔。

然而，力积电转头就宣布与印度塔塔集团旗下 Tata Sons 全资子公司塔塔电子公司合作建设一座12英寸晶圆厂，预计总投资将高达 910 亿卢比。不过，对于力积电此番在印度的合作，外界并不十分看好，因为印度是知名的“资本坟场”。

看到这个消息，笔者下意识地看了看坐在身边不远的小哥，因为他刚从印度参加 Semicon 展会回来第一天，就向我介绍了在印度的种种奇葩见闻。 

虽然目前看来，印度是真的下决心要建设半导体晶圆厂了，不仅印度总理莫迪亲自站台，印度塔塔集团的相关负责人也迫不及待接触半导体的各大设备厂商。笔者脑海里立刻浮现出一个疑问，发展半导体晶圆厂需要什么条件，难道真的是有钱任性就行？答案显然是否定的！

在笔者看来，一个国家要发展“吞金兽”一样的先进晶圆制造产业，不仅仅是有钱就行的，最主要的还是要考虑日后的运营，不仅需要有丰富的电力资源、水资源、半导体人才储备，还需要有完善的上游的供应链企业，以及丰富的下游客户。如果仅仅只是一时的“赶时髦”，那么完工后的晶圆厂的运营可能会让人痛不欲生。 

第一大条件：丰富的电力资源

对于需要24小时不间断运转的晶圆厂来说，电力资源的持续稳定供应是重中之重。在2022年，中国台湾突发停电，给当地各大晶圆厂造成了巨大的损失。手脚勤快的我立即翻阅了台积电的 CSR 报告（永续报告书），顺手把里面的一部分数据整理成一个折线图。 

△感兴趣的朋友可以通此链接：https://www.tsmc.com/chinese/aboutTSMC/dc_csr_report下载他们的 CSR 报告，里面说不定有你们感兴趣的内容。

如上图，嗅觉灵敏的读者肯定会心领神会地发现，一个晶圆厂的运营需要大量的电力。在 2020 年 ，台积电的耗电量“只是”占整个中国台湾省总发电量的约 6%。据相关研究所预测，在短短五年后，也就是到2025 年，台积电的耗电量将占到台湾省整体耗电量的 12.5%，这将是一个很恐怖的比例！ 

估计大家心中也会猜测，台湾省的“缺电”危机可能也是刺激台积电近年来积极进行全球建厂的一个重要原因。虽然，台积电海外建厂可能某种程度上的“投名状”，但是台湾的电力资源可能已经不能满足它的越来越大的“胃口”。并且再这样继续下去，台积电的晶圆厂会和民生大抢资源，这样的环境也不得不逼着台积电主动走出台湾岛。 

想自己计算的朋友请参考台积电永续报告书的这一页，以下是截图：

勤快的我又查了一下相关数据，台积电一座 3nm 晶圆厂的年耗电量大概为 70 亿度，将来最先进的 2nm 甚至 1nm（据传是 1.8nm）将耗电百亿度，远高于现在。 

为什么晶圆厂如此耗电？ 一台EUV光刻机一天耗电近3万度

晶圆厂最耗电的设备是什么，这就是现在7nm及以下先进制程所必须要用到的EUV光刻机。 

EUV的光源分为两个部分：第一个部分就是通快集团供应的30KW二氧化碳激光器，也称之为“drive laser”，其主要作用就是提供10600nm波长的高功率激光，用来照射锡（Sn）金属液滴，以产生13.5nm波长的EUV光线。目前标准型EUV光刻机的EUV光源约为500W。

这里想要强调的是，由于EUV光线波长非常短，所以它们会很容易被空气吸收，所以整个EUV光源的工作环境需要被抽成真空。同时，EUV光线也无法被玻璃透镜折射，必须以硅与钼制成的特殊镀膜反射镜，来修正光的前进方向，而且每一次反射可能将会损失约30%能量，在经过多次的发射，不断修正光路之后，最终只有大约不到 2％的EUV光线能到达晶圆。这过程中损耗的能量，也会转化成热量，这又带来大量的散热工作，因此还需要大量的电力来供给其散热。

△EUV光刻机内部的光路（图片来源：ASML）

根据TechInsights的数据显示，目前标准型EUV光刻机的总功率高达约1170kW，而最新一代的High NA EUV的总功率则更是高达1400kW 的功率。

按照一天工作24小时计算，那么一台标准型EUV光刻机一天的用电量一天用电量就将接近3万度，一年下来耗电量就将超过1000万度（虽然有时候因检故障修需要可能停机，但是通常在晶圆厂内的半导体设备都会往死里用，各种设备的 uptime 基本上都在 99%之上）。而像这样的“吞电兽”：（EUV 光刻机）仅在中国台湾岛内的台积电晶圆厂内，现在已有了80台以上。也就是说，台积电在岛内晶圆厂里的EUV光刻机一年就需要消耗8亿度。

研究机构TechInsights 认为 ，到 2030 年，所有配备 EUV 光刻机的晶圆厂的年耗电量将超过 54,000 千兆瓦 (GW)，这比新加坡或希腊等许多国家每年的耗电量还要多。

现在我们看看世界各国的发电量，为了以示公正，本文特意选了国外的统计数据（参考资料1）。令人意外的是印度在 2023 年已经排名世界第三名，这里其动力煤和褐煤可谓是功不可没。 

△2023年世界各国发电量排名（来源：yearbook.enerdata.jp）

当然，如果非要坚持按照人均发电量来计算，那么印度的人均发电量或许可以说低得不值一提。

那我们再看一个图表，各国发电量的增长率。如下图即可看出，除了中国以外，印度的发电增长率量对于其他国家可是一骑绝尘的。（参考资料2）

△各国发电量的增长率（来源：fepc.or.jp）

我们也可以得出一个结论：印度在电力能源供应方面正在高速迎头赶上。不是一句这样的古话嘛，“宁欺白须公，莫欺少年穷。终须有日龙穿凤，唔信一世裤穿窿。”我们看一个企业一个国家的发展，不仅要看他们现有的技术水平，还要看他们未来的增长趋势，永远不能小瞧对手。老祖宗不是也告诫我们，“三十年河东三十年河西”吗？很多时候我们都应该秉着士别三日应当刮目相看的理念来看待问题。 

第二大条件：丰富的水资源 

晶圆厂除了耗电之外，还消耗什么资源？话不多说，我们再来上一组硬核数据，同样是来自台积电提供的 CSR 报告。下图是台积电近年来每年消耗水资源的趋势图表。

△台积电近年来耗水量（来源：台积电）

相信大家已经在瞪大眼睛计算百万立方米是什么概念。打个比方，中国的普通家庭平均每月用水量大致在 8 到 10 个立方米之间，一年大约是 96 至 120 立方米，这里为了方便计算按 100 立方米来看，2023 年台积电消耗 101 百万立方米的水量，就相当于 101 万户家庭的用水量。 

为什么晶圆厂龙头老大——台积电每年要消耗这多少的水？因为晶圆在加工过程中需要多次清洗和预处理；在电解过程中，水被用作电解质溶液的基础，用于分离和提取不同的金属离子；而且晶圆制造过程中需要大量水进行冷却和加湿，以保持设备和环境的温度和湿度。所以晶圆厂不仅是耗电大户，还是不折不扣的耗水大户。 

是不是很震撼？需要指出的是，台积电还在它的各种宣传资料反反复复强调，他们对每一滴水的使用是重复 20 余次的，是绝对的良心的绿色企业。如果没有重复利用的话，很难想象他们会消耗多少水资源。 

想独自计算的朋友请参考台积电永续报告书，以下是截图： 

我们再来看看世界各国水资源排名，下面是以 2021 年数据为基准的数据。第一是巴西（8647立方千米），第二是俄罗斯（4525.45 立方千米），第三是美国（3069 立方千米），第五名是中国（2840.22 立方千米），第八是印度（1910.9 立方千米）。 

△世界各国水资源排名

如此看来好像，在自然资源方面印度好像根本不弱于其他国家。不过圈内人都知道晶圆厂用的水可不是一般的水，而是超纯水。 

什么是超纯水？它是指电阻率达到 18 MΩ*cm（25℃）的水。这种水中除了水分子外，几乎没有任何杂质，没有细菌、病毒等有机物，当然也没有人体所需的矿物质微量元素，简单来说就是十分纯净的 H2O。如果用它来灌溉农田，没两天农作物就会翘辫子，当然人也不能喝。不过你可以用它来直接冷却电脑，也就是真正的水冷。 

那么下一个问题来了，如果把恒河水抽上来，做成超纯水，需要反复能净化多少次？这对“三哥”来说可是不小的工作量。而且，控制水质非常重要，这关系到芯片的产品质量。“三哥”能持之以恒地保持这种高水质吗？ 

说了这么多，大家想必已经知道运营一座晶圆厂需要最基本的要素：电和水。 

不过肯定有朋友不服气，老美可是逼着台积电在亚利桑那州建造晶圆厂，那可是在沙漠中，沙漠里怎么可能有充足的水资源呢？ 

解释起来很繁琐，但简而言之，对于晶圆厂来说，电和水相比，电更重要。因为沙漠里可以用太阳能发电，再加上美国财大气粗，他们用大口径管道把水从远方运来。在晶圆厂水是可以循环使用的，而电可没法循环使用！

不过，水资源也是相当宝贵的，需要有万无一失的保障。因此，台积电计划于 2027 年前在其位于美国亚利桑那州的一座半导体工厂内建造一座水回收厂，目标是实现 90%的水回收率。该厂设施总监格雷格-杰克逊（Greg Jackson）在接受当地报纸《亚利桑那共和报》采访时说：“当工厂于 2025 年投入运营时，预计日用水量约为 475 万加仑。这是半导体工厂的典型用水量，但我们计划回收其中的 65%，用于不需要超纯水的地方，如冷却塔和空气污染处理系统。一旦水回收厂投入运行，用水量将减少到每天 100 万加仑，该厂的最终目标是实现接近‘无排放’的状态，厂内无液体废物，水回收率预计将达到 90%。”

每天 475 万加仑的用水量降至每天约 100 万加仑，仍大约相当于当地 3000 户家庭的日用水量。相比之下，英特尔公司在亚利桑那州的四座工厂2023年的总用水量约为 860 万加仑。（参考资料3）

以台积电熊本晶圆厂和Rapidus北海道晶圆厂为例，看电力与水资源的重要性

我们再来看看台积电日本熊本晶圆厂。为什么台积电会选择在日本的熊本县安家？简单来说，熊本虽然也是另一耗电大户索尼工厂的所在，但是熊本县离九州核电站发电站相当近，在此地建厂可以获得稳定且便宜的电力资源。此外，熊本还有大量的丰富的淡水资源。再加上地理位置又离中国台湾近，所以熊本就成了台积电的不二之选。 

△台积电日本子公司JSMC熊本工厂建成想象图与 2024年2月23日拍摄的建成的JSMC熊本工厂照片。 

让我们再看看日本政府特意为台积电准备的一份“背刺”大礼——日本本土晶圆代工厂Rapidus。它位于北海道千岁市（幸亏此地不叫万岁），除了此地风景秀丽气候海鲜丰富以外，为什么偏偏选择如此偏僻、各种人才极其稀少的北海道？原因还是很简单，此地有丰富的淡水和未来可期的可持续电力资源。

△Rapidus千岁市工厂设计图与建设中照片，建筑面积约 54000m²

台积电和Rapidus所在地的电力构成状况分析：

台积电所在的熊本县的供电隶属于日本九州电力公司管辖，由于当地还有仅存的核能发电，九州电力公司的电力供应结构在核能、热能和可再生能源之间保持平衡，如下图所示几乎各占三分之一，这是日本电力供应第二便宜的地区（最便宜的关西电力公司，也有类似的电力供应平衡）。

九州电力公司凭借这种供电结构实现了极其便宜的电价，截至 2024 年 4 月，普通家庭的电价为 28.78 日元/千瓦时 （顺便提一下，关西电力公司的电价为 28.51 日元/千瓦时，约合人民币1.32元/千瓦时）。同一国家内工业用电价格，因地区、时段和用电量的不同而有所差异。中国国内工业用电大致价格为 0.5 元/千瓦时。

Rapidus 所在的北海道的电力供应由北海道电力公司管辖，由于此地在核能利用方面有所欠缺，此地的电力供应组合为2/3的火力发电和1/3的可再生能源，其电价在日本排名第二（排名第一的冲绳电力公司也有类似的电力供应组合）。 

在北海道电力公司，由于化石燃料价格（主要还是日元贬值）飙升的影响，这种供电组合导致电价上涨，截至 2024 年 4 月，标准家庭的电价为 47.26 日元/千瓦时（下图显示了10 家电力公司的电价比较）。顺便提一下，冲绳电力公司的电价为 48.46 日元/千瓦时）。 

作为半导体工厂，北海道电力的电费为 47.26 日元/千瓦时，是九州电力电费 28.78 日元/千瓦时的 1.6 倍，长期承受这一电费负担对在该地设厂的公司是一个重大生存挑战。 （参考资料4）

不少朋友肯定会有疑问，不是说晶圆厂应该要建在电力便宜的地方吗？那为什么日本政府会傻到把自己寄予厚望的先进晶圆代工厂放在人迹罕至且电费价格高昂的北海道呢？ 

简明扼要地来解释的话，就是日本政府看重的是北海道地区的未来发展预期。用一句话官方用语来说，日本政府他们在下一盘大棋。

让我们根据所收集公开数据，稍微计算一下半导体工厂的用电量和电费支出。 

台积电众多工厂中的一个大型工厂 Fab18（位于中国台湾南部科学园区） 第 5-8 期的耗电量为 88 万千瓦，即每年 70 亿千瓦时。假设台积电熊本厂和北海道的新工厂规模与 Fab18 相同，按照北海道电价和九州电价运营分别运营两座工厂的差额计算结果如下：

70 亿千瓦时 x (47.26-28.78) 日元/千瓦时 = 1,294 亿日元/年，差价约为每年 1294 亿日元。 

换句话说，Rapidus北海道晶圆厂和台积电熊本晶圆厂仅在电费方面每年就相差将近约 1300 亿日元，即使投入政府和市政资金来弥补这一差额，Rapidus北海道晶圆厂的竞争力显然也很弱。 

另一方面，两地发电厂的利用率又如何呢？ 

北海道发电厂的发电装机量为880,000 千瓦，那么该电厂全年的发电量为88 万千瓦 × 24 小时 × 365 天 = 77 亿千瓦时。因此，当Rapidus晶圆厂达到台积电Fab18 第 5-8 期的耗电量，那么届时北海道电厂的年利用率为 70 亿千瓦时/77 亿千瓦时 = 90.9%。 

这也意味着北海道发电厂将要日以继夜满负荷运行。换句话说，除了太阳能等可再生能源之外，北海道还需要为半导体厂夜间运行提供稳定的电源。与核电占发电量三分之一的九州电力公司所在地区相比，北海道地区发展半导体制造，未来有且只有重启北海道核电这个选项，否则使用价格飞涨的化石燃料将会使Rapidus 处于绝对劣势。

为了克服电力成本高这一劣势，保持其长期的国际竞争力，大力推动北海道电力公司重新启动甚至建设新的核电站就是日本政府在下的一盘大棋，也是他们下的这盘棋最终目标，在日本重启核电。 

由于 2011 年大地震，大家都知道福岛核电站核泄漏事件，饱受其害的日本大部分人民相当反感核电，他们宁愿忍受高电价，也不愿意重启核电。而日本政府为了选票，也不敢冒日本天下之大不韪，他们采用的是曲线救国方式，逼着北海道当地人民做出事与愿违的选项。 

废话说了这么多，现在大家已经很明白了。设立晶圆厂，它的周围必然有能提供稳定持续而又便宜的电力发电站，而且当地还需要有大量的水资源，除非你有很强的能力把大量的水运过来。这种对电力及水资源的需求甚至隐约超过了人才这个核心要素。  

第三大条件：配套产业链

即使拥有电力及水资源优势，晶圆厂运营还需要完善的配套产业链。一个国家如果没有能力为其国内的半导体晶圆厂保驾护航，提供各项配套设备合材料的上下游相关企业，要是某大国的总统哪一天心情不好，看你不爽，在他的“老年痴呆症”迫害下，他也许会随心所欲一声令下，会让他不顺眼的国家的半导体行业遭受灭顶之灾。

具体例子大家有空可以搜一搜上个世纪末美日半导体大战。这个世界不是任何时候都讲道理的，很多时候拼的是拳头大，产业健全。 

下面我们看一个数据，数据有点老，请大家包含。此数据来自 2021 年的日本经济产业省报告的官方数据（参考资料5）。

需要指出的是，参考此数据请自觉忽略某国官方对我国企业的忽视，比如我国的龙头企业：北方华创，它已经在包括刻蚀、PVD、CVD、ALD、炉管、清洗、快速退火等核心工艺装备有了一席之地。此时静下心来细细分析参考就行了。 

我们可以发现上表中提供半导体相关设备主要来自美日荷德等西方国家（好吧，韩国企业 semes 也有，其实在 2021 年搬运装置市场上 semes 也有一席之地，不懂日本产业省为何抹去他的市场份额）。 

在半导体上下游的产业链上，中国还需要大力发展扶持并给与一定的财政支持。 

其实图表外还有更上游的企业，简单来说，这些企业并不属于半导体企业的范畴。比如说生产 PLC，伺服马达，步进电机，各项传感器，mass flow controller 等等企业，国内还缺少领军企业。 

就拿传感器来说，日本有基恩士、欧姆龙、Panasonic、Sony、Advantest 等等；马达厂家有三菱、欧姆龙、安川电机等等。国内近年来虽然发展很快，但是仍缺少能与之抗衡的龙头企业。 

这里再举个因为缺少上下游关键产业而被迫投降的案例。近年韩国在轰轰烈烈的反日浪潮中的最后关头，为何会对日本的出口限制屈膝投降？就是因为他们在最最拿手的半导体行业中被日本拿捏了七寸，纵然使出了浑身力气，也无法摆脱日本政府的拿捏。 

在 2019 年 7 月，日本政府宣布了对韩国出口的三种产品被列为单独审查对象：半导体生产所必需的氟化氢和抗蚀剂（光敏剂），以及用作有机发光二极管面板保护材料的含氟聚酰亚胺。韩国所需的这些原材料有近 90%是从日本进口的，甚至氟化氢也有 50%是从中国进口的。此外，这些产品无法储存。韩国三星、SK海力士等公司只有大约一个月的这些材料的库存，即使他们试图进口更多的数量，据说通常也需要三个月的时间才能进行出口检查并获得许可。日本采取这一措施的消息一经报道，韩国经济当局和商界就陷入了恐慌。最后韩国在文在寅总统结束掌权后，后续的韩国当局立刻举手投降，毫不犹豫地重新回到了美日韩同盟的怀抱。 

所以说建立完善的上游供应链对晶圆厂的运营和发展起着至关重要的作用。 

我们再换一个视角，这些年新闻总是频频出现各大半导体企业接二连三在日本设立晶圆厂或者研究所，那么为什么这些半导体为何如此喜欢日本呢？ 

下面让我们来看以下几则不同的消息：

2022 年，台积电在日本茨城县筑波市建立了先进封装技术开发基地--台积电日本 3DIC 研发中心。该中心正是研究的正是现在如日中天的封装技术：CoWoS（Chip-on-Waferon-Substrate），这就是被 Nvidia 法眼相中的最先进的封装技术。前后有数十家日本设备和元件制造商参与了该项目，据相关消息，台积电甚至有考虑在日本建立后端工厂。 

△设立在日本茨城县 3D-IC R&D Center 洁净室

三星电子也计划于 2025 年 3 月前在横滨建立先进封装技术开发基地。 

2024 年 4 月，英特尔启动了半导体后端自动化和标准化技术研究协会（Semiconductor Assembly Test Automation and Standardization Research Association ，SATAS），该协会与包括日本设备和元件制造商在内的 14 家公司和组织联合开展项目，旨在实现后端流程的完全自动化。 

SATAS协会共有六个研究主题：自动运输和存储系统、载体和托盘、装载船和前端模块、运输主机、加工单元和中试线。例如，Resonac HD 公司在封装材料和模具粘合膜等后端材料方面具有优势，该公司将致力于装配和检测流程的工艺单元。夏普负责试验生产线的开发和运营，而欧姆龙则参与自动化运输和存储系统以及运输主机的开发和运营。 

SATAS 的目标是到 2028 年实现自动化，将创建必要的技术和行业标准规范，开发和实施设备，并在试验线上验证设备的运行。 （参考资料6）

由此可见，晶圆三大巨头对半导体的研究已经开始偏向半导体后端制造流程（亦或者属于中段制造）。 

相信现在大家都已经或多或少能猜出来为什么这些晶圆厂争先恐后，前去日本或建设半导体研发中心或协会。原因很简单，正是日本拥有非常完备的半导体产业链，特别是在半导体材料和设备等领域破具优势，这才让日本被众多晶圆厂商所青睐。 

换一个角度说，一个国家能否不受外界因数的干扰，生产出合格的芯片，和该国是否具有完备的各种上下游企业有着密不可分的关系。 

第四大条件：人才

任何企业的发展都离不开人才，半导体企业也不例外，而且对于人才的要求更高。 

半导体工厂里有：设备工程师 （Equipment Engineer 简称 EE)；制程工程师（Process Engineer 简称 PE）；制程整合工程师 （Process Integration Engineer 简称 PIE）；工程技术工程师（Industrial Engineer 简称 IE)；生产控制工程师（Product Control engineer 简称 PC）；质量工程师 （Quality Engineer 简称 QE)；可靠性工程师（Reliability engineer 简称 RE）；测试工程师（Testing Engineer ）；良率提升工程师 （Yield Engineer 简称 YE)；产品工程师（Product Engineer 简称 PDE）；客户工程师（Customer Engineer 简称 CE）当然还有不少各司其职的人才，这里就不啰嗦地一一介绍了。 

我们先另辟蹊径，说说日本政府的策略，日本政府为什么敢于引狼入室，用极其优惠的政策吸引台积电来岛国投资（到底有多优惠，日本政府已经给出答案，直到 2037 年，台积电的第一和第二座熊本晶圆工厂所产生的企业所得税、个人所得税和财产税的总和才会超过现阶段日本政府给于的台积电申请的补贴金额）。那么日本难道不惧怕台积电生产的产品会反过来打击自己已经奄奄一息的本土半导体晶圆产业吗？ 

其实台积电进入日本，除了他们冠冕堂皇的表面理由——加强两地裙带关系带动当地产业欣欣向荣。他们的真实目的可能也存在着主动出击，用自己先进产品逐步侵蚀日本的芯片市场，干趴日本硕果仅存的几个本土半导体厂。 

而日本政府这边也在下一盘大棋，除了期待台积电能够带动当地的各种相关产业蓬勃发展以外，他们最最看中的是台积电将来会给日本本土培养各种各样的半导体人才，方便日后为己所用。 

上文提及了台积电 2022 年在日本茨城县筑波市建立了先进封装技术开发基地，对此日本经济产业省对此举双手表示欢迎，认为这是日本半导体产业复兴的一步。可是事与愿违，实际上这里竟然成了台积公司在日本的半导体人才的招募基地。为扩大业务规模，台积电仅仅在 2020 年就招聘了 8000 多名工程师，并计划在 2021 年从世界各地招聘 9000 多名工程师。 

让我们再把目光转向深陷财务危机的英特尔，为什么英特尔拥有如此得天独厚的条件，甚至他们还引进了比台积电更为先进的光刻机（目前英特尔位于美国俄勒冈州希尔斯伯勒的研发机构已经率先引进了并安装好两台最先进的High NA EUV光刻机TWINSCAN EXE:5000），但目前他们在芯片的生产工艺上仍落后了台积电至少两代的技术，归根结底他们没有熟练掌握更加精细的光刻工艺。虽然他们有更为先进的精密机器，以及难以想象的政府补贴，但是他们正是由于缺少最先端生产工艺这方面的人才，所以他们造不出来可以和台积电相媲美的产品。 

为此美国政府不得不下阴招，强逼台积电，三星在美国本土建厂，等时间成熟，用高薪利诱其技术人员是最好的结局。有很大的可能性是会明抢暗夺这些可以立即支援美国晶圆生产的稀缺高级人才，以达到再次独霸整个半导体产业的野心。 

现在知道美日两国为了人才有多么拼了吧。 那么漂亮国这样的阳谋真的无解吗？ 

让我们比较两组数据，看看台积电日本熊本厂和台积电美国亚利桑那州晶圆厂的建设进度差异： 

台积电亚利桑那州晶圆厂的建设计划宣布时间（2020 年 5 月 15 日），比如熊本晶圆厂（2021 年 10 月 14 日）早五个月；开工时间方面，台积电亚利桑那州晶圆厂（2021年4月）比熊本晶圆厂（2022年4月）早一年；量产时间方面，台积电亚利桑那州晶圆厂将于2025年初量产，而熊本晶圆厂将于2024年底量产，后者至少快了一两个月。

为什么会这样呢？台积电熊本晶圆厂的工艺制程虽然落后于亚利桑那州晶圆厂，设备调试难度可能也相对较低，但是却存在像上文所说半导体设备有供应链问题。台积电熊本晶圆厂里许多半导体设备和原材料需从亚洲进口，美国与主要供应地区的地理距离较远，物流时间更长，受运输、关税等影响。而坐落于九州岛的熊本工厂，因为日本本土具有成熟的半导体产业链，能够直接在本地获取大量设备和原材料，供应链更加高效。此外，地理上的运输距离短、运输成本低，也有助于建设进程的加速。 

除了供应链问题，这就是本文所说的美国缺乏这方面的人才。 

美国实行的是他们认为很有效的精英教育，这种精英式教育也为他们带来了前所未有的高科技企业，但是这种所谓的精英教育真的永远会给美国带来永远不停上进创新的精神吗？ 

在这个问题上，有不少人会给出太多的见仁见智的说法，这里我只能提出一些旁敲侧击的案例，在这一次台积电参与的亚利桑那州建设晶圆厂过程中，台积电遇到了各种各样的在中国台湾想象不到的问题，导致工厂量产时期一延再延。为此台积电辩解说是当地没有足够的熟练工及持续上涨的人力成本，当然这遭到了当地工会的严厉反驳。 

其实台积电在某种程度上说的没错，当地能够使用的熟练工实在是不多，不过这也归功于台积电没有能提供有竞争力的薪水，至少对于美国本地当地的熟练工来说这不是一份有吸引力的工作。于是一分钱一分货，给多少薪水就会来什么样的人。直到这种情况把台积电逼到了墙角，台积电没有任何办法，只能匆忙地从台湾岛调达了数百名百里挑一的精兵强将（任劳任怨的牛马）来支援亚利桑那州晶圆厂的建设大业。 

大家都知道美国工人，相对于任劳任怨的东亚上班族，他们除了拥有丰厚薪水的同时，还要求工作时间短，不加班，脾气大，一言不合可能就会 炒了老板鱿鱼，管理起来是真的是令人头大。

到底有多棘手？这里再举一个小例子：大家都知道，在晶圆厂建设初期，各项设备的调试必须需要换上防尘服。所以呢，在一天8小时工作制时间，美国工人大叔他们早上换一次防尘服需要半个小时，下午上班也是。早上和下午中途还要再加上各半小时的休息时间。满打满算这些辛苦的美国工人需每天在晶圆厂内勤劳工作的时间也就只有 6 个小时。

实际上呢，他们由于身体构造和亚洲人有所差异（就是懒！），平均算下来每天实际仅在晶圆厂内工作不到5个小时。 因为，他们还需要中途上厕所来解决必要的生理需求，有时候甚至离下班时间还有一个多小时就开始收拾工具磨洋工了。所以平均满打满算，他们只能在晶圆厂内工作不到5个小时。 

而且工程监督管理严格了，有些工人选择即刻辞职是对你最最友好的警告，同时也是最好的结局。很多时候，对不起，他们可不会惯着你，他们通常很有可能会给带来一次永不忘却的记忆。 

听闻过不少当地种种漫天纷飞的无法证实的小道消息，比如当地有体力劳动者很不习惯台湾人毫无人情的军事管理，在无人的时候有不满者为了发泄情绪，竟然悄悄地把设备的门关上，把设备当成一次“五谷轮回之所”。 

此外由于在晶圆厂里不能经常喝到水，很多体力劳动者会选择嚼口香糖。其实嚼口香糖并没有错，只不过由于西方文化，很多体力劳动者会觉得把口香糖放在一些地方很有纪念意义（和某某到此一游类似），他们会很愉快地把这些带有口水的口香糖藏在各种设备的缝隙之中。 

如果大家有机会进入美国半导体无尘厂房内，可以打开洁净室里的高架板一查究竟，看看那里到底有什么你想象不到的东西。

不过最恶劣的是把口香糖塞到各种电器设备中，因为这种“地雷”日后会给生产人员带来想象不到的“惊喜”。

在这些值得深思的事例中，笔者听到某国案件最难以想象不服管教的笑话是，有极端性格的人会在“月黑风高”的时候掏出作案工具，对准设备控制板里来了一次大范围的“喷淋”，当然这收拾残局的痛楚只有此设备的负责人才会体会到。 

现在了解到在美国建厂的难处了吧？在你焦头烂额的时候，总是给你出其不意的“惊喜”。

对了美国还有一个让各大厂商闻风丧胆的组织，那就是鼎鼎有名的工会，具体有多有名，自己可以百度一下最近波音与工会的纠葛一事。 

所以纵然美国拥有如此强硬的手腕，众多国家的地区都选择乖乖配合，但他们所赞许的精英教育，实际上已经造成了社会整体素质的极大裂痕。如果不从根本上实行全民教育，让全民素质得到一定程度上的提高，发展晶圆厂会受到各种想象不到的制约。让极少数精英带动绝大部分底层人员为美国添砖加瓦，持续性创造高科技、高产出企业，在某种程度上就像是“空中楼阁”。所以美国政府最后很可能会通过手段（甚至包括各种不光彩的手段）来吸引（或强取豪夺）他所需要的东西或人才。 

当然也许有人不服。比如台积电亚利桑那州晶圆厂负责人近期说，该晶圆厂良率已经得到了很大的改善，甚至超过了台积电在台湾的晶圆厂！但是，晶圆厂成功与否不能从短时期来看，一时的良率改善不能代表永久。而且这新闻的背后是数不清广大台湾精英勤劳的结晶（逆来顺受牛马的血泪）。 

这个行业的人都知道一个成熟的前端半导体工厂，人和机台设备的比例大致为 1：80，所以这个时候人的要素就可以说是微乎其微了。但如果精准复制 recipe 和各种工艺parameter 的话，即使是不同地区的工厂，良率在理论上是可以粘贴的。这也是半导体工厂强调的在 produnticon 生产上需要 copy exactly 的原因。而那些创新的工艺，则是需要在Pilot Line 预先进行 KIP，KEP 评估，而 Pilot lot 的良率是不能得到保证的。 

关于人才，可以再换个视角说一说，这一次笔者参观了 2024 年台湾 semicon展览会。 这一次台湾semicon之行，给我的震撼并不是众多的来场人数，众多知名厂家，还有“神乎其神”的AI技术。而是来参观semicon 的人，不仅是相关的从业人员，还有不少台湾的高中生，甚至还有父亲带着儿子来参观的，要知道此次展览是周三至周五的工作日，也就是说，为了能来看展览，他们不惜翘课。看着这些谈笑风生的高中生，时不时地还毫不吝啬地抛出自己的真知灼见，从他们谈笑自若的神情中，我仿佛看到了未来台湾的半导体人才中坚力量。 

现在半导体产业，台积电能成为如此一家独大的局面，其实他们手中先进的设备是次要因素，最大因素就是他们有太多优秀的人才储备，这离不开台湾众多有志之士这些年在半导体领域的辛苦耕耘（当牛做马），细心呵护，可以说没有这么人才的多励精图治（爆肝作业），就没有台积电现在引人侧目的独领风骚。 

目前台积电打败了几乎现在同行所有的对手，那么他是否能高枕无忧了呢？当然不是，台积电因为经营得太好，赚的钱太多，对于半导体产业的重要性越来越突出，已经引起了“山姆大叔”的惦记。中国有句古话就是，“闭门忌客而食肉糜之餐”，吃独食的最好的下场是收获一片白眼，最坏结局就是最后众叛亲离分崩离析。 

虽然台积电某些高层已经意识到这个问题，为此他们在德国德累斯顿选择与博世 (Robert Bosch GmbH) 、 英飞凌科技 (Infineon Technologies AG) 、恩智浦半导体 (NXP Semiconductors N.V.)作为合作伙伴，建立合资公司ESMC，其中这些合作伙伴每家各占有 10%的股份。而台积电在熊本的JSMC，则引入了索尼半导体、电装和丰田作为合作伙伴。

但是太平洋另一边的“山姆大叔”，能不能看不上这些“微利”，就让我们拭目以待。 

第五大条件：强有力的政府保驾护航

在这一轮的半导体工厂建设的浪潮中，山姆大叔冲锋号的令下，台积电亚利桑那州晶圆厂的二期，三期也提上了日程，很多台湾人积极响应美国进军号，不惜抛弃治安极其良好的台湾省，积极投身到支援美国的晶圆建设大业中。支援台积电在美国的晶圆厂并无任何不对，只是很多投身大业的台湾人支援目的，可能更多是为了将来不可避免的政治因素而移居美国。 

笔者曾经有一位相处很愉快的台湾深绿朋友，我们总是很默契地回避政治这个很沉重的话题。但一次很偶然间，他的深绿部下，很不适宜地提出了xx概念。但本着能把朋友变得多多的，尽量团结一人就是一人的想法，笔者尽量回避争议，希望求同存异。不过这种绥靖想法，最后让笔者被逼到墙角，因此笔者也很不识趣地怼了回去，指出其所推崇的只不过是一个不被国际广泛承认的很小的地方政权。最后深绿破防了，结果自然是不欢而散。 

事后，笔者陷入了莫名的沉思中，其实半导体产业除了水、电、配套产业链，人才等要素之外，应该还有一大条件，笔者苦思不解。直到最近台积公司创始人说出台积电已经成为中美真正的兵家必争之地，我忽然意识到建设晶圆厂还需要第五大要素，即需要有一个强大而有力的政府来作为产业支撑。 

即使某地区现在拥有所谓的“护国神山”，如果没有一个有能力为其提供保护的政府，那最后这“泼天富贵”最终也只能是如水中花月或昙花一现。历史上的南宋据说 GDP 曾经占了世界的一半，可最终结果是粮道被断，十万人民只能跳海殉国。在中国历史上眼看他起高楼，眼看他宴宾客，眼看他楼塌了这样的事情不胜枚举。

作为一位身处国外的中国人，深刻体会到祖国若不强大，在外就会寸步难行。所以时时刻刻祝愿祖国母亲的强大，而在“深绿”眼里的竟然是吾之蜜糖，汝之砒霜。跟他们格格不入的观点，顿时让我联想到老祖宗的一句话，“夷狄入中国，则中国之，中国入夷狄，则夷狄之”。

而如今的中国台湾当局的所作所为，正将当地半导体产业推入危险的境地，未来持续性发展已经受到影响，这也加速推动了台积电等当地半导体企业的海外布局。 

纵然台积电现在是独领风骚无敌之天下，但不要忘记很多大企业都逃不过 “Too Big to Control”这句咒语。 

美国虽然现在很强大，就像下图中的美国总体拜登一样，在晶圆厂洁净室内，想怎么样就怎么样。但是，这种令人讨厌的“霸道”还能持续多久？真的能为美国带来半导体制造业的繁荣吗？

虽然目前中国的半导体产业深受美国的打压，现在严峻的环境既像是黎明前的黑暗，又像是“凛冬将至”，但黑暗和“凛冬”终将会过去，黎明和春天并不遥远。

最后借用伟人一句的词做结尾：“待到山花烂漫时，她在丛中笑。” 

芯智讯特约撰稿人：Alex    编辑：芯智讯-浪客剑

参考资料1：https://yearbook.enerdata.jp/electricity/world-electricity-production-statistics.html

参考资料2：https://www.fepc.or.jp/smp/enterprise/jigyou/shuyoukoku/index.html

参考资料3：https://www.azcentral.com/story/opinion/oped/joannaallhands/2024/06/12/tsmc-arizona-water-use-recycling/74059522007/

参考资料4：https://agora-web.jp/archives/240609075208.html

参考资料5：https://www.meti.go.jp/press/2023/06/20230606003/20230606003-1.pdf

参考资料6：https://satas-cip.jp/wp-content/uploads/2024/05/SATAS_PR_Japanese_FIN.pdf