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不過,張忠謀并不支持臺積電赴美建廠,從一開始就是堅定拒絕的,他曾表示:“美國進入半導體制造市場是極其幼稚的行為。”近日,在一場會議場合里,張忠謀再一次談到了美國力拼芯片生產落地,他指出:“吸引赴美設廠投資金額為520億美元,其中390億美元為美國政府補貼,但這是多年補貼合計總額,而臺積電每年平均投資300億美元,甚至更多,這是否能解讀為美國吸引投資金額相對小。”“無論是美國‘芯片法案’或其他法案,我覺得都是蠻浪費的。”張忠謀重申。臺積電再次敗走美國?實際上,張忠謀不支持臺積電在美國建廠并非只是情緒上的抵觸,而是有充分的理論驗證。1995年,臺積電就曾主動公開表示,將在美國建立自己的工廠。1996年,臺積電正式將這個想法付諸行動,在美國華盛頓州的卡瑪斯建立自己第一座北美晶圓廠,這也是當時臺積電在臺灣島外第一座8英寸晶圓代工廠。臺積電首座美國工廠命名為WaferTech,最開始走的是合資路線,出資方除了臺積電還有Altera、ADI和ISSI,臺積電初期占股57.23%,后來臺積電收購了全部股份。從1996年到2001年,WaferTech僅僅用了短短5年的時間就教育了臺積電——在發達國家建廠需謹慎。按照計劃,WaferTech需要在1998年初量產,不過一直拖到了當年的9月份,WaferTech才開始正式出貨。并且,剛剛量產就在隨后一個季度出現了數億臺幣的設備折舊。與此同時,臺積電開始對美國建廠的高成本有所了解,首先是人力成本高,然后是資源配比也不給力,這導致WaferTech扭虧的時間晚了一年,臺積電也就沒有繼續擴產的打算。根據臺積電的財報數據,2021年WaferTech營收僅為新臺幣77.35億元,該年度臺積電整體營收高達1.59萬億新臺幣。在美國開始表達出本土芯片制造規劃并計劃拉攏臺積電時,張忠謀就回憶過WaferTech的經歷,他表示:“我們對成本預期非常天真,最終在美國制造芯片比臺灣貴了 50%,在美國建晶圓廠簡直是一場噩夢。”如今,噩夢再一次上演了。自2017年開始,美政府多次邀約臺積電赴美建廠,多次被臺積電回絕了。從2017年至2020年,美政府和臺積電之間經歷了數十場會面,包括交換意見、談判和調研等。最終,在2020年,由于胳膊擰不過大腿,臺積電答應赴美建廠。這一次,臺積電工廠選址在亞利桑那州。2020年5月15日,臺積電正式宣布了美國建廠計劃,最初承諾投入120億美元,計劃于2022年12月建設完畢,并逐步開始生產。很明顯,由于疫情等原因,最終這項計劃流產了。2022年底,臺積電將這項計劃追加到400億美元,將建成兩座工廠,分別代工5nm及3nm芯片。按照臺積電的最初計劃,5nm工廠將會在2024年全面運作,每月生產 2 萬片芯片。但是,歷史再一次重演了,由于找不到合適的工人,加上基礎設施進展不達預期,5nm工廠的量產運作時間已經調整到2025年。更加讓臺積電惱火的事情是,正如張忠謀所言,美國《芯片法案》的投資是長期的,但是一期的費用也太少了。在臺積電宣布投資增加到400億美元時,據知情人士透露,美政府給到臺積電的投資為10億-20億美元規模,這個補貼和當初承諾的高昂補貼似乎完全不搭邊。雖然投資少,但是美政府給臺積電制造的困難卻不少。由于初期建廠找不到合適工人和技術人員,臺積電計劃從臺灣當地調人去美國。不過,美政府隨后知會臺積電,要求臺積電在美國建廠用到的材料、人力等必須由美國當地供應。這個政策頒布之后,臺積電內部人士和供應商表示,保守估計,臺積電美國廠的成本將會是臺灣工廠的10倍。另外,有臺積電WaferTech工廠管理人員表示,更大的挑戰在工廠投運后,亞利桑那州水資源的短缺,以及美國工人懶散的態度將會讓量產成本非常高昂。WaferTech經過這么多年的優化,利潤率依然比臺灣工廠低近一成,新工廠的盈利壓力可想而知。強行回流代價高昂臺積電沒有主動意愿去美國建廠嗎?當然不是,WaferTech就已經證明,不考慮其他成本方面的問題,臺積電是非常看好美國建廠計劃的。同時,從公司層面來說,如果各項成本都能夠得到合理的控制,美國工廠會給臺積電帶來莫大的好處。根據相關統計數據,在臺積電的股權結構中,外國資本占比高達80%,其中很大一部分是美資;在臺積電的客戶中,美國客戶占據了64%的產能。這些數據都讓臺積電有動力去美國建廠。但是,美國工廠要正常運轉,需要滿足太多理想化的前提,這終究不是一門好生意。原因主要有三個方面。首先,全球晶圓代工產業經過長期的發展,已經在東亞形成了極高的集中度,產能主要分布在中國臺灣、韓國、日本、中國大陸等東亞國家和地區,產業配套也基本圍繞東亞布局。其次,東亞是出了名的人力成本低,晶圓代工除了資源密集和技術密集之外,人力資源也非常密集,好工人當然更容易出在東亞,因為他們性價比更高。第三就是張忠謀所說的投資問題。能夠看到,臺積電自己在美國工廠的計劃投入已經超過了美國《芯片法案》的全部建廠金額。所以,張忠謀可以非常有底氣地說,美國政府想要在短期內復刻一個臺積電出來,那是不可能完成的任務。所以,總結而言就是,美政府在錢不到位的情況,還想要逆產業大趨勢讓芯片制造回流,那么總歸需要人買單,或許是晶圓代工廠,或許是芯片公司,也或許是終端客戶。然而,在產業下行周期里,芯片公司和終端客戶都是強勢一方,那么如果繼續推行且產業沒有反彈,臺積電只能自己再一次吞下苦果。
臺積電再次敗走美國?
強行回流代價高昂
新的先進光子芯片已經開發出來,它可以優化光學無線系統的光傳輸。這些芯片對于未來5G和6G網絡至關重要,代表著向節能模擬技術的轉變,并在高速數據處理和通信領域具有廣泛的應用。光學無線技術的新突破采用光子芯片,可有效塑造光以改善數據傳輸,這對于未來無線網絡和高速數據處理的進步至關重要,光纖無線或許可以不再有任何障礙。米蘭理工大學、格拉斯哥大學和斯坦福大學等學校合作進行的一項研究,發表在著名期刊《自然光子學》上,使制造光子芯片成為可能,該芯片可以通過數學方法計算出最佳形狀光線能夠最好地穿過任何環境,即使是未知的或隨時間變化的環境。有一個問題是眾所周知的:光對任何形式的障礙物都很敏感,即使是非常小的障礙物。想一想當透過磨砂窗戶或當我們的眼鏡起霧時我們如何看到物體。這種效果與光學無線系統中攜帶數據流的光束非常相似:信息雖然仍然存在,但卻完全扭曲并且極難檢索。這項研究中開發的設備是用作智能收發器的小型硅芯片:成對工作,它們可以自動且獨立地“計算”光束需要什么形狀,以便以最大效率穿過通用環境。這還不是全部:它們還可以生成多個重疊的光束,每個光束都有自己的形狀,并引導它們而不互相干擾;這樣,傳輸容量就大大增加,正如下一代無線系統所要求的那樣。“我們的芯片是數學處理器,可以非常快速有效地利用光進行計算,幾乎不消耗能源。光束通過簡單的代數運算(本質上是求和與乘法)生成,直接對光信號執行,并通過直接集成在芯片上的微天線傳輸。這項技術具有許多優點:處理極其簡單、能源效率高以及超過5000GHz的巨大帶寬。”米蘭理工大學光子器件實驗室負責人Francesco Morichetti解釋道。“如今,所有信息都是數字化的,但事實上,圖像、聲音和所有數據本質上都是模擬的。數字化確實允許非常復雜的處理,但隨著數據量的增加,這些操作在能源和計算方面變得越來越不可持續。如今,人們對通過專用電路(模擬協處理器)回歸模擬技術抱有極大興趣,專用電路將成為未來5G和6G無線互聯系統的推動者。我們的芯片就是這樣工作的。”米蘭理工大學微納米技術中心主任Andrea Melloni介紹說。“使用光學處理器的模擬計算在許多應用場景中至關重要,包括神經形態系統的數學加速器、高性能計算(HPC)和人工智能、量子計算機和密碼學、高級本地化、定位和傳感器系統,總的來說,需要以非常高的速度處理大量數據的系統。”TeCIP研究所(電信、計算機工程和光子學研究所)的電子學教授Marc Sorel補充道。
肖特基二極管:小巧玲瓏,功效不凡!肖特基二極管是一種重要的半導體器件,其工作原理是利用金屬與半導體間的肖特基勢壘形成的電勢差,使得電子在半導體中流動,實現電流的控制。肖特基二極管具有響應速度快、反向漏電流小、溫度穩定性好等特點,因此在電子設備中應用廣泛。比如,手機電池保護電路、電源開關、LED驅動等。常見的肖特基二極管品牌有STMicroelectronics的STPS系列、ON Semiconductor的MBR系列、Vishay的SS系列等,型號也非常豐富。不過,肖特基二極管也有一些缺點,比如漏電流大、容易受到電磁干擾等。因此,在實際應用中需要結合具體情況選擇合適的器件。總之,肖特基二極管雖小,但功效不凡,是電子產品中不可或缺的器件之一。
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