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台积电熊本工厂于2021年10月宣布，将于2024年2月24日举行。到今年年底，该厂将生产28/22nm至16/12nm逻辑半导体，月生产规模为55,000片12英寸硅片。总建设成本为86亿美元，其中约一半（即4760亿日元）将由日本补贴。
此外，上述《日经新闻》还提到，计划建立第二家工厂，生产6nm先进半导体。第二家工厂预计将于今年4月动工，预计2025年竣工，2026年底投产。 据报道，日本将发放7500亿-9000亿日元的补贴。这意味着台积电的熊本工厂将获得总额超过1.3万亿日元的补贴。
01、反对引入巨额补贴
另一方面，我一直反对在台积电熊本工厂花费纳税人资助的巨额补贴。 这有两个原因。
首先，台积电的熊本工厂不应该优先考虑为日本生产半导体。而日本的市场份额预计不会增加太多。
这是因为美国大约有500家无晶圆厂半导体制造商，中国台湾有数百家，中国大陆有2800家，但日本只有大约10家。 在这种情况下，日本很少有无晶圆厂企业将生产外包给台积电的熊本工厂，这是一家专门从事前端制造的代工厂，因此该工厂将主要为海外市场生产半导体。 巨额补贴不应该投资于这样的工厂。
其次，即使台积电熊本工厂建成，日本政府声称的经济安全也无法得到保证。原因是，作为电路基板的掩模的设计和制造仍将由中国台湾的台积电负责，而后道工序也将由中国台湾的日月光等 OSAT（Outsourced Semiconductor Assembly and Test，专门从事后道工序的半导体制造商）负责。这是因为后端工序也是由日月光等中国台湾 OSAT（外包半导体组装和测试）公司执行的。
换句话说，即使台积电熊本工厂建成，掩模设计和制造、前端和后端流程也不会在日本完成。因此，经济安全根本无法得到保证。
此外，最近出现了一个问题，即台积电的熊本工厂是否真的有东西要生产。在本文中，我想讨论问题的细节。
在此之前，我们将分析为什么台积电决定扩展到熊本并制造 28/22nm，为什么后来增加了 16/12nm，以及为什么计划建立第二个 6nm 工厂。
02、台积电为何决定进驻熊本生产 28/22 nm产品？
让我们把时间倒回到 2021 年。2021年新年伊始，在新冠疫情期间，由于半导体短缺，出现了无法制造汽车的情况。因此，日本、美国和德国将汽车视为该国的重点产业，已要求台积电通过中国台湾政府增加汽车半导体的产量。
随后，由于半导体短缺，不仅汽车半导体，PC、智能手机等各种电子设备、电视和游戏等消费设备以及可穿戴终端都无法生产。大部分短缺集中在 28nm 逻辑半导体（图 1）。
图1 半导体技术节点和晶体管的结构（许多电子设备的半导体集中在28nm处）来源：Joanne Chiao（TrendForce集邦咨询）
为什么这么多电子设备集中在28nm？ 它与晶体管的形状、性能和半导体的成本有关。在28nm之前，使用称为平面型的晶体管，但在16nm之后，它变成了称为三维FinFET的晶体管。在这里，FinFET提高了半导体的性能，但成本也增加了，因为它使用了一种称为双图案化的技术。
最先进的 PC 和智能手机需要使用更高性能晶体管的半导体，即使成本增加也是如此。然而，许多电子设备，包括汽车，并不需要如此高性能。相反，使用的是具有出色性价比的半导体。因此，许多电子设备都集中在28nm。 由于新冠疫情灾难导致各种电子设备的销售爆炸式增长，这个 28nm 变得短缺了。
可以制造28nm的晶圆代工厂有六家：台积电、三星、联电、格芯（GF）、中芯国际和HH Grace（华虹宏力），但生产外包集中在台积电，垄断了晶圆代工厂一半以上的市场份额。 然而，当时必须量产 5 nm和开发 3 nm的台积电，不可能再用十年前的技术启动 28 nm工厂。
就在此时，日本政府邀请我们建立半导体工厂。台积电欣然应允，决定于 2021 年 10 月进驻熊本，建设 28/22 nm逻辑半导体代工厂。初期产能为每月 45,000 片晶圆。 最初，月产量为 45,000 件。对于台积电来说，22nm与28nm基本相同，因为它是28nm的改进版本。
03、为什么决定生产16/12nm的产品？
次年，即 2022 年 2 月 15 日，索尼和电装分别持有台积电熊本工厂 20% 的股份和 10% 的股份（日经 XTECH，2022 年 2 月 15 日）。 除28/22nm外，该公司还将生产16/12nm晶体管，即FinFET，制造能力已提高到每月55,000个晶体管。对于台积电来说，12nm是16nm的改进版，与16nm基本相同。
那么，为什么台积电熊本工厂决定不仅要生产性价比高的28/22nm，还要生产性能更高但成本更高的16/12nm呢？
回首那段时光，笔者有如下思考。如上所述，全球 28 nm工艺出现短缺。而28nm的生产合同正涌向台积电。因此，不仅是台积电，三星、联电、格芯、中芯国际、HH Grace都在全力以赴提高28nm的产量。因此，到 2022 年，28 nm的短缺问题已经消除。
如果是这样的话，台积电熊本工厂（设计用于生产 28/22 nm）可能会无产品可生产，生产线可能会被废弃。因此，台积电可能决定生产 16/12 nm，比 28/22 nm早一代。换句话说，人们认为台积电之所以决定生产 16/12 nm来填补生产线，是因为其原计划出现了失误。
然而，在台积电的熊本工厂，似乎将建造下一代6nm的第二家工厂。为什么？
04、7nm（6nm），台积电的经济支柱
图 3 显示了台积电按技术节点划分的销售额演变。从这张图中，我们可以看出台积电独特的商业模式。
台积电不会在某个技术节点的半导体工厂投入运行后就将其关闭，除非该工厂出现问题。因此，从最传统的 0.25 μm及以上到最先进的 3 nm，每个技术节点的销售额就像地层一样层层相加。
图 3：台积电按技术节点划分的收入（至2023 年第三季度）
然而，2017年底推出的10nm在2019年消失了。在极少数情况下，发生故障的技术节点可能会消失。而且由于台积电没有10nm，所以16/12nm之后的下一代将是7nm。
7nm 于 2018 年第三季度推出。次年，即2019年第三季度，全球首款最先进的光刻系统EUV量产，其技术节点称为7nm+。起初，7nm 每月 15 万片的产能中只有 1 万片，但此后，7nm+ 成为主流，也就是现在的 6nm。换句话说，台积电熊本第二工厂是为使用 EUV 的 6 nm而设计的。
而从2019年开始，7nm（含6nm）和5nm将占台积电销售额的一半。台积电称7nm及以上的先进技术，已成为其主要收入来源。该公司计划利用日本的补贴在熊本的第二工厂生产6nm芯片。
那么，28/22nm至16/12nm的第一家工厂和7nm（6nm）的第二工厂能否按照台积电的假设量产盈利呢？
05、台积电各技术节点销售额
在上面的图 3 中，每个技术节点的销售数据被整合并绘制成图表。现在让我们看一下每个技术节点的销售额（图 4）。 从这个数字来看，台积电熊本第一和第二工厂的未来是无望的。
图 4：台积电按技术节点划分的销售额（至2023 年第 3 季度）
首先，自 2021 年第三季度左右以来，28nm 的销量确实有所增加，但在 2023 年第一季度达到顶峰，并且正在下降。此外，16/20nm的销量也比2020年第四季度有所增加，但自2022年第二季度以来开始下降。值得注意的是，台积电的 20nm 销售量相当小，因此可以认为 16/20nm 主要是 16nm。
如您所见，台积电台湾工厂的 28nm 和 16nm 销量都在下降。在这种状态下，台积电熊本一厂真的有什么可做的吗？
其次，本应是主要收入来源的7nm（含6nm）更惨。从 2018 年第三季度开始，销售额快速增长，在 2022 年第二季度达到 54.5 亿美元的峰值，然后在 2023 年第三季度急剧下降至 27.6 亿美元，约为峰值的一半。 如果这种情况继续下去，它可能会像 10nm 一样消失。
而从多个来源来看，台积电的7nm（含6nm）生产线利用率不到50%（可能30%）。换句话说，我们可以说全球对 7 nm（含6nm）的需求正在消失。
以7500-9000亿日元的补贴在熊本县建造第二个7nm（含6nm）工厂无异于自杀。应立即停止。
06、未来代工厂利用率不会恢复正常
雪上加霜的是，悲观的预测出现了。2023年12月14日，TrendForce集邦咨询在东京湾有明华盛顿饭店举办题为“行业焦点资讯”的研讨会。在研讨会上，TrendForce集邦咨询分析师Joanna Chiao发表了《台积电2024年半导体晶圆代工市场全球战略与展望》。图 5 显示了代工厂利用率的预测。
图5 代工厂利用率预测来源：Joanna Chiao（TrendForce集邦咨询）
从 2022 年第四季度到 2023 年第二季度，每家代工厂的利用率都急剧下降。 台积电也从99%下降到76%。到2024年，利用率预计将略有改善，但不会恢复正常。即使是更大程度复苏的台积电，在2024年第四季度也只有85%。 三星预计仅占总数的67%。
这样一来，虽然全球晶圆代工厂的利用率低迷，但台积电熊本的第一家工厂将开始运营。即使是台积电的台湾主厂利用率也高达85% 。台积电熊本的第一家工厂究竟要生产什么？此外，如上所述，随着全球对 7nm 的需求逐渐消失，第二家工厂也不应该建立。
迄今为止，在日本半导体产业中，一旦经济产业省（METI）等部门确定了政策，即使政策不正确，也会不加修改地执行。因此，日本的半导体产业政策都以失败告终。
这种负面因素在台积电熊本工厂也很明显。如果我们要从过去的历史中吸取教训，我们就必须有勇气改变现状，即使事情已经决定了，现在还为时不晚。
来源：内容由芯世相（ID：xinpianlaosiji）编译自「JBpress」，作者: 汤之上隆
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