美國(guó)建晶圓廠太難了：時(shí)間、成本都是中國(guó)臺(tái)灣的2倍

專門從事晶圓廠等高科技設(shè)施建設(shè)的領(lǐng)先工程、建筑和設(shè)計(jì)公司 Exyte 發(fā)布報(bào)告稱，在中國(guó)臺(tái)灣建造一座晶圓廠大約需要19個(gè)月，而在美國(guó)建造一座同樣規(guī)模的晶圓廠則需要長(zhǎng)達(dá)38個(gè)月，幾乎是中國(guó)臺(tái)灣的兩倍，并且建設(shè)成本大約是中國(guó)臺(tái)灣的兩倍。

根據(jù)SEMI發(fā)布的2024年第四季度《全球晶圓廠預(yù)測(cè)》報(bào)告顯示，2025年，全球半導(dǎo)體行業(yè)將有18個(gè)新的晶圓廠建設(shè)項(xiàng)目開工，其中包括3個(gè)200mm(8英寸)和15個(gè)300mm(12英寸)晶圓廠，其中大部分預(yù)計(jì)將于2026年至2027年開始運(yùn)營(yíng)。

從更長(zhǎng)周期來看，2023年至2025年，全球半導(dǎo)體行業(yè)計(jì)劃開始運(yùn)營(yíng)的新的高容量晶圓廠多達(dá)97座。其中包括2024年的48個(gè)項(xiàng)目和2025年將啟動(dòng)的32個(gè)項(xiàng)目，晶圓尺寸從50mm到300mm不等。

作為一家擁有30年的歷史，曾經(jīng)參與過近300座晶圓廠的建設(shè)的專業(yè)工程公司來說，Exyte毫無疑問這這方面擁有非常豐富的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。

近日，Exyte全球業(yè)務(wù)部門先進(jìn)技術(shù)設(shè)施(ATF)執(zhí)行副總裁Herbert Blaschitz在SEMI行業(yè)戰(zhàn)略研討會(huì)(ISS)上發(fā)言時(shí)表示，一座大型的12英寸晶圓廠需要超過200億美元的總資本支出投資，其中40-60億美元將會(huì)被用于該設(shè)施的建設(shè)。

施工需要3000萬至4000萬個(gè)工時(shí)來管理8.3萬噸鋼筋、5600英里的電纜和78.5萬立方碼的混凝土。

這樣一個(gè)典型12英寸晶圓廠可能包括一個(gè)430000平方英尺(40000平方米)的潔凈室，里面有 2,000 個(gè)生產(chǎn)工具，用于光刻、沉積、蝕刻、清潔和其它作用，每個(gè)工具平均需要大約50個(gè)單獨(dú)的工藝和公用設(shè)施連接，總的可能將擁有超過50000個(gè)流程和公用設(shè)施連接!

Herbert Blaschitz指出，在全球不同地區(qū)，建設(shè)一座同等規(guī)模的晶圓廠，在建設(shè)效率上將會(huì)存在巨大差異。

Herbert Blaschitz展示了一個(gè)非常大的晶圓廠，稱在中國(guó)臺(tái)灣建造的這座晶圓廠從許可到建成可以生成晶圓，僅用了大約19個(gè)月的時(shí)間(他拒絕透露該公司的名稱，但表示該公司為美國(guó)所有)。

相比之下，同等規(guī)模的一座美國(guó)晶圓廠可能需要長(zhǎng)達(dá)38個(gè)月的時(shí)間。

對(duì)于歐洲晶圓廠來說，可能需要34個(gè)月的時(shí)間，中國(guó)大陸和東南亞則平均需要23個(gè)月。

造成這種情況的一個(gè)關(guān)鍵原因是，中國(guó)臺(tái)灣簡(jiǎn)化的許可流程和全天候施工，而美國(guó)和歐洲獲得許可證需要很長(zhǎng)時(shí)間，并且沒法7 x 24小時(shí)的全天候建造。

雖然美國(guó)已經(jīng)頒布了一項(xiàng)法律，將某些美國(guó)晶圓廠免于聯(lián)邦環(huán)境評(píng)估，但這顯然不足以與中國(guó)臺(tái)灣相提并論。

同樣，不同地區(qū)建造一座同等規(guī)模的晶圓廠的成本差異也很大。Herbert Blaschitz稱，盡管設(shè)備成本相似，但在美國(guó)晶圓廠的建設(shè)成本大約是中國(guó)臺(tái)灣的兩倍。

“這種差異是由于更高的勞動(dòng)力成本、廣泛的監(jiān)管要求和供應(yīng)鏈效率低下造成的?！盚erbert Blaschitz 解釋稱，“中國(guó)臺(tái)灣的勞動(dòng)力經(jīng)驗(yàn)豐富，因此中國(guó)臺(tái)灣建筑商需要的詳細(xì)藍(lán)圖較少，這通常不是因?yàn)樗麄兏_，而是因?yàn)樗麄兠刻於歼@樣做，熟悉流程的每一步，從而加快了晶圓廠項(xiàng)目的完成速度?！?

美國(guó)的《芯片與科學(xué)法案》旨在幫助美國(guó)制造商在美國(guó)建設(shè)晶圓廠時(shí)克服這種不平衡，但這還不夠。

Herbert Blaschitz 說，最好的解決方案是使用他所謂的“虛擬調(diào)試”，這需要在規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段就開始工作。

“有了數(shù)字孿生，我們基本上可以實(shí)際實(shí)施建設(shè)工作之前，創(chuàng)建工廠的數(shù)字模型。這樣有助于及早發(fā)現(xiàn)潛在問題，降低成本和環(huán)境影響，同時(shí)提高速度和效率，甚至降低運(yùn)營(yíng)成本和碳排放?！盚erbert Blaschitz 說道。