闕志克觀點:分散式晶圓製造背後的商業邏輯

2022-12-22 06:50

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雖然有以上這些好處,然而,台積電分散其製造基地對臺灣的地緣政治重要性,從表面上來看,似乎是不利的。所謂的矽盾理論,是假設臺海戰爭將使臺灣半導體業的產量大減,進而造成全世界經濟的衰退,所以美國會出手相救,中國會因此三思而行。台積電的臺灣廠現今約佔全世界高階晶片產能的90%以上,假設在分散式製造策略下,這個占比降至50%,矽盾理論還成立嗎?答案應該還是Yes。

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台積電美國亞利桑那州廠進機典禮,蘋果執行長庫克(Tim Cook)。(圖/翻攝自鳳凰城媒體報導集)
台積電美國亞利桑那州廠進機典禮,蘋果執行長庫克(Tim Cook)。(圖/翻攝自鳳凰城媒體報導集)

台積電南科18廠於2020年第2季量產5奈米,到2022年底,4/5奈米系列晶圓月產能達15萬片;而美國21廠將於2024年第2季量產4/5奈米,月產能預計為2.2萬片。至於3奈米晶圓,台積電南科廠已於2022年9月量產,美國廠則需至2026年才會量產。從以上資訊推論,要將高階晶圓在臺灣的占比從90%減至50%,假如台積電願意的話,至少需要10年,更不用說台積電在臺灣建造最先進製程廠的腳步並沒有絲毫放緩的跡象。

即使台積電到臺灣以外的世界各地建立晶圓廠,這些製造基地在初期幾年預期將亟需臺灣總部的技術與營運支援,這種依賴性意謂著臺海一旦有事,台積電美日晶圓廠的製造產能也將會受到干擾,因而降低。大致來說,晶圓製造牽涉三種工程師。第一類負責先進製程的理論分析、模擬、設計與驗證,和前沿製造設備的研發、製作與測試。第二類是生產現場的籌畫大腦,負責晶圓生產規劃排程、產線品質追蹤控制、生產進度掌握與調整、材料與產品庫存進出管理、廠區設施設備的升級保養。第三類則為從事產線現場操作的手腳,包括製程參數輸入、進料出貨、中繼工件品質測量、設備的健康狀態監控與及時修復。

每一個晶圓廠的現場皆配置有一組第三類工程師,又稱為直接人力,輪班作二十四小時不間斷生產。由於台積電12吋晶圓廠都已高度自動化和智慧化,直接人力的數量需求不高,據Semiwiki的估計,此類人員成本約占整個晶圓生產成本的千分之一。每一個晶圓廠也需配置一組第二類工程師,然而藉由工業物聯網技術,他們可以遠端遙控操作,不需要親臨現場。如果整體團隊運作默契足夠的話,甚至可以將這一類工程師配置於臺灣,以進一步降低世界各地晶圓廠的人力需求。

至於第一類工程師,看來台積電將會持續留在臺灣。主要原因是研發新世代製程,都需經歷一段理論推導、製程模擬、實驗試產的學習摸索期,歐美公司以一天8小時單班制進行,台積電的員工則可以以24小時三班制加速其進度。根據蔣尚義口述歷史的說法,過去歐美公司開發一新世代的製程至少需花2年,但台積電則只需1.5年。並且,第一類工程師也將負責在臺灣建立每一個新世代製程的示範廠,以作為複製到世界各地基地的範本。

雖然台積電的分散式製造策略看似削弱臺灣總部的重要性,但因涉及晶圓製造的生產大腦與靈魂設計工程師團隊都將繼續根留臺灣,其座落世界各地的製造基地對總部的依賴在未來10年內應仍無可避免。這樣的安排對台積電而言,也是實施分散式製造最有效率的做法。據此推之,有關分散式製造必會戕傷矽盾或掏空臺灣半導體人才的論點,似是言過其實!

*作者為清大資工系合聘教授。本文原刊《奔騰思潮》,授權轉載。

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