Intel寄望歐盟100億美元補(bǔ)貼建造2nm晶圓廠，幾年能夠趕上TSMC？（1）

歐盟希望建造最先進(jìn)的2nm晶圓廠，為什么英特爾是最佳合作伙伴？100億美元補(bǔ)貼能否實(shí)現(xiàn)歐盟領(lǐng)先全球半導(dǎo)體的雄心？Intel的IDM 2.0戰(zhàn)略能否幫助其趕上TSMC？中國半導(dǎo)體可以從中得到什么啟示？本文試圖從以下四個(gè)方面回答這些問題。

歐洲的2nm晶圓項(xiàng)目補(bǔ)貼花落誰家？Intel追趕TSMC的晶圓擴(kuò)展計(jì)劃盤點(diǎn)英特爾現(xiàn)有晶圓廠給中國半導(dǎo)體的啟示歐洲的2nm晶圓項(xiàng)目補(bǔ)貼花落誰家？

上周五，歐盟高層官員會(huì)見英特爾CEO Pat Gelsinger、臺(tái)積電歐洲總裁Maria Merced，以及三星電子的代表，討論在歐洲建造2nm晶圓廠的可行性。過去30年來，歐盟的半導(dǎo)體制造業(yè)持續(xù)下滑，因?yàn)闅W洲的半導(dǎo)體廠商大都轉(zhuǎn)向fab-lite戰(zhàn)略，而將其需要先進(jìn)制造工藝的數(shù)字芯片外包給亞洲代工廠商了。

歐盟希望在下一個(gè)10年扭轉(zhuǎn)下降趨勢，重振歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，目標(biāo)是將其芯片產(chǎn)量提升至全球芯片產(chǎn)量的20％。無論在德國、法國還是歐盟其它國家，投資建造2nm晶圓廠有望讓歐盟在全球半導(dǎo)體制造領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位。最有可能幫助歐盟實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的晶圓制造廠商自然非TSMC和三星莫屬，但這兩家最先進(jìn)的晶圓代工廠商很可能會(huì)拒絕，因?yàn)樗麄儗幵冈诒就粒ㄅ_(tái)灣或韓國），或者在美國建廠（可以更好地迎合客戶需求）。

最有可能與歐盟合作的反而是英特爾，因?yàn)樵摴咀罱糏DM 2.0戰(zhàn)略計(jì)劃，將重新進(jìn)入晶圓代工市場。英特爾CEO表示，除了在美國本土擴(kuò)大或新建晶圓廠外，在美國之外他最愿意在歐洲建造先進(jìn)工藝的晶圓廠，因?yàn)閬喼抟呀?jīng)是晶圓制造集散地，而且該地區(qū)的未來政治有著極大的不確定性。

英特爾本來就有計(jì)劃升級(jí)或擴(kuò)張其位于愛爾蘭Leixlip的晶圓產(chǎn)能。如果歐盟愿意拿出80億歐元（約合100億美元）的補(bǔ)貼，英特爾自然樂意接受。但是，能否如歐盟所愿，建造一座最先進(jìn)的2nm晶圓廠，就不得而知了。

可能有人會(huì)問，100億美元還不能建一座晶圓廠？據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，其實(shí)100億美元也就剛剛夠一座中型晶圓廠的建造和運(yùn)營成本，而對于一個(gè)擁有最前沿技術(shù)（比如2nm工藝節(jié)點(diǎn)）的晶圓廠來說，100億美元?jiǎng)倝蚱涑杀镜娜种唬y怪英特爾伸出了三個(gè)手指，原來是三分之一的意思）。目前，英特爾自己還在努力提升自己的7nm制造工藝。

100億美元只夠建三分之一個(gè)晶圓廠（來源：電子工程專輯制作）

歐洲大陸必須要有雄心和長遠(yuǎn)計(jì)劃，建造2nm晶圓廠對歐洲政客來說具有重大戰(zhàn)略意義，但對歐洲半導(dǎo)體廠商高管及其股東而言，這么高昂的投資未必明智。歐洲制造業(yè)以汽車和工業(yè)控制為主，這些廠商不需要最先進(jìn)的數(shù)字芯片。而最新工藝的芯片主要用于消費(fèi)電子和高性能計(jì)算領(lǐng)域，這又不是歐洲的強(qiáng)項(xiàng)。

許多業(yè)界分析人士認(rèn)為歐盟的野心是幼稚，不切實(shí)際的。位于德國柏林的非營利性智庫Stiftung Neue Verantwortung最近發(fā)布了一份題為《The lack of semiconductor manufacturing in Europe -- Why the 2nm fab is a bad investment》的分析報(bào)告，得出結(jié)論說，歐洲建造2nm晶圓廠沒有什么商業(yè)價(jià)值和發(fā)展前景。

該報(bào)告的撰寫人Jan-Peter Kleinhans是這家智庫的“技術(shù)與地緣政治”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。他目前的研究重點(diǎn)是全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈與地緣政治的交叉領(lǐng)域。他認(rèn)為，歐洲有4條通往2nm的潛在路線，但似乎沒有一條路可以達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。

1）吸引三星和/或臺(tái)積電在歐洲投資；

2）成立一個(gè)EU聯(lián)盟，使用三星或臺(tái)積電許可的工藝技術(shù)來建造和運(yùn)營一家晶圓廠；

3）成立一個(gè)EU聯(lián)盟，使用自己的IP建造和運(yùn)營一家晶圓廠；

4）依靠英特爾在歐洲建立領(lǐng)先的晶圓代工能力。

Kleinhans指出，歐洲幾乎無法提供任何誘惑來吸引三星或臺(tái)積電來歐洲建廠，因?yàn)檫@里沒有大量的客戶群。在歐洲建造這么一座晶圓廠需要去美國吸引客戶，這顯然不現(xiàn)實(shí)。此外，由于歐洲電力成本比較高，晶圓廠的運(yùn)營成本要大大高于亞洲。

排除第一條路線，選項(xiàng)二或三有可能付諸實(shí)施，但成功的概率不大。

最后，英特爾希望將其位于愛爾蘭和以色列的晶圓廠轉(zhuǎn)為代工服務(wù)工廠，并可能在歐洲建立一個(gè)新的晶圓廠，這一提議自然受到歐盟的歡迎，但不太可能達(dá)到TSMC或三星的領(lǐng)先地位。鑒于英特爾CEO Gelsinger重新進(jìn)入代工市場的決心，英特爾很可能會(huì)接受歐盟委員會(huì)的100億美元補(bǔ)貼。然而，英特爾自己在10nm和7nm節(jié)點(diǎn)上一直滯后，要想趕上TSMC還需要幾年時(shí)間。

Intel追趕TSMC的晶圓擴(kuò)張計(jì)劃

有媒體批評(píng)Intel用于回購股票的錢都比投入研發(fā)的錢多，盡管這是其前任CEO（財(cái)務(wù)出身的Bon Swan）的責(zé)任，Gelsinger也坦誠這一事實(shí)，并承諾說將加速加大研發(fā)投入，這一點(diǎn)在他加入Intel時(shí)已經(jīng)獲得董事會(huì)的同意。

Gelsinger最近接受CBS「60分鐘」節(jié)目訪談時(shí)聲稱，全球半導(dǎo)體短缺沖擊到眾多產(chǎn)業(yè)的問題可能在幾年內(nèi)都無法解決，英特爾正在調(diào)整一些工廠產(chǎn)線以提高產(chǎn)能。當(dāng)CBS主持人Lesley Stahl問到為何不讓商業(yè)資本（比如蘋果和微軟等科技巨頭出資）來代替政府發(fā)展芯片產(chǎn)業(yè)時(shí)，基辛格回答道，商業(yè)資本很可能會(huì)選擇一些亞洲的企業(yè)為其生產(chǎn)芯片，而這些芯片所使用的專利技術(shù)很可能不包含“美國制造”的基因。所以，要想擁有對半導(dǎo)體技術(shù)的長久控制權(quán)，需要將更多的晶圓制造產(chǎn)能拉回到美國本土。

Intel CEO Pat Gelsinger向CBS節(jié)目主持Lesley Stahl展示一個(gè)晶圓。(來源：CBS)

25年前，美國半導(dǎo)體制造產(chǎn)能占全球的37％，而今天這個(gè)數(shù)字下降到只有12％。相比之下，現(xiàn)在亞洲擁有75％的全球半導(dǎo)體制造產(chǎn)能。Gelsinger表示，作為美國最大的芯片廠商，英特爾有能力也有責(zé)任提升美國本土的晶圓制造產(chǎn)能。

為貫徹英特爾的IDM2.0戰(zhàn)略，該公司計(jì)劃在其位于亞利桑那州Ocotillo的制造基地新建兩座采用最先進(jìn)EUV的晶圓廠，估計(jì)耗資200億美元。該制造基地已經(jīng)擁有四座正常運(yùn)營中的工廠，具備所有支持新工廠的基礎(chǔ)設(shè)施，這將加快建設(shè)速度。新的晶圓廠將在2024年為英特爾內(nèi)部業(yè)務(wù)和外部客戶提供晶圓代工服務(wù)。

上周，英特爾CEO Pat Gelsinger在訪問以色列時(shí)宣布，計(jì)劃在以色列追加投資6億美元，主要用于在耶路撒冷為MobilEye建立一個(gè)新的研發(fā)園區(qū)，以及在海法新建一個(gè)研發(fā)中心（稱為IDC12）。最終，海法中心將配備6000名員工，開發(fā)他們所謂的“未來芯片”。英特爾在2019年承諾投資100億美元在以色列Kiryat Gat新建一座晶圓廠。作為以色列全國最大的私營雇主，英特爾于1974年開始在以色列運(yùn)營，目前雇用超過1.4萬名以色列員工。

本周，英特爾又宣布將為其位于新墨西哥州Rio Rancho的工廠注資35億美元，用于升級(jí)現(xiàn)有制造設(shè)施，以制造采用2.5D/3D堆疊結(jié)構(gòu)和異構(gòu)集成技術(shù)的新型微處理器芯片。這座于2002年建造的300毫米晶圓廠主要采用32/45nm工藝生產(chǎn)微處理器芯片。

在強(qiáng)調(diào)全球協(xié)作的半導(dǎo)體市場，競爭也異常激烈。就在英特爾宣布斥資200億美元建造兩座新晶圓廠后，臺(tái)積電宣布將在三年內(nèi)斥資1000億美元用于研發(fā)、升級(jí)和新建晶圓制造產(chǎn)能。TSMC計(jì)劃在亞利桑那州鳳凰城建造一座新晶圓廠，主要生產(chǎn)蘋果等客戶所需要的高端芯片，目前還沒有美國工廠能夠生產(chǎn)。

臺(tái)積電計(jì)劃在美國新建6座工廠，新廠計(jì)劃直接上馬最新5nm制程節(jié)點(diǎn)，產(chǎn)能預(yù)計(jì)為2萬片/月。雖然還沒有進(jìn)一步細(xì)節(jié)，但可以肯定的是，美國政府迫切要求臺(tái)積電赴美建廠。此外，英特爾計(jì)劃將其部分i3系列芯片外包給臺(tái)積電生產(chǎn)，這也可能是臺(tái)積電在美國設(shè)廠的原因之一。

盤點(diǎn)英特爾現(xiàn)有晶圓廠產(chǎn)能

英特爾目前在美國俄勒岡州Hillsboro擁有4座晶圓廠（D1B/D1C/D1D/D1X），工藝節(jié)點(diǎn)包括7/10/14/22nm，主要生產(chǎn)微處理器芯片；在新墨西哥州Rio Rancho有一座晶圓廠（Fab 11x），工藝節(jié)點(diǎn)包括32/45nm，主要生產(chǎn)微處理器芯片；在亞利桑那州Chandler擁有4座工廠（Fab 12/32/42），工藝節(jié)點(diǎn)包括7/10/14/22/32/45/65nm，主要生產(chǎn)微處理器和芯片組。計(jì)劃投資200億美元新建的2座晶圓廠也位于這個(gè)園區(qū)。

除了位于美國本土的9座晶圓廠外，英特爾在愛爾蘭Leixlip也擁有3座工廠（Fab 10/14/24），工藝節(jié)點(diǎn)包括14/65/90nm，主要生產(chǎn)微處理器、芯片組和通信芯片；在以色列Kiryat Gat有一座晶圓廠（Fab 28），工藝節(jié)點(diǎn)包括10/22/45nm，主要生產(chǎn)微處理器芯片；在中國大連有一座晶圓廠（Fab 68），工藝節(jié)點(diǎn)為65nm，主要生產(chǎn)VNAND存儲(chǔ)器芯片。

英特爾全球晶圓廠分布一覽表。（來源：維基百科/電子工程專輯）

給中國半導(dǎo)體的啟示

為應(yīng)對當(dāng)前的全球性芯片短缺，每家半導(dǎo)體廠商都在想盡辦法擠現(xiàn)有產(chǎn)能，或計(jì)劃擴(kuò)產(chǎn)成熟工藝產(chǎn)線。最近業(yè)界人士和媒體還對臺(tái)積電南京工廠的28nm產(chǎn)線擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃提出異議，竟然擔(dān)心會(huì)對本土晶圓廠造成威脅。還有人提出為什么在大陸投資成熟的28納米工藝，而不是更為先進(jìn)的14、7甚至5nm工藝。如果這些人能夠綜觀全球半導(dǎo)體現(xiàn)狀及未來格局，也許就沒有這些疑問了。

與此同時(shí)，歐盟和美國政府紛紛拿出先進(jìn)晶圓制造補(bǔ)貼計(jì)劃以吸引廠商投資建廠，目的是占領(lǐng)未來全球半導(dǎo)體格局的制高點(diǎn)。以臺(tái)積電和三星為代表的亞洲晶圓制造目前處于領(lǐng)先地位，而中國大陸的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)應(yīng)采用什么應(yīng)對措施呢？在5/3/2nm工藝方面，似乎我們沒有太多的話語權(quán)，雖然國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商和晶圓代工廠商都在努力追趕。筆者認(rèn)為，本土晶圓制造廠商可以抓住現(xiàn)在的供應(yīng)緊缺和需求旺盛機(jī)遇，投資和夯實(shí)自家的成熟工藝產(chǎn)線。甚至可以借鑒聯(lián)電（UMC）的做法，與IC設(shè)計(jì)客戶聯(lián)合投資新的工藝或產(chǎn)線，以確保未來的投資匯報(bào)和產(chǎn)能供應(yīng)穩(wěn)定。

要想在未來10-30年在全球半導(dǎo)體行業(yè)占據(jù)一席之地，甚至領(lǐng)先地位，我們現(xiàn)在應(yīng)該認(rèn)識(shí)到教育、人才和基礎(chǔ)研究的重要性。單靠引進(jìn)人才和挖人是無法長久持續(xù)發(fā)展的，清華成立集成電路學(xué)院就是一個(gè)好的開端。

從fabless公司的角度來看，各國政府和晶圓制造廠商加大投資制造產(chǎn)能是好事，充足的產(chǎn)能供應(yīng)才能解除IC設(shè)計(jì)公司的后顧之憂，從而加大芯片技術(shù)的研發(fā)以便贏得客戶的長期合作。

結(jié)語

英特爾抓住全球芯片短缺和美國政府振興本土制造的機(jī)遇，積極在美國和歐洲投資建廠以推動(dòng)其IDM 2.0戰(zhàn)略。在釋放其現(xiàn)有晶圓制造產(chǎn)能方面，英特爾的決心和能力毋庸置疑。然而在最先進(jìn)的晶圓制造技術(shù)方面，要追趕上TSMC還需要幾年時(shí)間，甚至最終能否趕得上還是個(gè)問號(hào)。

半導(dǎo)體已經(jīng)成為各國科技競賽的制高點(diǎn)，中國半導(dǎo)體必須加入全球半導(dǎo)體的競爭與協(xié)作中，明確自己的價(jià)值定位，同時(shí)從長期教育和基礎(chǔ)研究做起，唯有如此才能在未來30年占據(jù)一席之地，才有可能占領(lǐng)制高點(diǎn)。

參考來源：

CBS NEWS: Chip shortage highlights U.S. dependence on fragile supply chain by Lesley Stahl, 60 Minutes correspondent of CBS.EENEWS EUROPE: $10bn subsidy is price of 2nm EuroFab says Intel by Peter ClarkeWikipedia: List of semiconductor fabrication plants

急！歐洲也推2030年計(jì)劃：攻克2nm，芯片產(chǎn)量翻倍、造出量子計(jì)算機(jī)（2）

急！歐洲也推2030年計(jì)劃：攻克2nm，芯片產(chǎn)量翻倍、造出量子計(jì)算機(jī)

剛剛，歐洲啟動(dòng)了決勝2nm芯片的計(jì)劃。

歐盟委員會(huì)正式發(fā)布了「2030年數(shù)字指南針」規(guī)劃（2030 Digital Compass），提出數(shù)字化轉(zhuǎn)型最新目標(biāo)：

2030年前，決勝2nm，生產(chǎn)的先進(jìn)芯片價(jià)值量占全球的20%（截至去年，這一比例大約為10%）、5年內(nèi)打造出第一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)、10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)5G覆蓋歐洲人口密集地區(qū)。

并承諾在當(dāng)前10年內(nèi)投入1500多億美元發(fā)展下一代數(shù)字產(chǎn)業(yè)。

十年目標(biāo)：生產(chǎn)2nm半導(dǎo)體，第一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)

歐洲的新計(jì)劃是基于歐盟去年發(fā)布的數(shù)字議程，旨在提升歐洲企業(yè)和公共服務(wù)的數(shù)字化程度，改善歐洲人的數(shù)字技能，并升級(jí)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施。

新冠疫情期間，歐盟對其他國家關(guān)鍵技術(shù)，以及大型科技公司的依賴暴露出自身的弊端。

歐洲委員會(huì)主席 Ursula von der Leyen 在一份聲明中表示，「新冠疫情暴露了數(shù)字技術(shù)和技能的關(guān)鍵作用，以及我們需要改善的地方。我們現(xiàn)在必須打造出歐洲的數(shù)字十年」。

為了捍衛(wèi)「數(shù)字主權(quán)」，歐盟提出了這項(xiàng)27頁的歐盟計(jì)劃，名為《2030數(shù)字指南針：數(shù)字十年的歐洲方式》（2030 Digital Compass: the European way for the Digital Decade）。

提出了未來十年歐洲加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型的11個(gè)具體目標(biāo)：

1 專家數(shù)量：在職信息和通信技術(shù)（ICT）專家達(dá)到2000萬名。

2 5G通信：千兆網(wǎng)絡(luò)覆蓋所有歐洲家庭，實(shí)現(xiàn)5G覆蓋歐洲人口密集地區(qū)。

3 2nm芯片：歐洲生產(chǎn)的先進(jìn)芯片價(jià)值量占全球的20%，瞄準(zhǔn)2nm節(jié)點(diǎn)，能效是今天的10倍。

4 邊緣/云：部署10000個(gè)氣候中立高度安全邊緣節(jié)點(diǎn)，幫助歐洲發(fā)展自己的云基礎(chǔ)設(shè)施，以確保企業(yè)能夠以幾毫秒的低延遲方式快速訪問數(shù)據(jù)服務(wù)。

5 量子計(jì)算：到2025年，歐洲將擁有第1臺(tái)具有量子加速功能的計(jì)算機(jī)。

6 數(shù)字企業(yè)：實(shí)現(xiàn)75%歐洲企業(yè)在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等領(lǐng)域。

7 數(shù)字中小企業(yè)：讓90%以上的歐洲中小企業(yè)至少達(dá)到基本的數(shù)字強(qiáng)度水平。

8 獨(dú)角獸數(shù)量：通過擴(kuò)大創(chuàng)新規(guī)模、改善融資渠道，讓估值10億美元的獨(dú)角獸公司數(shù)量增加1倍。

9 關(guān)鍵公共服務(wù)：為歐洲公民和企業(yè)提供100%的在線關(guān)鍵公共服務(wù)。

10 遠(yuǎn)程醫(yī)療：100%的歐洲公民可以訪問醫(yī)療記錄（電子記錄）。

11 數(shù)字身份證：80%的公民將使用數(shù)字身份證解決方案。

歐洲芯片制造遇瓶頸

研究公司Gartner的全球芯片業(yè)的數(shù)據(jù)曾顯示，歐洲已經(jīng)逐漸淪為美國和亞洲競爭的「第三者」。

曾經(jīng)，歐洲是半導(dǎo)體最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，西門子、飛利浦赫赫有名。

但在全球10大芯片企業(yè)名單中，歐洲僅有荷蘭恩智浦半導(dǎo)體上榜。

80年代中期，歐盟曾支持恩智浦和英飛凌實(shí)現(xiàn)制程工藝跨世代，但結(jié)果并未達(dá)到歐盟預(yù)期，最終兩家公司選擇了芯片外包模式。

20年來，歐洲嘗試多次提升自身的芯片制造能力，但是一直并未出現(xiàn)領(lǐng)先的晶圓廠。著名的芯片制造商，如三星、臺(tái)積電、英特爾沒有一家位于歐洲。

目前，歐洲有三家本土芯片制造商，但都采用的是輕晶圓廠（Fab Lite）和小批量生產(chǎn)的模式。

歐洲芯片制造業(yè)的退步，主要原因是對芯片業(yè)不夠重視。

不久前，歐盟已經(jīng)討論了建立一個(gè)新的代工廠的可能性，或者改造現(xiàn)有的代工廠，作為提高歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)量計(jì)劃的一部分。

但是建立尖端制造工廠是一個(gè)非常昂貴的業(yè)務(wù)。

美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SIA)去年的一份報(bào)告顯示，一家大型工廠的建設(shè)和組裝成本可能高達(dá)200億美元。

然而，這些工廠可能需要很多年才能盈利。

此外，近幾代芯片的成本一直在上升。正如英特爾所發(fā)現(xiàn)的那樣，掌握制造最小晶體管所需的最新技術(shù)工藝是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。

歐洲已經(jīng)意識(shí)到了美中技術(shù)戰(zhàn)爭的現(xiàn)實(shí)，想要發(fā)揮自己的優(yōu)勢，降低未來沖擊波的影響，并組織自己的長期韌性，成為全球供應(yīng)鏈的關(guān)鍵參與者。

量子科技改變游戲規(guī)則，歐洲再加注

歐盟計(jì)劃中，建議對量子技術(shù)進(jìn)行投資，稱量子技術(shù)可能會(huì)成為在開發(fā)新藥和加快基因組測序的游戲規(guī)則改變者。

到2025年，歐洲將制造出第一臺(tái)具有量子加速能力的計(jì)算機(jī)，從而為歐洲在2030年之前處于量子能力的前沿鋪平道路。

量子計(jì)算引起了包括大眾、福特、戴姆勒和羅伯特·博世在內(nèi)的汽車公司的興趣，因?yàn)樗袧摿椭鉀Q交通堵塞，優(yōu)化零部件設(shè)計(jì)，使電動(dòng)汽車電池的功率提高40% 。

早在2016年，歐洲就開始了量子計(jì)算的布局，啟動(dòng)了一項(xiàng)10億歐元（約76.8億人民幣）的量子技術(shù)旗艦計(jì)劃。

去年，歐洲對量子計(jì)算領(lǐng)域更是加注投資。

4月中，便推出了第一個(gè)公共量子計(jì)算云平臺(tái)「Quantum Inspire」，以使歐洲的研究人員能夠充分利用量子技術(shù)的潛力，推動(dòng)歐洲量子技術(shù)的發(fā)展。

未來十年，歐洲將發(fā)力在量子計(jì)算領(lǐng)域的布局。

文章來源：europa