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吳梓豪:不撞南墻“芯”不死,臺積電海外擴產成本分析
英特爾是美國芯片法案的最重要組成部分,但也是最大風險的存在。他們似乎沒有能力與動力去尋求建設龐大的產能,英特爾現在急需擺脫的就是制造而非加強它。英特爾不可能把手上這些項目落實,它根本沒有這種需求,作者從去年就一直強調我在等待英特爾剝離制造工廠那一天的到來,筆者諸多文章也都篤定地認為剝離制造是英特爾的唯一出路,我想有可能今明年英特爾就會做出決定。
美國芯片法案第二大受惠者為美光,預計在紐約州以及愛荷達州總共1250億美元的總投資,拿到了61億直接補貼與75億的貸款。作為美國企業,美光拿到第二多的補貼并不意外,在存儲芯片落后于韓國三星與海力士的美光,想要依靠一百多億的補貼改變行業格局似乎不太容易,總金額上千億美元或許是一個跨度在5年以上的投資周期。
臺積電預計在亞歷桑納建設三座工廠,總投資額650億美元,獲得66億直接補貼以及50億美元低息貸款,是美國芯片法案第三受惠者,也是獲得補貼最多的非美國本土企業。
與英特爾大部分項目還是一片黃土截然不同,臺積電亞利桑那的第一座工廠(Fab21A)2021年初動土,2022年底move in設備,盡管工期經歷許多問題導致延誤,因為客戶需求滿滿,臺積電還是不計代價地推進項目,預計2025年第二季度量產出貨,第二座工廠也于今年開始土建。在吸取第一座工廠教訓與經驗后,預計在2025年封頂,2026年move in,2027年生產3nm芯片,筆者以為踩過第一座工廠的各種坑以后,臺積電的建廠小組在美國將會越發如魚得水,運營團隊也同時在積累經驗,需要克服的重點沒有其他,就是臺美兩地員工的文化與工作方式。
總投資額450億美元的三星則獲得了與臺積電接近的64億美元直接補貼,根本沒有客戶投片的三星德州工廠同樣是步履蹣跚,量產時間預計比臺積電晚兩年到2027年,并且可以肯定的是極有限的產能建置。
芯片法案覆蓋了半導體制造工廠成本的一半
德國作為歐洲半導體的最后堡壘,在這波的芯片補貼競爭中也下了血本,對臺積電補貼達50億歐元,占臺積電德國廠總投資額的50%,雖然總金額不如美國,但是補貼比例卻大幅度超越美國。
但除了臺積電,德國針對半導體復興計劃的其他補貼卻不盡如人意,先前包括英特爾、GF等多家大廠,陸續宣布歐洲建廠大計:英特爾在德國馬德堡計劃新建2座晶圓廠,將采用Intel 20A制程,投資金額高達300億美元,德國政府也預期會給予三分之一的補貼金,同時在波蘭弗羅茨瓦夫興建半導體組裝和測試工廠。
而GF與意法半導體攜手在法國打造18nm工廠,鎖定汽車、物聯網和工業領域;英飛凌在德國投資50億歐元建廠,計劃2026年投產;碳化硅大廠Wolfspeed宣布在德投資超過20億歐元建置8吋SiC晶圓廠,預計2027年投產。
盡管歐盟與德國提供補貼建廠,但受到歐洲經濟疲弱,俄烏與以巴等多國交戰影響甚巨,加上車用市場需求低迷,如Wolfspeed宣布延遲在德國建廠。另陷營運低谷的英特爾,馬德堡廠原定于2024年動土,現已推遲至2025年,其他業者的建廠進度也都未有明確消息。
也就是說除了臺積電德國工廠以外,近幾年計劃在歐洲投資的芯片項目幾乎沒有進展,臺積電成了歐盟半導體自主大計的唯一救贖。日本可以說是臺積電海外建廠最為順利的國家,熊本縣菊陽町的第一工廠投資額約為86億美元,日本政府提供4760億日元(33億美元)補貼。第二工廠投資額約120億美元,7500億日元(52億美元)補貼,也就是臺積電在日本總投資額200億美元,日本政府提供了85億的補貼,補貼比例超過40%,略低于德國的50%補貼占比。
臺積電熊本工廠晚于亞利桑那工廠大半年于2021年下半年開始建設,卻準備在2024年底正式量產,量產時間快于美國工廠接近半年,也就是說整體進度快于美國工廠一年左右,當然熊本一廠主要是28~12nm的成熟制程,產線調整確實相對容易一些。
臺積電在日本建廠的速度與效率令人感嘆, 比較美日德三地的經驗,根本原因還是在于歐美與東亞的文化差別。
臺積電海外建廠問題
對臺積電來說,海外建廠營運難度最高的是美國,除了建廠與營運金額巨大外,政府態度、地方支持與強勢工會等問題不斷。
而德國雖然面臨的問題也是成本高、 強悍工會、工作文化與缺人等,但政府的支持度不輸日本,眼見臺積電熊本廠的建置高效率與對經濟的帶動,以及美廠的錯誤范例后,歐盟與德國全力相挺臺積電建廠,補助金與水電、土地、交通基礎建設與長期人才扎根等。
除了日本,臺積電美德建廠計劃自宣布以來頻遭市場看衰,除了成本高昂、人力短缺外,工作文化、勞動條件、半導體法令政策大不同,以及工會勢力強大都是難以克服的關卡。
總結為以下四點
一、生產成本方面:臺積電擬定多項解套策略,除取得當地政府基本水電與土地補助與減稅為基本條件外,過半建廠補助及來自合資伙伴的長約簽訂也是關鍵。
如同日本熊本廠同時采行蘋果主力供應鏈商Sony、豐田旗下零組件廠電裝(Denso)等合資,確保產能利用率與獲利可維持一定水平。
對于未來海外工廠陸續投產,臺積電已表態,長期毛利率目標53%以上不變。也就是臺積電海外代工價格將調漲,成本轉嫁至客戶,針對海外代工費的調漲,美系大客戶基本都以認可3%—5%左右的漲幅。
眾所周知,半導體尤其是先進制程是高資本、高技術、高毛利的三高行業,行業特性決定人工與材料對于芯片制造來說是次要成本,最大成本是設備折舊。臺積電一般采取五年的折舊攤提,以臺灣的工廠來說,5/3nm綜合的每片設備折舊成本大約在7500美元,美國工廠因為建設費用大幅增加, 在沒有補貼的情況下4/3nm的折舊成本為9722美元,有補貼則降到了8000美元/wafer的水平,每片成本減少了1722美元,僅比臺灣高出500美元/片,如此看來補貼確實是影響獲利與否的關鍵因素。
芯片制造的第二大成本為硅片、特氣、光罩、化學品等原材料 ,加上生產環節的各種損耗與維護等其他費用,5/3nm的綜合原材料成本大約為每片3300美元,美國工廠的原材料須由Vendor從臺灣或日本運至美國,或者由Vendor在美國興建配套工廠,但因美國工資高于亞洲,所以原材料整體會比臺灣高15%~20%左右。
至于第三大成本的人工費用,我們以美國廠需要4500名工程師以及管理與財務等非生產人員,每人平均13.5萬美元年薪以滿產來計算,每萬片人數配置比臺灣高1.2倍,則每片人工成本落在943美元,比臺灣高出1.67倍。但在總生產成本上卻只是4%或7%的區別,在薪資以及人力配置均高出臺灣的情況下,美國工廠的人力成本接近臺灣兩倍,即便如此在總生產成本的占比也很低。
- 原標題:不撞南墻芯不死 臺積電海外擴產成本分析 本文僅代表作者個人觀點。
- 責任編輯: 戴蘇越 
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