新闻标题: 超狂工程师万言书揭晶圆厂兴建细节 美国盖厂又贵又慢
2024/05/06 19:59
陈丽珠／核稿编辑
〔财经频道／综合报导〕美国进步中心（Institute of Progress）学者、结构工程师波
特（Brian Potter），近日长文解析一座价值200亿美元（约台币6480亿）的半导体厂是
如何建成的。文章指出，在美国盖晶圆厂的速度比世界其他地方还要慢，建造成本也比世
界其他地区更昂贵，估计高出30%到4倍。
打造现代晶圆厂 6千亿起跳
波特在《建筑物理》（Construction Physics）撰文解析晶圆厂建厂细节及制程。文章称
，随着摩尔定律的发展，电晶体变得越来越小、越来越便宜，自 20 世纪 50 年代以来，
电晶体的成本已下降了约 3 亿倍，半导体元件也缩小，价格也比以往便宜，但是制造半
导体的设施却越来越昂贵。
在 60 年代末和 70 年代初，半导体制造厂 （或“fab”） 的成本约为 400 万美元（以
2024 年美元汇率计算约为 3100 万美元）。如今，一座现代化晶圆厂的成本可能达到
1 亿至 200 亿美元甚至更多。英特尔正在亚利桑那州建造两座工厂，预计每座耗资
150 亿美元，三星位于德州泰勒的工厂预计耗资250 亿美元。
文章还解释半导体制程，说明兴建晶圆厂成本高昂的原因，直言现代半导体工厂必须创造
一个具有令人难以置信的精度和可预测性的世界。每一个可能扰乱制造过程的影响，无论
多么小，都必须被筛选出来，任何细微的偏差都必须被追踪和消除，而整个晶圆厂的核心
就是无尘室。
无尘室重中之重 需专业建筑工
文章称，大型晶圆厂将拥有数十万平方英尺的无尘室，并且该设施可能占地数百英亩。建
造它需要数万吨结构钢和非常多的混凝土。英特尔宣称其工厂使用的混凝土是杜拜哈里发
塔的2倍，金属的使用量是艾菲尔铁塔的5倍。
若想将这种材料以必要的精度水平安装到位，需要数千名经过专门培训的建筑工人。英特
尔在德国马德堡的新工厂预计在高峰期需要超过 9300 名工人，而台积电在亚利桑那州建
造的新工厂则需要1万2000 名工人。
一旦工厂竣工，无尘室可以保持正压（称为“排污”），就可以安装制程工具。设备可能
会分成许多单独的元件到达，需要漫长而仔细的组装过程，光是ASML 的一台先进 EUV 曝
光机装在 40 个货柜中，分布在 20 多辆卡车和3架货机上。一旦安装设备，晶圆厂可能
需要六个月到一年的时间才能达到可接受的制程产量。
美国盖半导体厂 又贵又耗时
文章提及，尽管晶圆厂规模庞大且复杂，建造速度却很惊人，平均大约需要2到4年。这与
其他大型商业建筑项目并没有什么不同，而且比其他一些严格控制的制程设施（如核电厂
）要快得多。
不过，在美国，晶圆厂的建造速度比世界其他地方慢。美国晶圆厂建厂时间从 1990 年代
的平均 650 多天，增加到 2010 年代的平均 900 天以上，而亚洲国家平均建厂时间约为
600至700 天，部分原因是环境审查流程日益严格。美国晶圆厂的建造成本也比世界其他
地区更高，估计贵出 30%（根据英特尔估算）到4倍（根据台积电估算）。
报导总结，由于晶圆厂成本不断上升，导致半导体产业结构转变，仅极少数公司运营领先
制程，目前是台积电、三星和英特尔，行业也已转向无晶圆厂模式，在这种模式下，苹果
和辉达等公司设计自己的芯片，然后交由台积电等代工厂生产。
新闻来源: https://reurl.cc/NQqrm5