台积电美国设厂贵又慢?工程师揭关键:EUV机台组装超乎想象

发布时间:2024-05-07  

熊本厂已在2月底开幕,美国亚利桑那州新厂却从2024年递延至2025年量产,美国一名结构工程师撰文指出,在美国盖晶圆厂的速度比世界其他地方慢,建造成本也比世界其他地区高出30%到4倍。而盖晶圆厂比想象中复杂,以ASML的一台先进曝光机为例,可能装在40个货柜中,需要漫长而仔细的组装过程。

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美国进步中心(Institute of Progress)学者、结构工程师波特(Brian Potter)以如何建造一座价值200亿美元的半导体厂为题撰文指出,随着摩尔定律的发展,芯片已变得越来越小、越来越便宜,从20世纪50年代以来,芯片的成本已下降了约3亿倍,半导体组件缩小,价格也比以往便宜,但与此同时,制造半导体的设施却越来越昂贵。

回顾60年代末和70年代初,半导体制造厂的成本约为400万美元,如今一座现代化晶圆厂的成本可能高达100亿至200亿美元甚至更多,以英特尔正在亚利桑那州建造两座工厂为例,预计每座耗资150亿美元,三星位于德州泰勒的工厂,则预计耗资250亿美元。

文章并说明兴建晶圆厂成本高昂的关键,整个晶圆厂的核心就是无尘室,一般大型晶圆厂拥有数十万平方英尺的无尘室,该设施可能占地数百英亩,建造需要数万吨结构钢和非常多的混凝土,英特尔透露其工厂使用的混凝土为杜拜哈里发塔的2倍,金属的使用量亦是艾菲尔铁塔的5倍。

要将这种材料安装到位,需要数千名经过专门培训的建筑工人,像英特尔在德国马德堡的新工厂,预计高峰期需要超过9300名工人,在亚利桑那州建造的新工厂,则需要大约1万2000名工人。

再来是安装制程工具,设备可能会分成许多单独的组件,需要漫长而仔细的组装过程,像ASML的一台先进曝光机,可能装在40个货柜中,分散在20多辆卡车和3架货机上,一旦安装设备,可能需要六个月到一年的时间才能达到晶圆厂可接受的制程产量。

而且在美国,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,亚洲国家平均建厂时间则约600至700 天。此外,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%到4倍。

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