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缺水缺电 又遇疫情 台湾半导体产业岌岌可危?

劫匪不劫珠宝,改抢芯片了。香港刚刚上演“芯片大劫案”,有劫匪抢走了价值500万港元的高价芯片。这个颇有几分黑色幽默的新闻,侧面反映出全球芯片短缺之严重,价格之水涨船高。然而,就在供应链最吃紧的时候,台湾地区疫情爆发了。

台湾半导体业现疫情

中国台湾的晶圆代工和封装测试,全球数一数二。研究机构TrendForce数据显示,晶圆代工环节,台湾占全球市场65%,台积电一家就占55%。10nm以下的代工,台积电几乎一家独大。封装测试环节,台商全球市场占有率达到54.5%。全球前10封测厂商里,台系厂商有6家。

但6月京元电子、超丰电子等几家台湾大厂爆发外籍劳工群聚感染。6月第一周,这些工厂共有265例确诊病例,其中外籍劳工224人。京元电子是全球第八的封装测试厂,客户包括英特尔、英伟达等等,疫情导致它的外籍劳工停工两周,6月产量将减少30—35%。超丰也是封测大厂(华为海思曾经是它的大客户),预计6月减产10%。

更可怕的是,京元电子所在的、疫情最严重的竹南科学园和台积电所在的新竹科学园区仅有一水之隔,业务紧密,人员往来频繁,比如一家人老公在台积电上班、老婆在京元上班,这种情况很常见。这也导致台积电、力积电、美光等多家大厂都出现了员工确诊。要实行分组分流、居家办公。台积电作为全球龙头,一旦沦陷,后果将不堪设想。

这次台湾地区半导体业的群聚个案,以印尼劳工为主。这些外籍劳工在台生活圈都是同乡,日常生活休闲都聚在一起。厂商为了控制住宿成本,一般安排8到12个劳工住一间宿舍(甚至更多)。因此有分析认为,疫情有可能会沿着劳工传播链,导致更多社区感染爆发。去年新加坡爆发10多万名外籍劳工集体感染新冠,就是从宿舍蔓延。

台积电目前的回应是,确诊员工发病前没进过厂房上班,感染源也确定,不至于影响公司营运。

“缺芯潮”会否加重?

台湾当局目前并不承认半导体产能受到疫情影响。但业内普遍认为,晶圆代工高度自动化,影响有限;不过封测环节相对劳力密集,可能会成为供应断链的口子。而且大客户,比如英特尔、联发科,可以把订单转移给其他厂商,你不行就换别人上。所以这次波动,主要打击到是中小型芯片设计厂商。

另一个全球封测重镇马来西亚早前疫情扩散,全国范围实施行动限制令,部分工厂产能已经受阻,现在台湾地区又现疫情,预计芯片短缺问题可能会持续到2023年。

缺水缺电下的台湾半导体厂商

在以前的视频中我曾经科普过,芯片制造需要大量用水用电。在晶圆制造中,如果半导体零件有一丁点的细微分子残留,就会成为污染源,影响晶圆良率。所以需要比自来水纯净1000倍的超纯水来清洗零件。而1吨超纯水至少需要1.4吨自来水转化,仅在一片12寸晶圆上制造集成电路,就需要用大约2.2吨的水。光刻机也是个耗电猛兽,一台EUV光刻机工作一天,仅光源就会消耗3万度电。为了获得更短波长的光,光源就需要多次轰击金属锡液滴,这期间会释放大量能量,所以每秒又得用4000升的水来进行冷却。

但是呢,在用爱发电的台湾地区,水电基建网络简直让人无力吐槽,缺水、缺电、缺人才,本来就是台湾半导体业的隐忧。

先看缺水问题。台湾今年遭遇旱灾引发缺水危机,科学园区安排自主节水15%,各厂商也被迫节水、运水,比如台积电派水车载水,封测大厂日月光、面板大厂友达也准备了水车待命。用水大户的台积电每天用水量达15.89万吨,占三大科学园区约1/3用水量。它的4座2nm晶圆厂陆续投入后,每日还可能要新增用水约12万吨。

其次,台湾的电力供应也让人心累。因为科技大厂扩产计划,台湾地区用电量从2020年开始飞增,到2025年将增至3029亿度。但台当局计划2025年前让几家核电厂停用,再加上2021-2023年将有6座燃气、燃煤发电厂停用,台湾未来2年装置容量将下滑。供电不足,传输电力的电网系统又老旧,导致5月全台湾地区两度大停电,民众怨声载道。

台湾半导体产业的深层次危机

缺水缺电,本来就让人质疑台湾半导体产业的稳定性。疫情一来,更让各国意识到,高度依赖台积电这样的“少数关键”厂商风险太大、成本太高,必须增加本土芯片供应。美国、日韩、欧盟都计划疯狂氪金砸钱,加速扶持本国芯片制造业。

美国高调召开所谓“半导体峰会”,提议直接拿出500亿美元补贴芯片本土研发与制造。美国国会在今年批准了一系列本土芯片公司扶持项目。另外,台积电宣布要在亚利桑那州投资120亿美元建设5nm芯片产线,三星在美国的5nm工厂也可能在今年第三季度开建。

欧盟宣布在未来两三年内投入1450亿欧元用于半导体产业,希望在2030年将芯片产量翻倍,并努力在同一年生产出2nm-5nm芯片。最终目标是,全球先进半导体产品制造,按价值计算,必须有两成在欧盟制造。

韩国雄心勃勃宣布,计划在未来十年内斥资约4500亿美元建立全球最大的芯片制造基地,争夺全球芯片主导地位。当局希望在2030年成为半导体强国,并将在京畿道和忠清道规划全球最大规模的半导体产业供应链——“K半导体产业带”,旨在建立起集半导体生产、原材料、零部件、设备和尖端设备、设计等为一体的高效产业集群。

从全球营收前两大的半导体设备商应用材料(Applied Materials)、阿斯麦尔(ASML)的财报看,台湾地区营收占比在2020年第一季是分占两家公司33%与30%,今年第一季,则下降到占23%与43%。与此同时,韩国半导体业厂商同时期在应用材料营收占比从12%提升至25%,在ASML的占比从29%提升至44%,占比排名双双超过台湾。还有中芯国际等大陆厂商奋起直追,势头迅猛。

2020年台湾地区出口总金额,以芯片为主电子零组件占到79.2%。不发展不建设、疫情防控也陷入泥潭,如果连半导体产业都丢了,台湾,该怎么办呢?