台积电（TSMC）已开始全面启动2纳米芯片的世界最尖端半导体的新工厂建设。日本经济新闻从台积电总部所在的台湾北部新竹的上空，通过无人机对工厂建设情形进行了航拍。半导体市场自2022年夏季起出现大幅下滑，但台积电并未放慢投资的脚步。在台海局势被担忧的背景下，可以从最新影像中窥视尖端半导体进一步向台湾集中的情况。

  

      在台北市西南方60公里处，可以说是台湾心脏的科技园“台湾硅谷”。犹如环绕台积电总部一样，从台湾内外聚集而来的众多相关企业鳞次栉比。

 

      在台积电总部后面的丘陵地带，在相当于约12个东京巨蛋体育场的约55万平方米的广阔占地内，目前制造2纳米（纳米为10亿分之1米）芯片新工厂的建设已按照计划启动。

 

 

      日本经济新闻的无人机拍摄获得了台积电的理解。在距离地面110米处拍摄的影像中，可以看到广阔的土地被挖开，还设置了数台大型起重机，运输资材的卡车频繁来往其间。

 

      相关供应商表示，2纳米芯片一个工厂投资额就要2万亿日元（约合人民币1045亿元）左右。而台积电计划在这里建4个这样的工厂。对台积电来说，也是有史以来最大规模的项目。还计划2年后的2025年尽早启动量产。建设工作在以相当紧张的日程推进。

 

      在全球半导体行业，尤其是最近3年里厂商之间的差距拉大。新冠疫情在全球蔓延的2020年春季，台积电推进了当时最先进的5纳米芯片的量产，令业界一片沸腾。

 

    竞争对手陷入苦战

 

      另一方面，最大的竞争对手韩国三星电子也涉足了5纳米芯片，但“良品率没有提高，陷入苦战”(日系供应商高管)。美国英特尔更是远远落后，该行业自此进入“台积电一强时代”。

 

      台积电2022年年底成功量产进一步领先于5纳米芯片的最尖端产品3纳米芯片。借着这种势头启动了超越3纳米的超尖端半导体2纳米芯片的新工厂建设，这就是台积电的目前情况。

 

 

      与现在的最尖端产品3纳米芯片相比，2纳米芯片的处理性能提高10∼15％。耗电量可降低25％∼30％，智能手机等的“待机时间”能长久。

 

      生产2纳米芯片的难度特别高，对芯片行业来说也具有特殊意义。因为如果台积电成功实现量产，掌握全球尖端芯片市场份额逾9成的台积电的垄断地位有可能进一步加强。

 

      台积电在2纳米芯片领域，除了缩小电子电路线宽的传统半导体的技术进步之外，预计还将在完全不同的层面突破重大障碍。

 

      长期以来，半导体的进化建立在以纳米为单位缩小半导体基板(晶圆)上的电子电路线宽之上。这是因为只要线宽更细，就可以搭载更多的晶体管等重要部件，通过提高处理速度来提升半导体的性能。但是，自2020年启动量产的5纳米芯片开始，业界就面临难题。

 

    

      这是因为，在近10年里使用的被称为“FinFET”的半导体设计结构已达到极限。如果试图进一步缩小电子线路的线宽，就会频繁发生大量电流泄漏到不该有电流的地方这一现象。

 

      为了防止这种电流泄漏，各企业展开激烈竞争，长期推进开发的是被称为环绕式栅极技术 (gate-all-around、简称GAA)的新设计结构“纳米片(nanosheet)”。台积电已在这项开发上投入了约15年时间。

 

      美国 IBM、英特尔和三星等也一直在推进开发，但需要极为精细的加工技术，量产难度极大。三星于2022年部分引进了该技术，但“处于在投产上陷入苦战的局面”(市场分析师)。为了推进尖端半导体国产化而在2022年夏季成立的日本Rapidus 也从IBM获得技术，力争实现量产，但能否成功仍是未知数。

 

 

      采用纳米片的2纳米芯片将成为最精密、最好的技术——2022年8月，台积电的首席执行官(CEO)魏哲家在总部所在地新竹举行的技术说明会上，面对在座的供应商管理层等，对2纳米芯片的实用化显示出极大的自信。

 

      2023年1月，魏哲家在记者会上又表示2纳米芯片的开发进展比预期快，再次强调了进展的顺利。已启动的工程的进度也体现了这种自信。

 

  并未放慢投资步伐

 

      目前的半导体市场受全球性的通货膨胀和经济减速的影响，面临始于2022年夏季的需求下滑。尤其是搭载于个人电脑和智能手机的芯片需求低迷，呈现连台积电的工厂开工率都出现下降的局面。

 

      尽管如此，预计台积电今年仍将展开最多360亿美元的设备投资，直接关系到竞争力的尖端领域的对台湾投资步伐并未放慢。在台积电仅次于新竹的第2大基地所在的南部台南市，2022年底启动量产的3纳米芯片的5个工厂的投产也迅速取得进展。

 

 

      占全球份额逾9成的尖端半导体产品向台湾过度集中的局面今后将进一步加剧。日本经济新闻的数据显示，台积电2020年以后公布计划的尖端产品新工厂数(7纳米芯片以上)仅在台湾就达到16个。

 

      而台积电在海外，仅美国亚利桑那州有2个工厂。此外，在美国启动3纳米芯片量产要等到2026年，比台湾晚4年。

 

      虽然台海风险被指出，但实际上半导体过度集中于台湾的局面目前正在加强。今后这种风险可能进一步提高。

  

      日本经济新闻此次进行的无人机拍摄遵守当地相关法规，由有资格者实施。

     

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