芯耀
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之前臺積電創(chuàng)始人張忠謀說過，美國想重新在本土建立完整的半導體供應鏈，“是個不可能的任務”。更是直言，臺積電赴美建廠是“在美國政府的敦促下這樣做的”。赴美建廠并不是臺積電的本意，好像這是身不由己的選擇。
但是本土建廠難這個道理美國人是不知道呢，還是不相信呢？無獨有偶，歐盟也出臺了芯片法案，希望給予恩智浦、博世、意法半導體、英飛凌等本土大的芯片企業(yè)提供補貼，鼓勵“本土建廠”，極力拉攏三星、臺積電、英特爾來歐洲建廠……
除了工廠，據(jù)分析自2022年11月30日上線以來，運行僅60天，ChatGPT的碳排放就超過了800噸二氧化碳。在這個過程中主要的碳排放在于AI模型的訓練，這種訓練依賴的是大量的處理器運算。那么怎樣在處理器運算端減少碳排放，構(gòu)建碳中和的可持續(xù)未來呢？
3月29日，在論壇上，Graphcore大中華區(qū)總裁盧濤也提到了怎樣通過新型的處理器架構(gòu)——IPU來加快運算速度，提升每瓦效能，減少碳排放。因此，有一個問題，大模型帶來的能源消耗是不是可持續(xù)的？
一座芯片工廠到底可以帶來什么？是“一本萬利”嗎？
給足“在岸”安全感
美國鼓勵在地建廠的目的在拜登的演講中說的很清楚了，“美國發(fā)明了半導體。三十多年前，美國占全球芯片產(chǎn)量的 40%。后來，我們的經(jīng)濟支柱——制造業(yè)被掏空，半導體制造走向海外。如今，這項法律將半導體制造帶回了美國……在未來幾十年中，我們將再次引領世界?！笨啃酒S，怎么引領世界？
盡管美市場人士預計，芯片法案所提供的500多億美元資金僅能基本滿足英特爾、三星和臺積電的工廠建設，無法支持從上游至下游的整體產(chǎn)業(yè)鏈。其中一些關鍵的中小企業(yè)無法得到美“芯片法案”支持，所以也不會轉(zhuǎn)移其布局。同時，美國明顯低估了半導體產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移所需的人才、勞動力、物流、能源等必要支撐因素，美國在上述領域均存在顯著不足，面臨供需失調(diào)的矛盾。但是促進本土建廠是當今地緣政治尖銳環(huán)境下的選擇。
建設芯片生產(chǎn)，促進供應鏈本土化，帶動封裝、晶圓廠、封測、原材料等產(chǎn)業(yè)鏈下游向美國回流，逆轉(zhuǎn)美國芯片產(chǎn)業(yè)重研發(fā)輕制造的局面，這將在美國本土創(chuàng)造更多的工作崗位，其中包括大量的半導體行業(yè)高端崗位。同時，產(chǎn)業(yè)本土化也是是一份應對芯片供應鏈危機的額外保險。芯片與傳統(tǒng)制造業(yè)之間的關系正變得更加緊密，此前，全球的“芯片荒”曾讓汽車、電器等傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)能嚴重受限。本土化的芯片生產(chǎn)有助于提供穩(wěn)定的半導體供應。
實際上，將供應鏈分散在在盟國和友好國家，共享生產(chǎn)、儲存、制造能力，也有助于美國發(fā)展優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，節(jié)約成本，提高綜合競爭力，并與盟國保持更友好與緊密的關系。
解決就業(yè)，人才回流
近日華爾街日報報道，美光計劃在美國紐約州雪城郊區(qū)投資1000億美元打造半導體制造園區(qū)，2024年起開始動工興建，2045年完成所有建設后預計將有9000名員工。雪城從2970年代開始隨著制造公司的離開，經(jīng)歷了人口下降。已離開的主要制造商有通用汽車、聯(lián)合化學和開利。
現(xiàn)在美光決定在雪城建廠，這極大的促進了雪城人才的培養(yǎng)和回流。雪城大學副校長說：“離岸的不僅僅是制造業(yè)，還有離岸的人才渠道。我們必須在兩三年內(nèi)重塑未來十年的勞動力發(fā)展?！毖┏侵車娜瞬艓觳蛔阋蕴钛a數(shù)千個高度專業(yè)化的新工作崗位，但是可以讓地方開始重視這點。
美光首席人力資源官April Arnzen表示，公司計劃通過投資當?shù)嘏嘤栔行牟⑾驅(qū)W校提供1000萬美元來加強其科學、技術、工程和數(shù)學課程，從而建立人才梯隊。她說，美光還與當?shù)厣鐓^(qū)學院和大學合作，以確保他們的畢業(yè)生準備為公司工作。
3月17日，有消息稱英特爾計劃在未來十年內(nèi)投資高達 800 億歐元來建立歐洲的半導體芯片供應鏈?！斑@一廣泛的舉措將推動歐洲的研發(fā)創(chuàng)新，并為該地區(qū)帶來領先的制造業(yè)，”英特爾首席執(zhí)行官帕特·基辛格在新聞中表示。根據(jù)德媒報道，英特爾在德國建廠的決定直接讓薩安州新創(chuàng)造出1000 多個直接就業(yè)崗位。由此可見，未來芯片企業(yè)勢必出現(xiàn)大量的人才缺口，所以很多人才有機會快速進入相對要求高的產(chǎn)業(yè)鏈前端去工作，例如芯片設計等。
雖然建立芯片工廠是一個漫長的過程，吸引新工廠所需的人才不是一蹴而就的。但是不可否認，就像臺積電在美建廠也會輸送中國臺灣省人才過去一樣，一座芯片廠確實會帶動本土的人才回流，解決就業(yè)問題，最根本的是帶動經(jīng)濟的發(fā)展。
國家的命脈是芯片，但我的是打漁
如果發(fā)展芯片工廠百利而無一害，那么這些資本主義國家一開始就不會讓芯片工廠外流?！案呖萍?，高污染”似乎是揭開謎底的答案。
半導體工業(yè)是能源、水、化學品和原材料的資源密集型產(chǎn)業(yè)。在制造過程中，會產(chǎn)生不同種類的排放物，包括像二氧化碳和含氟化合物這類的溫室氣體。半導體繁復的制程導致了半導體制造工業(yè)的特殊性,其生產(chǎn)線所產(chǎn)生的廢棄物如不妥善處理,將對外圍自然環(huán)境造成難以挽回的負面影響。
隨著全球?qū)栊酒耐⑿枨?，?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E6%99%BA%E8%83%BD%E6%89%8B%E6%9C%BA/">智能手機、平板、新能源汽車與智能家具等各種產(chǎn)品中都需要硅芯片。但現(xiàn)在的半導體行業(yè)出現(xiàn)了一個悖論：全球環(huán)保目標需要依靠半導體實現(xiàn)，但芯片本身的制造卻造成了環(huán)境污染。
在韓國三星和 SK 海力士等芯片巨頭擴大生產(chǎn)的平澤地區(qū)，居住在那里的漁民說：“生活不是只有半導體，我的生活命脈是打漁”。
半導體產(chǎn)品在制造過程中需要依賴大量的水源，尤其是半導體制造要使用超純水（Ultrapure water），而制作超純水的過程要使用幾倍的自來水，用水量相當驚人。半導體生產(chǎn)到底需要多少水？數(shù)據(jù)顯示，在產(chǎn)能在4萬片每月的200mm晶圓廠中，一天用水量約為8000到10000 噸，其中70%是用來生成超純水。但是到16nm、7nm工藝，同樣產(chǎn)能為4萬片的12英寸晶圓廠，每天用水量大概是20000噸。
平澤環(huán)境行動聯(lián)合代表 Kim Hoon說：“我看著成噸的水源源不斷地流入我們的溪流，我無法理解為什么允許這種情況持續(xù)下去，” 考慮到巨大的商業(yè)和戰(zhàn)略利益，平澤地方當局壓倒性地支持建廠。平澤市當?shù)卣畬θ窃谠撌胁粩嘣鲩L的投資表示歡迎，鄭長善市長承諾合作，讓半導體“作為平澤工業(yè)未來的核心而蓬勃發(fā)展”。
但韓國半導體繁榮的環(huán)境成本相當可觀。在韓國，投資集中在該國中部地區(qū)，橫跨河流和湖泊景觀，為人口稠密的首都地區(qū)提供大部分飲用水。工業(yè)中心還橫跨該地山脈，山脈像脊柱一樣沿著朝鮮半島向上延伸，是野生動物的棲息地。行業(yè)的發(fā)展速度往往比監(jiān)管它的法律發(fā)展得更快，而且在一個經(jīng)濟越來越依賴于少數(shù)擁有尖端技術才能繁榮的大公司的國家，像 Kim 這樣的當?shù)厝说穆曇舯谎蜎]了。在三星工廠周圍的農(nóng)田里，很多燈柱上都掛著歡迎擴大半導體生產(chǎn)的橫幅，歡呼三星的進駐將為該地區(qū)帶來繁榮。
韓國平澤古德工業(yè)園區(qū)的廢水在溪流中冒出蒸汽。當?shù)厝藫睦鴷_亂生態(tài)系統(tǒng)。
縱觀韓國的歷史，私營公司和政府一直在合作，以使自然環(huán)境符合工業(yè)的意愿。國家開山、改道、整村搬遷，為發(fā)展讓路。
中國半導體行業(yè)協(xié)會副理事長、集成電路分會理事長葉甜春表示:“目前中國制造業(yè)全球規(guī)模最大，作為世界工廠，大量能源被消耗，每個環(huán)節(jié)都有加強資源管理的空間?！?/p>
我國接連發(fā)布了兩份與“雙碳”相關的文件，指明了未來綠色低碳發(fā)展方向，即二氧化碳排放力爭于2030年達到峰值，并努力爭取2060年實現(xiàn)碳中和。這一目標需要包括半導體企業(yè)在內(nèi)的所有行業(yè)共同努力。
第三代半導體是藥方？
“碳中和”趨勢浪潮下，以GaN、SiC為代表的第三代半導體具備耐高溫、耐高壓、高頻率、大功率等優(yōu)勢，相比硅器件可降低50%以上的能量損失，并減小75%以上的裝備體積，是助力社會節(jié)能減排并實現(xiàn)“碳中和”目標的重要發(fā)展方向。
以光伏逆變器為例，由于對功率半導體器件性能、指標和可靠性要求日益提高，更高的工作電壓、更大的工作電流、更高的功率密度以及更高的工作溫度都將是未來的挑戰(zhàn)。隨著行業(yè)邁入“后1500V”以及“20A大電流”時代，要建成更大組串，進一步降低成本，采用寬禁帶半導體即GaN和SiC，成為太陽能逆變器的制勝之道。
具有GaN和SiC隔離器的電力電子設備可將太陽能微逆變器和串式逆變器的效率提升到98%以上，并且在微型逆變器領域可在不增加電力成本的基礎上具有最大的價格溢價能力。因此SiC模塊已得到英飛凌、安森美、富士電機等國際大廠的規(guī)?；瘧?。當前國內(nèi)碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈也正在快速突破，斯達半導、新潔能、聞泰科技、露笑科技等公司新成果頻現(xiàn)，全球碳化硅市場規(guī)模正在快速成長。
作者：米樂
