新聞標題: 超狂工程師萬言書揭晶圓廠興建細節 美國蓋廠又貴又慢
2024/05/06 19:59
陳麗珠／核稿編輯
〔財經頻道／綜合報導〕美國進步中心（Institute of Progress）學者、結構工程師波
特（Brian Potter），近日長文解析一座價值200億美元（約台幣6480億）的半導體廠是
如何建成的。文章指出，在美國蓋晶圓廠的速度比世界其他地方還要慢，建造成本也比世
界其他地區更昂貴，估計高出30%到4倍。
打造現代晶圓廠 6千億起跳
波特在《建築物理》（Construction Physics）撰文解析晶圓廠建廠細節及製程。文章稱
，隨著摩爾定律的發展，電晶體變得越來越小、越來越便宜，自 20 世紀 50 年代以來，
電晶體的成本已下降了約 3 億倍，半導體元件也縮小，價格也比以往便宜，但是製造半
導體的設施卻越來越昂貴。
在 60 年代末和 70 年代初，半導體製造廠 （或「fab」） 的成本約為 400 萬美元（以
2024 年美元匯率計算約為 3100 萬美元）。如今，一座現代化晶圓廠的成本可能達到
1 億至 200 億美元甚至更多。英特爾正在亞利桑那州建造兩座工廠，預計每座耗資
150 億美元，三星位於德州泰勒的工廠預計耗資250 億美元。
文章還解釋半導體製程，說明興建晶圓廠成本高昂的原因，直言現代半導體工廠必須創造
一個具有令人難以置信的精度和可預測性的世界。每一個可能擾亂製造過程的影響，無論
多麼小，都必須被篩選出來，任何細微的偏差都必須被追蹤和消除，而整個晶圓廠的核心
就是無塵室。
無塵室重中之重 需專業建築工
文章稱，大型晶圓廠將擁有數十萬平方英尺的無塵室，並且該設施可能佔地數百英畝。建
造它需要數萬噸結構鋼和非常多的混凝土。英特爾宣稱其工廠使用的混凝土是杜拜哈里發
塔的2倍，金屬的使用量是艾菲爾鐵塔的5倍。
若想將這種材料以必要的精度水平安裝到位，需要數千名經過專門培訓的建築工人。英特
爾在德國馬德堡的新工廠預計在高峰期需要超過 9300 名工人，而台積電在亞利桑那州建
造的新工廠則需要1萬2000 名工人。
一旦工廠竣工，無塵室可以保持正壓（稱為「排污」），就可以安裝製程工具。設備可能
會分成許多單獨的元件到達，需要漫長而仔細的組裝過程，光是ASML 的一台先進 EUV 曝
光機裝在 40 個貨櫃中，分佈在 20 多輛卡車和3架貨機上。一旦安裝設備，晶圓廠可能
需要六個月到一年的時間才能達到可接受的製程產量。
美國蓋半導體廠 又貴又耗時
文章提及，儘管晶圓廠規模龐大且複雜，建造速度卻很驚人，平均大約需要2到4年。這與
其他大型商業建築項目並沒有什麼不同，而且比其他一些嚴格控制的製程設施（如核電廠
）要快得多。
不過，在美國，晶圓廠的建造速度比世界其他地方慢。美國晶圓廠建廠時間從 1990 年代
的平均 650 多天，增加到 2010 年代的平均 900 天以上，而亞洲國家平均建廠時間約為
600至700 天，部分原因是環境審查流程日益嚴格。美國晶圓廠的建造成本也比世界其他
地區更高，估計貴出 30%（根據英特爾估算）到4倍（根據台積電估算）。
報導總結，由於晶圓廠成本不斷上升，導致半導體產業結構轉變，僅極少數公司運營領先
製程，目前是台積電、三星和英特爾，行業也已轉向無晶圓廠模式，在這種模式下，蘋果
和輝達等公司設計自己的晶片，然後交由台積電等代工廠生產。
新聞來源: https://reurl.cc/NQqrm5