汤之上隆：台积电赴日建厂没有合理的理由作者：汤之上隆 编译：小芯
去年5月台积电宣布斥资120亿美元在美国建设并运营一座先进晶圆厂。有消息称当时日本也曾邀请台积电在日本建设晶圆厂，但台积电调查评估后，发现日本并不具备优势，因而没有答应日本的请求。这一形势在近期似乎发生改变，日经亚洲获悉，台积电正在决定最早于2023年，将其在日本的首家芯片工厂投入运营。该工厂预计将主要用于为台积电最大的日本客户索尼制造图像传感器。日经新闻获悉，台积电对合作持开放态度，这将使索尼在运营工厂和与日本政府谈判方面拥有更多发言权。但目前此事并无定论，台积电仍在考虑当中。日前，针对台积电赴日建厂的可行性相关问题，日本半导体行业研究专家汤之上隆作了分析。作者简介：汤之上隆先生为日本精密加工研究所所长，曾长期在日本制造业的生产第一线从事半导体研发工作，2000年获得京都大学工学博士学位，之后一直从事和半导体行业有关的教学、研究、顾问及新闻工作者等工作，曾撰写《日本“半导体”的失败》、《“电机、半导体”溃败的教训》、《失去的制造业：日本制造业的败北》等著作。
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经济产业省引进TSMC
经济产业省试图在日本引进世界最大的半导体代工厂台积电（TSMC）的动向有两个：一个是后期工程研究开发中心，另一个是TSMC与索尼合作建立新工厂。本文将验证后者新工厂的可行性。在此之前，先简单提一下前者的研发中心。经产省为推进“后5G信息通讯系统基础强化研究开发事业”，由NEDO（国立研究开发法人新能源产业技术综合开发机构）征集了“研究开发项目②尖端半导体制造技术开发（支援）“相关实施者，并对其开发主题之一“高性能计算用实际安装技术“选定了“TSMC日本3DIC研究开发中心株式会社”。经产省于5月31日公开了该研究开发概要，并表示将有20家日本企业与“TSMC日本3DIC研究开发中心株式会社”合作。对此，《日本经济新闻》6月16日在题为《半导体复兴，以“后期工程“为开端，邀请伊维登等TSMC》的报道中称，TSMC将进军日本，与日本20家材料和装置企业共同开发积累半导体的“3DIC”，这将成为日本在半导体制造中复活的跳板。但据笔者调查的结果，截至6月28日，“TSMC日本3DIC研究开发中心株式会社“的组织及具体的研究主题和里程碑尚未确定，经产省公开，日经新闻报道的上述20家合作企业也未确定。因为，经产省和《日经新闻》都认为，这严重误导了日本的舆论。那么，另一个动向——TSMC和索尼合作的新工厂真的能实现吗？这是一家规模达1万亿日元的新工厂，其冲击力远不如研发中心。因此，笔者认为，仅凭“勇往直前”是远远不够的。
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TSMC与索尼合资的1万亿日元规模的新工厂
进行这一报道的是5月26日的工业日报。该报道的题目是《索尼TSMC合作构想熊本市1万亿日元新工厂》。以下摘录一部分：由经济产业省主导，索尼集团与世界最大的半导体受托制造公司台湾积体电路制造公司(TSMC)合作，在熊本县建设半导体工厂的构想浮出水面。经产省作为中介角色，将推进相关人员的调整。以前期工程为中心，预计总投资额在1万亿日元以上。但是，为了申办成功，大幅度扩充与欧美相比逊色的补助金等支援政策是必不可少的。全国半导体供应链（供应网）重建的认真程度受到质疑。在构想上，两家公司有望在2021年内成立半导体制造合作公司。以TSMC为主体，索尼及以外的日本企业也有出资参与其中的可能性。前期工程工厂将建在位于熊本县菊阳町的索尼G图像传感器工厂附近。据悉，该公司将生产用于汽车、产业机械、家电等的线路宽度达20nm-40nm的中间端产品， 这是国内首次出现线宽不足40nm的工厂。对于投资分担问题，索尼G图像传感器工厂将负责土地和建筑物的补贴，TSMC将负责制造过程，熊本县还将新设成套设备等后期工程工厂。
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TSMC与索尼的反应
截至6月28日，“TSMC Japan 3DIC研究开发中心株式会社“几乎没有任何决定，但至少TSMC在2月9日的新闻发布“TSMC Board of Directors Meeting Resolutions“中发表了如下内容：Approved the establishment of a wholly - owned subsidiary in Japan to expand our 3 DIC material research , with a paid - in capital of not more than ￥ 18 . 6 billion( approximately US $ 186 million ) ."“资本金在186亿日元（约1亿8600万美元）以下，为了扩大3DIC材料研究，批准了在日本设立完整子公司。”而且真正的新公司“TSMC Japan 3DIC研究开发中心株式会社”正在法人注册。但对于与索尼合作的1万亿日元工厂，我搜遍了台积电的网站，没有发现官方公告。另外，索尼集团总裁兼总经理吉田宪一郎就《日刊工业新闻》报道的“在经济产业省的主导下，索尼G和TSMC合作在熊本县建设半导体工厂的构想”表示：“不予发表评论”，“CMOS传感器使用的逻辑半导体大部分是来自Foundry的采购“，“对于本公司来说，逻辑半导体是比较稳定的。”日刊工业新闻对TSMC和索尼合作的新工厂持有相当确信的态度，但当事者TSMC和索尼却没有发表明确的态度。因此，我们应该换个角度考虑一下，即TSMC和索尼合资的1万亿日元规模的新工厂是否具有现实性。
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预算和技术人员是个大问题
首先，从1万亿日元的规模来看，该逻辑半导体工厂拥有每月生产10万片级别12英寸晶圆的giga fab（超大晶圆厂）。因此，问题出在确保预算和技术人员上。据《日刊工业新闻》报道，土地和建筑物，即半导体工厂的建设由索尼方面承担。那么引入该工厂的各种制造装置的费用该由谁来承担呢？费用预计至少会达到5000亿日元以上，但该预算的出处不明。难道经产省要从税金中支出吗？其次，台积电负责的工艺技术人员存在很大的问题。由于日本的逻辑半导体未能从65nm提高到45nm，因此，日本没有掌握这种细微化水平的技术人员（图1）。因此，索尼将与 CMOS 传感器相关的所有逻辑半导体的生产外包给台积电。
综上所述，这家新厂的制程技术要完全依赖台积电。而且，如果是1万亿日元规模的giga fab，最少也需要数百名工艺技术人员。包括运营在内，需要1000名规模的员工。目前，TSMC正在批量生产世界最尖端的5nm芯片，并已开始批量生产3nm芯片的风险生产。接着，2nm装置和材料的选定工作也将全面展开。为了应对这些情况，TSMC将在今年内招募9000名技术人员（3月5日《日经新闻》）。台积电有 51,297 名员工（截至 2019 年），但将一次增加约 20% 的员工人数。关于这一点，据说是相当苦战的。这样的台积电能负担得起向日本派遣数百名工程师吗？相反，如果日本有数百名优秀的逻辑半导体工程师，台积电总部会不会愿意录用呢?
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TSMC在日本建厂没有合理的根据
图 2示出了 TSMC在各地区的销售额比率的变化。自 2020 年 9 月 15 日以来，由于美国的制裁，TSMC 停止向中国华为发货。结果，在TSMC中，中国的销售额比率大幅减少。
相反，苹果、高通、博通、AMD等拥有众多顶级顾客的美国销售额比率却上升到了70%左右。但是美国引进TSMC后，在亚利桑那州建设了逻辑半导体基金，却出现了“建设费贵6倍，人工费贵30%”“的抱怨（2月24日版新闻）。那么日本呢？日本占TSMC销售额的份额最多为 4%。这 4% 包括连接到索尼 CMOS 传感器的所有逻辑半导体，以及丰田、日产和本田等汽车制造商的40nm 或更高工艺的所有车载半导体。在销售额占比仅为 4% 的日本，台积电派遣数百名工程师运营 1 万亿日元的千兆工厂，并没有合理的理由。因此，笔者认为，台积电与索尼合资的新厂是不现实的。那么，《日刊工业新闻》为何报道如此确信的新闻呢？
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经产省的“画饼“
经产省6月4日宣布，已制定“半导体、数字产业战略”“。半导体产业的战略第一是“共同开发尖端半导体制造技术，确保生产能”。上述网站有4个附件，第二个“关于半导体、数字产业战略（要点）““有以下记载：< 3.半导体领域中的目标方向性（1）确保国家所需的半导体生产、供给能力尖端逻辑半导体是控制社会所有电子系统、支撑数据驱动型经济的基础设备，作为所谓的“产业的大脑“非常重要，但它们是日本缺失的部分之一。为了强化经济安保上的战略自律性，通过与海外委托加工建立合作工厂等，确保国内制造基础，进一步推进下一代制造技术的国产化。接着在第三个附件“半导体•数字产业战略（概要）“的第6页中写道:“推进与海外尖端企业共同开发。同时，为了尖端逻辑半导体的量产化，将谋求Foundry（代工厂）的国内立足之地。” 
此外，在第四份附件《半导体战略（概要）》第38页，“就日本失去的先进半导体产能（40纳米以下），与海外代工厂合作，建立新的代工厂。” 
由此可见，经产省的构想是，吸引海外晶圆制造商，在日本建立一个40nm或更高工艺的先进逻辑半导体工厂，即TSMC和索尼合资的1万亿日元规模的新工厂，虽然不知道是怎样的经过，但其内容应该是由日刊工业新闻报道的吧。但笔者认为，如果不能确保新工厂引进的制造装置预算（最少5000亿日元）和数百名技术人员（包括1000人的操作人员规模），就只不过是经产省的“画饼充饥”。
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历史上经济产业省出来的时候就出局了
笔者于6月1日在众议院举行的“科学技术革新推进特别委员会”上，作为半导体专家邀请了证人，就“回顾日本半导体产业的过去、反省分析、思考未来政策”的主题进行了15分钟的意见陈述（情况发布在YouTube上）。如果只从“回顾过去”来看，日本半导体产业的世界占有率到1980年中旬达到了50%的高峰，之后像走下坡路一样下滑（如下图）。期间，为了阻止市场占有率的下降，日本主要由经产省主导，成立了许多国家项目和财团，并成立了尔必达存储器和瑞萨电子等合作公司。 
但无论如何也无法阻止占有率下降，2010年为20%，2020年跌破10%。也就是说，经产省主导的半导体政策全部以失败告终。笔者以这一结果为基础，断然拒绝说：“从历史上看，经产省出台后立即退出。”顺便说一下，2021年由经济产业省牵头，将台积电吸引到日本的两场运动若按此前的历史发展下去，结果将是悲观的。作为一个局外人，我别无选择，只能希望这不会发生。据报道，TSMC在7月15日举行的结算发表会上，对有关日本新工厂建设的具体问题解释说：“目前不排除任何问题，本公司在日本正在进行有关芯片工厂的代理程序。”不过笔者仍然认为，台积电推进尽职调查会得出不会涉足日本新厂的结论。其理由正如本文所述，找不到与日本新工厂相关的合理依据。
