一座被疯抢的芯片厂，带来多少“悲喜”

之前台积电创始人张忠谋说过，美国想重新在本土建立完整的半导体供应链，“是个不可能的任务”。更是直言，台积电赴美建厂是“在美国政府的敦促下这样做的”。赴美建厂并不是台积电的本意，好像这是身不由己的选择。

但是本土建厂难这个道理美国人是不知道呢，还是不相信呢？无独有偶，欧盟也出台了芯片法案，希望给予恩智浦、博世、意法半导体、英飞凌等本土大的芯片企业提供补贴，鼓励“本土建厂”，极力拉拢三星、台积电、英特尔来欧洲建厂……

除了工厂，据分析自2022年11月30日上线以来，运行仅60天，ChatGPT的碳排放就超过了800吨二氧化碳。在这个过程中主要的碳排放在于AI模型的训练，这种训练依赖的是大量的处理器运算。那么怎样在处理器运算端减少碳排放，构建碳中和的可持续未来呢？

3月29日，在论坛上，Graphcore大中华区总裁卢涛也提到了怎样通过新型的处理器架构——IPU来加快运算速度，提升每瓦效能，减少碳排放。因此，有一个问题，大模型带来的能源消耗是不是可持续的？

一座芯片工厂到底可以带来什么？是“一本万利”吗？

01

给足“在岸”安全感

美国鼓励在地建厂的目的在拜登的演讲中说的很清楚了，“美国发明了半导体。三十多年前，美国占全球芯片产量的 40%。后来，我们的经济支柱——制造业被掏空，半导体制造走向海外。如今，这项法律将半导体制造带回了美国……在未来几十年中，我们将再次引领世界。”靠芯片工厂，怎么引领世界？

半导体产业链完善

尽管美市场人士预计，芯片法案所提供的500多亿美元资金仅能基本满足英特尔、三星和台积电的工厂建设，无法支持从上游至下游的整体产业链。其中一些关键的中小企业无法得到美“芯片法案”支持，所以也不会转移其布局。同时，美国明显低估了半导体产业链转移所需的人才、劳动力、物流、能源等必要支撑因素，美国在上述领域均存在显著不足，面临供需失调的矛盾。但是促进本土建厂是当今地缘政治尖锐环境下的选择。

建设芯片生产，促进供应链本土化，带动封装、晶圆厂、封测、原材料等产业链下游向美国回流，逆转美国芯片产业重研发轻制造的局面，这将在美国本土创造更多的工作岗位，其中包括大量的半导体行业高端岗位。同时，产业本土化也是是一份应对芯片供应链危机的额外保险。芯片与传统制造业之间的关系正变得更加紧密，此前，全球的“芯片荒”曾让汽车、电器等传统制造业产能严重受限。本土化的芯片生产有助于提供稳定的半导体供应。

实际上，将供应链分散在在盟国和友好国家，共享生产、储存、制造能力，也有助于美国发展优势产业，节约成本，提高综合竞争力，并与盟国保持更友好与紧密的关系。

解决就业，人才回流

近日华尔街日报报道，美光计划在美国纽约州雪城郊区投资1000亿美元打造半导体制造园区，2024年起开始动工兴建，2045年完成所有建设后预计将有9000名员工。雪城从2970年代开始随着制造公司的离开，经历了人口下降。已离开的主要制造商有通用汽车、联合化学和开利。

现在美光决定在雪城建厂，这极大的促进了雪城人才的培养和回流。雪城大学副校长说：“离岸的不仅仅是制造业，还有离岸的人才渠道。我们必须在两三年内重塑未来十年的劳动力发展。”雪城周围的人才库不足以填补数千个高度专业化的新工作岗位，但是可以让地方开始重视这点。

美光首席人力资源官April Arnzen表示，公司计划通过投资当地培训中心并向学校提供1000万美元来加强其科学、技术、工程和数学课程，从而建立人才梯队。她说，美光还与当地社区学院和大学合作，以确保他们的毕业生准备为公司工作。

3月17日，有消息称英特尔计划在未来十年内投资高达 800 亿欧元来建立欧洲的半导体芯片供应链。“这一广泛的举措将推动欧洲的研发创新，并为该地区带来领先的制造业，”英特尔首席执行官帕特·基辛格在新闻中表示。根据德媒报道，英特尔在德国建厂的决定直接让萨安州新创造出1000 多个直接就业岗位。由此可见，未来芯片企业势必出现大量的人才缺口，所以很多人才有机会快速进入相对要求高的产业链前端去工作，例如芯片设计等。

虽然建立芯片工厂是一个漫长的过程，吸引新工厂所需的人才不是一蹴而就的。但是不可否认，就像台积电在美建厂也会输送台湾省人才过去一样，一座芯片厂确实会带动本土的人才回流，解决就业问题，最根本的是带动经济的发展。

02

国家的命脉是芯片，但我的是打渔

如果发展芯片工厂百利而无一害，那么这些资本主义国家一开始就不会让芯片工厂外流。“高科技，高污染”似乎是揭开谜底的答案。

半导体工业是能源、水、化学品和原材料的资源密集型产业。在制造过程中，会产生不同种类的排放物，包括像二氧化碳和含氟化合物这类的温室气体。半导体繁复的制程导致了半导体制造工业的特殊性,其生产线所产生的废弃物如不妥善处理,将对外围自然环境造成难以挽回的负面影响。

随着全球对硅芯片的旺盛需求，从智能手机、平板、新能源汽车与智能家具等各种产品中都需要硅芯片。但现在的半导体行业出现了一个悖论：全球环保目标需要依靠半导体实现，但芯片本身的制造却造成了环境污染。

在韩国三星和 SK 海力士等芯片巨头扩大生产的平泽地区，居住在那里的渔民说：“生活不是只有半导体，我的生活命脉是打渔”。

半导体产品在制造过程中需要依赖大量的水源，尤其是半导体制造要使用超纯水（Ultrapure water），而制作超纯水的过程要使用几倍的自来水，用水量相当惊人。半导体生产到底需要多少水？数据显示，在产能在4万片每月的200mm晶圆厂中，一天用水量约为8000到10000 吨，其中70%是用来生成超纯水。但是到16nm、7nm工艺，同样产能为4万片的12英寸晶圆厂，每天用水量大概是20000吨。

平泽环境行动联合代表 Kim Hoon说：“我看着成吨的水源源不断地流入我们的溪流，我无法理解为什么允许这种情况持续下去，”考虑到巨大的商业和战略利益，平泽地方当局压倒性地支持建厂。平泽市当地政府对三星在该市不断增长的投资表示欢迎，郑长善市长承诺合作，让半导体“作为平泽工业未来的核心而蓬勃发展”。

但韩国半导体繁荣的环境成本相当可观。在韩国，投资集中在该国中部地区，横跨河流和湖泊景观，为人口稠密的首都地区提供大部分饮用水。工业中心还横跨该地山脉，山脉像脊柱一样沿着朝鲜半岛向上延伸，是野生动物的栖息地。行业的发展速度往往比监管它的法律发展得更快，而且在一个经济越来越依赖于少数拥有尖端技术才能繁荣的大公司的国家，像 Kim 这样的当地人的声音被淹没了。在三星工厂周围的农田里，很多灯柱上都挂着欢迎扩大半导体生产的横幅，欢呼三星的进驻将为该地区带来繁荣。

纵观韩国的历史，私营公司和政府一直在合作，以使自然环境符合工业的意愿。国家开山、改道、整村搬迁，为发展让路。

中国半导体行业协会副理事长、集成电路分会理事长叶甜春表示:“目前中国制造业全球规模最大，作为世界工厂，大量能源被消耗，每个环节都有加强资源管理的空间。”

我国接连发布了两份与“双碳”相关的文件，指明了未来绿色低碳发展方向，即二氧化碳排放力争于2030年达到峰值，并努力争取2060年实现碳中和。这一目标需要包括半导体企业在内的所有行业共同努力。

第三代半导体是药方？

“碳中和”趋势浪潮下，以GaN、SiC为代表的第三代半导体具备耐高温、耐高压、高频率、大功率等优势，相比硅器件可降低50%以上的能量损失，并减小75%以上的装备体积，是助力社会节能减排并实现“碳中和”目标的重要发展方向。

以光伏逆变器为例，由于对功率半导体器件性能、指标和可靠性要求日益提高，更高的工作电压、更大的工作电流、更高的功率密度以及更高的工作温度都将是未来的挑战。随着行业迈入“后1500V”以及“20A大电流”时代，要建成更大组串，进一步降低成本，采用宽禁带半导体即GaN和SiC，成为太阳能逆变器的制胜之道。

具有GaN和SiC隔离器的电力电子设备可将太阳能微逆变器和串式逆变器的效率提升到98%以上，并且在微型逆变器领域可在不增加电力成本的基础上具有最大的价格溢价能力。因此SiC模块已得到英飞凌、安森美、富士电机等国际大厂的规模化应用。当前国内碳化硅全产业链也正在快速突破，斯达半导、新洁能、闻泰科技、露笑科技等公司新成果频现，全球碳化硅市场规模正在快速成长。

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