英特爾200億美元晶圓廠終於正式開工，拜登親自出席道賀。面對三星和臺積電的制程優勢，英特爾真能“彎道超車”嗎？在美國2800億美元的“芯片與科學法案”通過一個多月之後，英特爾計劃已久的俄亥俄州200億美元的芯片工廠終於正式破土動工。
作為半導體產業回歸美國本土的標志性事件，總統拜登親臨工地現場出席動工儀式，並表示祝賀。
此前，由於芯片法案推進不順利，英特爾不久前宣佈推遲計劃舉行的動工奠基儀式，原計劃該儀式於7月底舉行。
英特爾稱，本次奠基儀式啟動“地球上最大的矽制造基地”的建設。未來10年，英特爾計劃在俄亥俄州投資1000億美元。
該公司表示，建廠計劃需要7000多名工人，預計將容納兩個獨立的工廠，一旦完工，將雇用3000名工人。
英特爾之前推遲該工廠7月的奠基儀式，因為其計劃主要依賴於“芯片法案”的資金，而國會尚未通過該法案。
但是，經過一個夏天的談判，拜登在上個月簽署2800億美元的“芯片與科學法案”，稱其為“對美國一代人的投資”。
兩黨達成協議，以促進美國的創新，希望在全球半導體短缺之後保護美國的經濟和國傢安全利益。
始於2020年的新冠大流行使全球芯片供應鏈斷裂，使設備制造商更難以為產品采購半導體。與此同時，由於辦公室關閉，人們開始在傢工作，對這些商品的需求激增。
拜登在開工儀式現場表示：
“正如我們在大流行期間看到的那樣，當制造這些芯片的工廠關閉時，芯片就會停產。全球經濟就會停滯不前，我們需要在美國本土制造這些芯片，以降低日常成本並創造良好的就業機會。”
英特爾CEO帕特·蓋爾辛格與拜登一起參加這個儀式，他說，這座工廠的動工，標志著“鐵銹帶”時代的結束和“矽心帶”的開始。
鐵銹帶是對美國自上世紀80年代起傳統重工業衰退的一片地區的非正式稱呼。
這一地帶始於紐約州中部，向西橫穿賓夕法尼亞州、俄亥俄州、印第安納州，止於伊利諾伊州北部、艾奧瓦州東部和威斯康星州東南。
自20世紀中葉以來，由於多種經濟因素，例如制造業向海外轉移、自動化程度提高以及美國鋼鐵和煤炭工業衰退，這片曾被稱為美國工業心臟地帶的地區內，工業比重一直在下降。
在該法案通過後，其他大型芯片制造商已經宣佈在美國國內半導體制造廠的建設計劃。
本月早些時候，美國另一個主要芯片制造商美光公司表示，將投資150億美元在愛達荷州建立一個新工廠。
最近，電源芯片制造商Wolfspeed也宣佈投資50億美元在北卡羅來納州建立一個新的半導體工廠，以生產用於為電動汽車等設備提供動力的芯片原材料，以應對需求激增的情況。
“今天，我們在一個每個俄亥俄人都可以感到自豪的未來破土動工，這項數十億美元的投資是聯邦、州和私營部門領導人之間前所未有的合作的高潮，它將改變俄亥俄州的經濟，並為後代提供機會，在這裡實現穩定的中產生活。”俄亥俄州參議員候選人Tim Ryan表示。
拜登總統周五在動工儀式上表示，英特爾將在俄亥俄州這裡建立未來的勞動力。
“現在是埋葬「銹帶”標簽的時候，俄亥俄制造和美國制造不再僅僅是一個口號。我們需要在美國本土生產這些芯片。芯片行業的未來將是美國制造。」拜登說。
拯救摩爾定律，要靠納米級芯片？
按照摩爾定律，集成電路上可容納的晶體管數目，約每隔兩年便會增加一倍。
然而近年來，一些業內人士認為，摩爾定律將不再適用。
根據中國工程院院刊的資料，目前，普遍采用的晶體管結構，是鰭式場效應晶體管（FinFET）。這套工藝也是英特爾此前一直采用的。
雖然，FinFET工藝從22納米制程之後一直到5納米制程，一直是半導體的主流工藝架構。但在尺寸上已逼近物理極限，無法進一步縮小。
在FinFET中，當晶體管尺寸變小時，FinFET柵極就無法完全關閉電流。即使晶體管處於“關閉”狀態，電子仍會繼續滲入通道，不但浪費電能，而且還會產生熱量。
而納米級芯片克服這些障礙，使晶體管能進一步縮小，並提高晶體管的密度。
圖：納米級芯片晶體管示意圖
納米級芯片還為設計提供更大的靈活空間，讓芯片制造商能夠通過調整芯片的寬度來微調晶體管的性能和功耗。
而且，納米級芯片的制程越高，同樣面積所能容納的晶體管數量越多，芯片性能就越高。
比如，IBM的研究出的2納米制程的芯片，與7納米制程的芯片相比，其運算速度快45%，能效可提高75%。
據業內人士的分析，英特爾新建的兩傢晶圓廠，在2025年投入生產時，工藝水平上可以量產20A及18A兩代工藝。
據英特爾方面說，20A和18A是全球首個達到埃米級的芯片工藝，相當於其他芯片制造商的2納米、1.8納米工藝。
這也是為何英特爾躊躇滿志地預測，新工藝將會讓英特爾重新回到半導體領導者地位。
英特爾真能“彎道超車”嗎？
通常來說，納米級芯片的從研發到投入使用之間，會經歷很長的時間。就拿2納米芯片來說，早在2014年，就有相關研究論文發表。到2016年，2納米的技術路線就開始明確。
2017年，IBM研究院展示2納米技術的可行性。
2021年，IBM發佈全球首顆2納米制程的芯片。
而全球第一傢宣佈啟動2納米工藝研發的代工廠——臺積電，預計於2025年才能實現2納米芯片的量產。
而且越是高制程芯片，研發越艱難，能參與的玩傢就越少。
進入10納米制程之後，全球半導體代工廠僅剩臺積電、三星和英特爾三傢。
而在7納米制程之後，全球范圍內的競爭者就剩下臺積電和三星。
這是不是意味著，英特爾掌握1.8納米工藝，就可以重回行業老大的位置呢？
這真不一定。
首先，各大廠商所說的2納米、3納米的概念，其實是每個廠商根據自身的參數定義的制程概念。
以驍龍為例，三星用4納米工藝代工驍龍8，結果功耗表現不盡如人意。
之後高通切換到臺積電4納米工藝，驍龍8+的CPU及GPU能效提升30%之多，差別很明顯。
所以，同樣是一個納米級別的芯片，性能可能差別很大。更何況，很多時候，先進制程是芯片制造商的宣傳手段。
其次，目前半導電制造行業的老大，在先進制程上跑得並不慢。
根據財經十一人的資料，臺積電的研發投入基本在穩步上升，研發增速基本上每2到3年就會有一個高點，這與其進入下一個制程的量產有關。
例如在2020年，臺積電的研發增速從2019年的8.91%一下子上升到27.59%，那一年臺積電計劃量產5納米工藝，並全面使用EUV。
最後，就算技術上領先，率先量產，不一定代表未來發展得好。在半導體行業，這一點尤為明顯。
因為先進技術不是目的，用先進技術生產出可靠的產品才是目的。
正如很多半導體的業內人士所說，“良率是關鍵”。
制程越先進，光罩張數及工藝復雜度就越會顯著升高，良率的提升就越難。
雖然技術、工藝、設備的革新，讓預測誰能笑到最後，變成一件很難的事，但從產業的趨勢來看，擁有最長代工歷史的臺積電，其優勢沒那麼容易被顛覆。
因為越往先進制程走，就越不是一傢或幾傢企業能完成的，就需要更多全球產業鏈上下遊的協作與配合才能實現。
目前，蘋果、AMD、NVIDIA及高通、聯發科等公司依然選擇臺積電工藝代工，那麼，在未來相當長的時間裡，臺積電行業老大的位置，恐怕還能繼續坐下去。