今天講說兩年以後二奈米廠決定要在高雄設廠我機會告訴你高雄沒水你知道台積電在民國100年一天要幾萬噸嗎 30萬噸一個彰化縣的用水量它今天要是在把它的二奈米把它的所有的廠再全部開下去我告訴你我相⋯⋯

7奈米製程是啥？一般人可能會以為做半導體晶片跟做蛋糕一樣，一層一層疊上去就會成功了，但是蛋糕做壞了還能吃，半導體做壞了，漏電太大的，耗電太多的、速度太慢的則只能報廢。記得40年前年我初入半導體業時，聯電最先進的製程是6微米，也就是6000奈米，後來艱辛的進入 3微米，也就是3000奈米，那時候的工程師還可以用光學顯微鏡，看看產品有沒有缺點。因為光波波長400-800奈米。時隔40年，不知不覺中，半導體製程竟然已經跨過1000奈米，進入130奈米，28、14 奈米，來到7奈米天險了，而且連5、3、2奈米的路程圖也攤開來。一顆矽原子直徑約0.1奈米，如果製程最薄處真的只有7奈米厚，就是說一片絕緣物是用70顆矽原子組成的氧化矽，這麼薄的城牆，基本上是比1mm玻璃還透光的，更有趣的是，依照量子力學，所有被關在牆內的電子，雖然90%在牆內，卻會有10%分佈在牆外，這種現象是量子力學的必然，與製程良窳無關，但是這種量子現象，從巨觀世界看，就是電晶體D-S間有10%漏電，也就是水龍頭關不死的意思。 7奈米世界的IC電路設計工程師，必需在忍受D-S間有漏電，如同使用有漏水的水龍頭，設計浴室一樣。要用漏電的邏輯閘設計出可以用的邏輯電路，遊戲規則不再是以前絕對的1=100% 全通電，0=0% 完全斷電，而是類比型的1=70% 通電，0=30%漏電。這種情形對我們這些玩過類比電路的老骨頭，覺得沒啥困難，因為古代的鍺電晶體Icbo漏電也是很嚴重。但是對數位時代的小孩而言，可能會瘋掉。 Icbo 是古代鍺電晶體常見的熱漏電，與主題無關，在這裏暫不詳談。假的7奈米製程還好現在台積電號稱7奈米的製程，其實是騙人的，宣稱7奈米的電晶體，線寬其實是40奈米，閘極寬是20奈米，只有最細的D-S通道是寬7奈米，高52奈米、長60奈米，一顆MOS電晶體長寬高仍有40x60x100奈米大，這樣的尺寸，離會產生量子隧道效應，造成嚴重漏電的7奈米，其實還很遠，所以因為量子力學所造成的漏電只有1%，也就是1=99% 通電，0=1% 漏電，邏輯工程師還不需要太慌張。 2/3/5奈米製程可是如果有一天製程真的到達號稱2奈米，實際絕緣牆真的只剩6奈米時，量子力學的物理現象就會很明顯，例如1=60% 通電，0=40%漏電，到了1奈米製程，也就是城牆剩下3.5奈米厚時，1=55% 通電，0=45% 漏電，就會很好笑，就會需要下一代的天才AI工程師，或我們這一代曾經用過高漏電鍺晶體的老頭子來處理，來設法克服嚴重量子漏電問題。我希望那時候，量子電腦已經實用化了，現在這種矽晶體做的半導體已經如同真空管一樣，變成骨董放進博物館了。 ******* 回到現實********* 如何建一條7奈米生產線ㄧ條7奈米生產線，光是設備成本就要6000億台幣起跳，金額高到用國家力量支持都很吃力，台灣一年的稅收是20,000億，只夠投資做3條7奈米生產線。一家半導體公司每年的毛利如果沒有超過300億美金，是不可能每年投入200億美金資本支出的，一旦停止資本支出，就等著被別人超越。毛利300億美金，等於1000億美金以上的營業額，即3兆台幣，比台灣一年的2兆元稅收還多，幾乎是台灣20兆GDP的15%。歐盟想要設廠即使傾全歐洲之力，也未必能支持一家長期虧錢的半導體公司，如果可以早就做了，如果做了就等著良率太低，生意不好，每年虧損100億美金，等於3000億台幣，歐洲各國財政早已捉襟見肘，一定不會持久，必定始亂終棄。韓國三星曾經的世界第一名，韓國三星也有7奈米製程，即使還沒進入量子漏電世界，在巨觀世界的漏電問題就已無法解決，三星不用可靠的FIN結構，跨大步直跳GAA 結構，良率會更搞不定，不但會繼續虧錢，而且會害死高通，高通貪便宜請三星代工，有點自取滅亡，也讓聯發科有機會順利超車。美國想要台積電設廠世界第一強國美國的第二號CPU DSP廠AMD ，早已徹底絕悟，放棄生產，全面請台積電代工，做出來的CPU立即將世界第一的Intel 打趴在地上，Intel的10奈米製程，至今良率上不來，一片12寸晶圓，製造成本美金15000元，如果良率高，做出200個良品，每顆成本美金75元，賣美金200元，賺得盆滿缽滿，每一個人都開法拉利。現在一片出來，測不到50片良品，等於一個CPU製造成本300元，賣一顆要倒賠100元，老本都快要吃光了，Intel想要學AMD改請台積電代工，又拉不下臉，也怕一旦做了就回不去了，真是進退失據，最近CEO又吹牛說要花200億美金，增加設備趕上台積電，但是金融業沒有一個看好他的，股價通通投反對票。美國軍方DARPA 軍方雖然很著急，害怕最重要的飛彈用COU、F-35 、F-22用的高速FPGA及其它各種武器的IC都要靠台積電單一供應商，萬一台灣有事，例如大地震或阿共來犯就慘了，但是DARPA也不是白癡，不可能花300億美金再培養一個比Intel 更糟的阿斗。中國的努力全世界最有錢的中國，人民最優秀最奮鬥的民族，全世界最有效率的政府，從台灣挖走梁孟松、蔣尚義..等等諸多人才想要建立自己的半導體生產業，奈何中國人雖然比台灣小孩還努力還肯加班，但是缺乏最基本的紀律感與自律心，所以中國的半導體業努力20多年，20歲的中芯連14奈米的良率都還搞不定，根本無力分兵研發7奈米製程，中芯甚至連第一代ASML光刻機都還買不到，更不要說是買到為台積電特制的，能使產能再升高50%第三代超高功率光刻機，中國的新創半導體公司，不幸都是陳進-漢芯、武漢-弘芯之類的騙子在圈錢，在騙國家補助，都是騙子在騙傻子。汽車業全面缺半導體中國、日本、韓國、美國、德國、法國、英國、義大利的汽車業為了缺半導體而停止生產，傳統電子業也連帶遭殃，所以全世界各國都想恢復做半導體，過去20年被韓國跟台灣逐出戰場的日本半導體生產業，也想死灰復燃，不過他們的想法比較實際，都想學美國，邀請台積電去設廠，他們知道全世界只剩台灣人會願意去設廠，而且真的可以做好。可惜他們沒有美國那種強制力與大手筆，開出的條件，又猶抱琵琶半遮面，夫人做不到做妾也不願意，做婢做娼更是蹲不下來。為什麼美國、日本都想請台積電去設廠呢？他們現有的東芝、NEC 、日立、飛利浦、摩托羅拉、德州、三星、英飛凌、特許不行嗎？是的！不行！因為全世界只有韓國人跟台灣人願意忍受半導體廠那種高壓力工作，不論學歷再高也願意嚴守紀律。那些在黃光室都敢偷吃三明治的美國工程師，是不可能做出7奈米的半導體的，更不用說各國都缺乏台灣這種既優秀又願意爆肝，可以24小時接受傳呼，立即拋家棄子返回工廠加班，立即解決問題的工程師/技術員，願意操作乏味機器的碩士，願意彎腰搬晶片、調化學品的博士。光罩成本 7奈米製程，完成一組光罩要20億台幣，將來的1/3/5奈米的還會更貴，如果做錯就要再加20億，價錢高到小公司根本無力客製一顆IC，比以前14奈米時代做一組光罩只要2億台幣、28奈米時代做一組光罩只要2000萬元，相差很多倍，已不是小孩子可以參加的遊戲。其實不是所有IC都需要7奈米很多汽車零件、消費電子零件、玩具所需要的IC，用28奈米製程做就綽綽有餘了，如果日本、美國、歐洲公司不好高騖遠，願意彎腰做14-28奈米製程，其實是比較正確且實際的，例如聯電就早已決定不跟7奈米了。台積電做的汽車晶片產量只有佔汽車市場需求晶片總量的3%，照理說是無足輕重的，而且大多是28奈米製程，誰都能做，那為什麼德國、法國、美國、日本、中國都要求台積電幫忙呢？你知道真正的原因嗎？請你寫出來讓大家知道。基礎建設台灣已經發展出一套完整的基礎建設，所有半導體生產需要的氣體、液體都是供應商用雙層管路直接送進工廠，跟自來水一樣。世界任何國家，如果想在沙漠裡建立一個工廠，所有的氣體液體都要一桶一桶的放在外面。一隻鐵釘一顆螺絲也要空運進來，運轉將會很艱難。為什麼半導體工廠要建在無人沙漠，因為以前他們歐美日人自己建的半導體廠，四周的土地、地下水都被污染毒害到寸草不生，這就是為什麼歐美日本後來都漸漸放棄生產半導體的真正原因，太陽電池也是有一樣的問題，所以全世界只剩下中國人肯做。台灣的半導體廠本來也有嚴重污染的問題，後來環保要求越來越嚴格，他們才做了很多回收以及高溫毒氣燒毁設備。水電半導體生產除了必需耗用大量電力以外，也要使用大量的水，在缺電、缺水的地方，電價、水價貴的地方是不適合發展的。周邊在台灣以外的地區建廠，除了工廠本身以外，其他周邊的協力廠商要全部重建一套，難度很高。全世界很少國家能夠像台灣一樣，任何需要的東西都可以在兩小時車程內買得到，在21世紀，地大物博已經不是優點。小而美的台灣才是贏家。阿凱2021-04-12 後記 ZI Hao Huang 問：想請問台積電能7->5->3->2製程進步的原因是什麼呢？掌握技術了嗎？他們不是只負責代工嗎？若是技術進步又會是什麼原因呢（美方支援？阿凱回覆：一開始是飛利浦教的，後來是美國TI IBM Motorola 等IC廠回來的人才帶回技術，最近20年則是自己研發的，製程進步縮小的目的是要降低成本，提高速度、減少功耗。例如製程從14奈米進步到7奈米，速度增加2倍，耗電為1/4 ，同一個12寸晶圓產量變成4倍，例如一片晶圓100顆，變成400顆，每片IC成本自然降為1/3，就可以用定價將競爭者逼到無利潤邊緣，使其漸漸窮困而死。以前是三星用這種戰術打敗日本、德國、美國廠，也想勒死台灣的所有IC工廠，現在是台積電用這種戰術餓死拖死三星。謝謝張伯伯帶我們報仇。