自动化晶圆厂与石英矿：芯片产能究竟从何而来

1970 年，IBM 拥有一条全自动晶圆生产线，集成电路从投料到产出不到一天。IEEE Spectrum 在 2024 年 12 月的一篇 Project SWIFT 专题中提到了这一点。该项目由 Bill Harding 主持，位于纽约州东菲什基尔，每层制造工序平均耗时 5 小时。

同一篇文章给出的对比是：如今最快的晶圆厂每道工序层需 19 小时，行业平均为 36 小时。IEEE Spectrum 指出，今天的芯片层数更多，晶圆尺寸也更大，但这些因素并不能完全填平差距。这段历史之所以重要，是因为眼下多数关于半导体产能的报道将问题归结为资金和厂房。记录中的证据指向别处：工艺设计、材料，以及晶圆在各步骤之间的流转速度。

资金在流动，但分布不均

2026 年 7 月 15 日，印度推出一项 6250 亿卢比（约 65 亿美元）的手机制造计划，为期五年。据 TechCrunch 报道，该计划对符合条件的销售额提供 2.25% 至 5% 的激励，若关键零部件本地采购，额外增加 1.5%。新德里还承诺再投入 1.28 万亿卢比（约 133 亿美元）用于本土半导体制造，以扩大 2021 年启动的 100 亿美元芯片激励计划。

规模差距十分直观。TechCrunch 引用的 Counterpoint Research 数据显示，2025 年中国占全球智能手机产量的 63%，印度占 18%。报道称，苹果约 25% 的 iPhone 在印度生产。

马来西亚走的是另一条路。第二财政部长 Amir Hamzah Azizan 周三在华盛顿出席 IMF 春季会议时对 CNBC 表示：“半导体行业目前处于上行周期，马来西亚将因此受益。”他说，马来西亚并不将最大贸易伙伴中国视为对手：“现实情况是，增长空间足够大家分享。”马来西亚投资发展局 2 月 18 日的一份报告显示，马来西亚占全球芯片封装、组装和测试服务市场的 13%。政府公开的目标是从后端业务向价值链上游延伸。

石英问题并未消失

产能还取决于那些激励计划无法迅速变出的材料。Tom's Hardware 2024 年 10 月 1 日报道称，北卡罗来纳州的 Spruce Pine 拥有全球唯一生产超高纯石英的设施。当时飓风 Helene 给该镇带来了超过两英尺的降雨。

该报道称，Sibelco 已确认暂停运营；The Quartz Corp 则告诉 The Verge，现在判断其高纯石英生产设施是否受影响还为时过早。道路和通信中断，使得损失评估难以进行。

Brian Potter 2024 年 11 月为 Construction Physics 撰写的分析，反驳了关于此事的末日论调。石英坩埚对多数半导体制造不可或缺，Spruce Pine 供应了其中大部分石英，但它并非完全不可替代的关键环节。用他的话说，替代方案尚未开发出来，质量还不够好，价格也还不够便宜。

他引用的数字很具体。高纯石英每吨约 1 万美元，坩埚每个几千美元，使用寿命约 400 小时。一台直拉单晶炉每年消耗 20 到 25 个坩埚。他引用的一篇论文估计，单晶硅锭制造成本的 30% 来自坩埚。

据 Potter 所述，Spruce Pine 每年估计产 18 万到 20 万吨高纯石英，而 2015 年全球高纯石英总产量约为 3 万吨。在当地开采的两家公司是 Covia（比利时矿业公司 Sibelco 的子公司）和挪威矿业公司 The Quartz Corp。

设备制造商也在扩产。德州仪器 2024 年 10 月 24 日表示，已在其日本会津工厂开始氮化镓功率半导体生产，使其在美国和日本工厂的内部氮化镓产能翻了两番。TI 技术与制造高级副总裁 Mohammad Yunus 表示，公司目标是在 2030 年前将内部制造比例提升至 95% 以上。TI 还称，已成功在 300mm 晶圆上试产氮化镓工艺。

这些都没有解决 IBM 在 1970 年填平的那个差距。晶圆厂可以建起来、拿到资金，矿山也可以修复。让一层工序在 5 小时内完成，是一个设计问题，而记录显示这个问题此前已经被解决过。