Gdzie powstają fabryki półprzewodników w Ameryce Północnej (edycja 2024)?

W miarę jak globalny popyt na półprzewodniki nieustannie rośnie, firmy analizują swoje strategie produkcyjne – zwracając również uwagę na możliwości bliżej siedziby głównej.

Bodziec do budowy nowych fabryk półprzewodników w Ameryce Północnej wynika przede wszystkim z potrzeby ograniczania ryzyka. Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) wytwarza ponad 60% światowych chipów półprzewodnikowych i 90% najwyżej zaawansowanych układów, z których większość powstaje na Tajwanie. Tak duża koncentracja produkcji w jednym regionie stała się poważnym problemem w obliczu trwających napięć geopolitycznych między Stanami Zjednoczonymi a Chinami.

Półprzewodniki, zwłaszcza te najbardziej zaawansowane, są kluczowe dla zastosowań obliczeniowych w sztucznej inteligencji, sektorze militarnym, telekomunikacji, opiece zdrowotnej i innych strategicznych branżach. Ich zapotrzebowanie stale rośnie, ponieważ coraz więcej produktów – od samochodów i smartfonów po termostaty domowe i lodówki – staje się inteligentniejszych i bardziej połączonych.

Taki poziom zależności geograficznej budzi niepokój firm, które dostrzegają, że opieranie się na jednym regionie może być ryzykowne. Czy to niestabilność polityczna związana z Chinami, katastrofa naturalna jak tajfun czy trzęsienie ziemi, czy też zakłócenia logistyczne – każda z tych sytuacji może spowodować utratę produkcji i zagrozić wielu produktom.

Jednocześnie zachodnie rządy coraz silniej dostrzegają strategiczną wrażliwość tego uzależnienia, zwłaszcza w kontekście zabezpieczenia zaawansowanych technologii dla potrzeb wojska i bezpieczeństwa narodowego.

Aby odpowiedzieć na te wyzwania, firmy dążą dziś do dywersyfikacji lokalizacji zakładów produkcji półprzewodników. Zmiany te napędzane są połączeniem inwestycji prywatnych i wsparcia rządowego.

CHIPS & Science Act: potężny impuls dla amerykańskiego przemysłu półprzewodników

Ustawę CHIPS and Science Act (oficjalnie: Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors and Science Act) podpisała w 2022 roku administracja Bidena. To śmiały krok wzmacniający branżę produkującą półprzewodniki w Stanach Zjednoczonych. Akt ustawowy ma na celu ograniczenie zależności od zagranicznych dostawców i wzmocnienie krajowych możliwości produkcyjnych.

W ramach tej ustawy przeznaczono ok. 53 mld USD na budowę fabryk półprzewodników na terenie USA. Inwestycja ta ma zapewnić bardziej odporny i samowystarczalny łańcuch dostaw dla kluczowych technologii półprzewodnikowych.

Od czasu wejścia ustawy w życie, amerykański Departament Handlu rozpoczął już proces rozdysponowania środków, przyznając ponad 10 grantów firmom deklarującym budowę lub rozbudowę zakładów produkcyjnych. Do kluczowych beneficjentów należą:

• GlobalFoundries (1,5 mld USD grantów i 1,6 mld USD pożyczek)
• Intel (8,5 mld USD grantów i 11 mld USD pożyczek)
• TSMC (6,6 mld USD grantów i 5 mld USD pożyczek)

Przegląd rozwoju fabryk półprzewodników w Ameryce Północnej

Badania własne Z2Data analizują rozwój produkcji półprzewodników w USA na przestrzeni ostatnich dwóch lat. Najważniejsze wnioski z danych to:

• Liczba powstających lub rozbudowywanych fabryk
• Nowe fabryki półprzewodników według stanu i producenta 
• Technologie i produkty wytwarzane w poszczególnych zakładach 

Nowe fabryki półprzewodników według regionów (2023 vs 2024)

Popyt na fabryki półprzewodników w Ameryce Północnej utrzymuje się na wysokim poziomie, chociaż rezygnacja SkyWater Technology z planowanej inwestycji w Indianie oznacza o jedną fabrykę mniej budowaną w 2024 roku. Tym samym obecnie budowanych jest 19 nowych zakładów półprzewodnikowych. 

Rozbudowy fabryk półprzewodników według regionów (2023 vs 2024)

W przeciwieństwie do nowych fabryk, rozbudowy polegają na dodawaniu nowych obiektów do istniejących już zakładów, a nie budowie od podstaw. Uwaga: spadek liczby produkowanych fabryk w Europie wynika z przejścia do fazy produkcyjnej zakładu Fab 34 Intel w Leixlip (Irlandia) w drugiej połowie 2023 r. Ta fabryka, należąca do Intel, wykorzystuje technologię litografii ekstremalnie ultrafioletowej do produkcji Intel 4. 

Wzrost w Ameryce Północnej to efekt uruchomienia przez TSMC kolejnego zakładu – zlokalizowanego w kompleksie Fab 21 w Phoenix (Arizona), w którym będą wytwarzane chipy 2nm. 

Północnoamerykańskie fabryki półprzewodników według właściciela

Powyższy wykres prezentuje fabryki półprzewodników (nowe i rozbudowy) według właściciela – ukazując firmy napędzające budowę nowych zakładów w Ameryce Północnej. Liderem jest Samsung Foundry, planujący 12 fabryk w Austin i Taylor (Teksas). Zakłady w Taylor mają być ukończone w ciągu najbliższych dwóch dekad, a uruchomienie pierwszego przewidziano na 2026 rok. Według informacji Samsunga, fabryka w Taylor usprawni produkcję rozwiązań półprzewodnikowych dla technologii nowej generacji, takich jak 5G, sztuczna inteligencja (AI) i wysokowydajne systemy obliczeniowe.

Zakłady produkcji półprzewodników w USA według stanu

Choć to fabryki TSMC w Arizonie przyciągają najwięcej uwagi mediów, produkcja półprzewodników w USA rozłożona jest aż na dziewięć stanów. Najwięcej zakładów powstaje w Teksasie, natomiast Arizona i Nowy Jork konkurują o drugie miejsce. 

Dlaczego Arizona i Teksas są atrakcyjne dla produkcji półprzewodników?

Jak informuje Ars Technica, Arizona oferuje szereg korzyści dla inicjatyw związanych z produkcją półprzewodników, m.in.:

• 300 dni słonecznych w roku, co daje duży potencjał pozyskiwania energii słonecznej
• Niska aktywność sejsmiczna wynikająca z braku uskoku tektonicznego
• Brak innych poważnych katastrof naturalnych, jak huragany czy powodzie
• Naturalna izolacja dzięki ukształtowaniu terenu

Pustynny krajobraz oferuje także dużo terenu pod zabudowę, a ilość naturalnych przeszkód (góry, drzewa) jest minimalna. 

Teksas zapewnia własny, unikalny zestaw przewag dla firm półprzewodnikowych. Stan ten, będący już liderem w technologiach półprzewodnikowych (oraz miejscem powstania pierwszego na świecie półprzewodnika), uchwalił w 2023 roku własny CHIPS Act, który przeznacza 698 mln USD na nowe projekty półprzewodnikowe i 660 mln USD na powstanie zaawansowanych centrów badawczo-rozwojowych na University of Texas at Austin oraz Texas A&M University. Prawo, przyjęte niemal rok po federalnej ustawie CHIPS and Science Act Bidena, ma na celu:

• Wykorzystać inwestycje Teksasu na rynku półprzewodników
• Zachęcać firmy z branży półprzewodników do rozwoju w tym stanie
• Rozwijać kompetencje oraz potencjał naukowy i produkcyjny wśród uczelni wyższych Teksasu

Ustawa powołała również Texas Semiconductor Innovation Consortium (TSIC) i Texas Semiconductor Innovation Fund (TSIF).  

Jakie technologie będą powstawać w tych fabrykach?

Nie wszystkie planowane fabryki półprzewodników ogłosiły, jakie konkretnie technologie będą w nich powstawać, jednak na podstawie dostępnych danych wiadomo:

Fabryki TSMC w Arizonie będą produkować zaawansowane węzły technologiczne: 2nm, 3nm, 4nm i 5nm. Węzły te zostaną wykorzystane do produkcji chipów logicznych, kluczowych dla rozwoju sztucznej inteligencji i technologii uczenia maszynowego.

Z 26 planowanych fabryk półprzewodników, osiem ogłosiło, jakie produkty będą tam powstawać. Fabryki Micron Technology w Boise i Clay będą produkować DRAM, natomiast fabryka Palm Bay firmy Rogue Valley Microdevices – MEMS i sensory. 

Samsung Taylor Fab 1, TSMC Fab 21 (1-3) oraz Sherman Fab Texas Instruments produkować będą chipy logiczne w różnych technologiach przetwarzania. 

Jaki jest harmonogram realizacji tych fabryk?

Ponad 24 fabryki znajdujące się obecnie w budowie na terenie USA mają różne planowane daty zakończenia prac – od 2024 do 2042 roku. Większość z nich ma być ukończona i wejść w fazę produkcyjną do 2030 roku.

Pełna lista fabryk półprzewodników w Ameryce Północnej

Poniżej znajduje się kompleksowa lista ogłoszonych oraz realizowanych fabryk półprzewodników. Są to zarówno nowe zakłady, jak i rozbudowy istniejących lokalizacji. 

Arizona

Fab 52

Właściciel: Intel

Typ inwestycji: Nowa

Lokalizacja: Chandler, AZ

Data zakończenia: 2025 

Węzły technologiczne: 7nm

Fab 62

Właściciel: Intel

Typ inwestycji: Nowa

Lokalizacja: Chandler, AZ

Data zakończenia: 2025

Węzły: 7nm

Fab 21-1

Właściciel: TSMC

Typ inwestycji: Nowa

Lokalizacja: Phoenix, Arizona

Data zakończenia: 2025

Węzły: 4nm & 5nm

Produkt: Chipy logiczne

Moce produkcyjne: 20 000/miesiąc

Fab 21-2

Właściciel: TSMC

Typ inwestycji: Rozbudowa

Lokalizacja: Phoenix, Arizona

Data zakończenia: 2026

Węzły: 3nm

Produkt: Chipy logiczne

Fab 21-3

Właściciel: TSMC

Typ inwestycji: Rozbudowa

Lokalizacja: Arizona

Data zakończenia: 2028

Węzły: 2nm

Produkt: Chipy logiczne

Arizona to kluczowy ośrodek dla zakładów produkcyjnych już od 1980 roku, kiedy Intel uruchomił fabrykę półprzewodników w Chandler (ok. 40 km na południowy wschód od Phoenix). Od tego czasu stan potwierdza swoją reputację „pustyni półprzewodnikowej”. 

We wrześniu 2021 roku Intel rozpoczął budowę dwóch kolejnych fabryk – Fab 52 i Fab 62 – w kompleksie Ocotillo w rejonie Chandler. Po zakończeniu inwestycji Intel będzie dysponować sześcioma zakładami na tym kampusie. Nowe fabryki mają produkować półprzewodniki 7nm w technologii 20A. 

Obie inwestycje wyniosą ok. 20 mld USD, z planowanym ukończeniem w 2024 roku.

Oprócz nowych fabryk Intel, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) także buduje w Phoenix trzy fabryki (jedną nową oraz dwie rozbudowywane). Ogłoszona w 2020 roku nowa fabryka TSMC (Fab 21) wytwarzać będzie układy 4nm i 5nm z wydajnością ok. 20 000 WSPM (wafer starts per month). To inwestycja o wartości 40 mld USD, stanowiąca trzecią fabrykę TSMC poza Tajwanem (pozostałe mieszczą się w Waszyngtonie i Chinach). 

Choć oficjalne uruchomienie produkcji masowej w Fab 21 planuje się na 2025 r., to według raportów z września fabryka już realizuje pierwsze zamówienia dla Apple. Ta pilotażowa produkcja procesorów Apple A16 Bionic pozwala testować systemy zakładu i weryfikować przygotowanie sprzętu do pełnej operacyjności. 

Idaho 

Boise Fab

Właściciel: Micron

Typ inwestycji: Nowa

Lokalizacja: Boise, Idaho

Data zakończenia: 2026

‍Produkt: DRAM

Obok planowanego megakompleksu w Nowym Jorku, Micron ogłosił budowę nowej fabryki półprzewodników w Boise (Idaho). Zakład powstający za ok. 15 mld USD będzie pierwszą od ponad dwóch dekad nową fabryką pamięci w USA i będzie wytwarzał DRAM. Rozpoczęcie budowy przewidziano na 2023 r., a zakończenie na 2025 r. Po ukończeniu zakład Micron w Boise będzie posiadał największą tzw. cleanroom (pomieszczenie czyste) w historii amerykańskiej branży.

Ohio 

Ohio Fabs (1-2)

Właściciel: Intel

Typ inwestycji: Nowa

Lokalizacja: Columbus, OH

Data ukończenia: 2026

Węzły technologiczne: 10nm

Oprócz nowych inwestycji w Arizonie, Intel rozpoczął również budowę dwóch fabryk półprzewodników pod Columbus w stanie Ohio. Zakłady, których koszt szacuje się na ok. 20 mld USD, będą produkować chipy 10nm na 12-calowych waflach. Planowane ukończenie – 2025 rok – to dopiero pierwszy etap długofalowej strategii Intela zakładającej powstanie nawet ośmiu fabryk na terenie nowego megakompleksu w hrabstwie Licking. (Całkowity koszt całego kompleksu szacowany jest na ok. 100 mld USD.)

Oregon

Gresham Fab

Właściciel: Microchip Technology, Inc.

Typ inwestycji: Nowa

Lokalizacja: Gresham, Oregon

Data zakończenia: 2025

Administracja Bidena przeznaczyła 162 mln USD dla Microchip Technology w celu wzmocnienia krajowej produkcji chipów, w ramach ustawy z 2022 roku wspierającej sektor półprzewodników. W tym 72 mln USD na fabrykę w Gresham (Oregon). Środki te umożliwią firmie potrojenie produkcji w USA. Duża część finansowania wesprze wytwarzanie mikrokontrolerów stosowanych w sektorze wojskowym, motoryzacyjnym i medycznym, co może dać nawet 700 nowych miejsc pracy w ciągu dekady.

Teksas

Taylor Fab (1-10)

Właściciel: Samsung

Typ inwestycji: Nowa

Lokalizacja: Taylor, TX

Data zakończenia: 2023–2042

Węzły: 4nm & 5nm

Produkt: Chipy logiczne

Sherman Fab

Właściciel: Texas Instruments

Typ inwestycji: Rozbudowa

Lokalizacja: Sherman, TX

Data zakończenia: 2025

Węzły: 28nm

Produkt: Chipy logiczne

Samsung Foundry – półprzewodnikowa dywizja Samsunga – zajmuje drugą pozycję na rynku kontraktowej produkcji układów, ustępując jedynie TSMC. Koreański potentat jest obecny w Teksasie od końca lat 90., gdy zbudował swoją pierwszą fabrykę półprzewodników w Austin (dziś znaną jako S2 foundry). 

W 2021 roku Samsung ogłosił budowę nowej fabryki półprzewodników w Taylor (Teksas), ok. 25 km od S2 foundry, angażując w projekt ok. 17 mld USD, obejmujących budowę, sprzęt i rozbudowę infrastruktury. (Jest to największa inwestycja Samsunga w historii firmy na terenie USA.) Nowa fabryka ma produkować mikrochipy 5nm do zastosowań w wysokowydajnych systemach obliczeniowych (HPC), sztucznej inteligencji i 5G, a jej uruchomienie przewidziano na drugą połowę 2024 roku. 

Nowy zakład Samsunga to pierwszy etap ambitnego, dwu-dziesięcioletniego planu budowy łącznie 10 fabryk półprzewodników w Taylor – z łączną wartością inwestycji ponad 170 mld USD. Ostatnia fabryka zostanie ukończona około 2042 r. 

Obok nowych fabryk Samsung Foundry, Texas Instruments w minionym roku rozpoczął budowę dużej fabryki półprzewodników pod Sherman w północnym Teksasie. Projekt uruchomiono w 2022 roku, a zakończenie przewidziano na 2025 r. Inwestycja szacowana jest na ok. 30 mld USD i jest największym przedsięwzięciem gospodarczym w historii Teksasu. Zakład będzie produkować 28nm chipy logiczne na 12-calowych waflach. Jak wiele innych inwestycji opisanych powyżej, nowa fabryka TI korzysta ze znacznych zachęt lokalnych. 

Nowy Jork 

Clay Fab

Właściciel: Micron Technology

Typ inwestycji: Nowa

Lokalizacja: Clay, NY

Data ukończenia: 2029

Produkt: DRAM

Fab 8.2

Właściciel: GlobalFoundries

Lokalizacja: Malta, NY

Data ukończenia: 2025

Massey Fab

Właściciel: Wolfspeed

Typ inwestycji: Nowa

Lokalizacja: Marcy, NY

Data ukończenia: 2024 

Ithaca Fab

Właściciel: Menlo Micro

Typ inwestycji: Nowa

Lokalizacja: Ithaca, NY

Data ukończenia: 2024

Choć Micron Technology nie jest tak znany jak Intel czy TSMC, to jednak jest jednym z czołowych producentów pamięci komputerowych i nośników danych, w tym DRAM i pamięci flash. Amerykańska firma z siedzibą w Boise (Idaho) ogłosiła zeszłego roku rozpoczęcie budowy największej fabryki półprzewodników w historii USA w Clay (Nowy Jork). Rozpoczęcie budowy megafabryki, określanej roboczo Clay Fab, planowane jest na 2024 rok, a uruchomienie na „drugą połowę dekady” według informacji prasowej Micron. W zakładzie produkowany będzie DRAM. 

Floryda 

Palm Bay Fab

Właściciel: Rogue Valley Microdevices, Inc.

Typ inwestycji: Nowa

Lokalizacja: Palm Bay, FL

Data ukończenia: 2025

Produkt: MEMS & sensory

Moce produkcyjne: 21 000

Choć Floryda nie jest tradycyjnie kojarzona z przemysłem półprzewodników, to właśnie tutaj – na „Space Coast” – Rogue Valley Microdevices otworzy swój drugi zakład. Firma z Medford (Oregon) kupiła w tym roku dużą nieruchomość komercyjną w Palm Bay z zamiarem przekształcenia jej w fabrykę do produkcji mikroelektromechanicznych systemów (MEMS) i sensorów. 

Utah

Lehi Fab

Właściciel: Texas Instruments, Inc.

Typ inwestycji: Rozbudowa

Lokalizacja: Lehi, Utah

Data ukończenia: 2026

Texas Instruments (TI) buduje w Lehi (Utah) nową fabrykę wafli półprzewodnikowych – produkcja ruszy w 2026 roku, a obiekt będzie bezpośrednio połączony z już istniejącą fabryką. Po pełnym uruchomieniu obie fabryki w Utah będą codziennie produkować dziesiątki milionów chipów analogowych i systemów wbudowanych, wspierając długoterminowy plan TI dotyczący obsługi rosnących potrzeb klientów. TI tworzy także nowe miejsca pracy, inwestuje w edukację STEM i zapewnia, że nowa fabryka będzie należała do najbardziej zaawansowanych środowiskowo zakładów w firmie.

Chcesz raport dopasowany do swoich potrzeb?

Potrzebują Państwo raportu branżowego o komponentach, dostawcach lub sektorach? Rozpocznij za darmo z Z2Data i umów demo, podczas którego pokażemy, jak uzyskać kluczowe dane. Niezależnie, czy śledzą Państwo trendy w amerykańskiej branży półprzewodników, czy inne zmiany na światowych rynkach – nasza platforma Z2Data zapewni Państwu dostęp do wszystkich danych potrzebnych, by wyprzedzać zmiany na rynku.