โรงงานเซมิคอนดักเตอร์ที่ล้ำสมัยที่สุดในโลกกำลังถูกสร้างขึ้นที่ใดบ้าง

ปัจจุบันอยู่ในช่วงเวลาที่ผู้เชี่ยวชาญบางรายเรียกว่า ทศวรรษเซมิคอนดักเตอร์ 

หลังจากการระบาดของ COVID-19 ผู้บริโภคและธุรกิจต่างตระหนักถึงความสำคัญของเทคโนโลยีมากกว่าที่เคย ไม่ว่าจะเป็นรถยนต์ สมาร์ทโฟน คอมพิวเตอร์ หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน — เทคโนโลยีมีบทบาทสำคัญในทุกมิติของชีวิตสมัยใหม่ และบทบาทนี้กำลังขยายตัวขึ้นเรื่อย ๆ 

ไม่น่าแปลกใจที่อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์จึงคาดว่าจะเติบโตอย่างมีนัยสำคัญในทศวรรษข้างหน้า หลังจากทำสถิติรายได้สูงสุด 570 พันล้านดอลลาร์ในปี 2022 ธุรกิจเซมิคอนดักเตอร์คาดว่าจะมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี (CAGR) ประมาณ 8% ไปจนถึงช่วงปลายทศวรรษนี้ ซึ่งจะทำให้อุตสาหกรรมนี้กลายเป็น อุตสาหกรรมที่มีมูลค่าทะลุ 1 ล้านล้านดอลลาร์ภายในปี 2030 

การขยายตัวฝั่งตะวันตก: ขยายภูมิทัศน์ของเซมิคอนดักเตอร์

เป็นเวลาหลายปีที่ภาคส่วนนี้ — ตั้งแต่การผลิต การประกอบ IC และการบรรจุภัณฑ์ — กระจุกตัวอยู่ในเอเชียตะวันออก โดยมีประเทศอย่างไต้หวัน เกาหลีใต้ จีน และญี่ปุ่นรับบทบาทสำคัญในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ อย่างไรก็ดี ในช่วงสองปีที่ผ่านมา ประเทศฝั่งตะวันตกได้ดำเนิน มาตรการเชิงรุก เพื่อเพิ่มส่วนร่วมในภาคธุรกิจนี้ โดยรัฐบาลสหรัฐฯ และสหภาพยุโรปต่างออกชุดกฎหมายขนาดใหญ่เพื่อส่งเสริมเงินอุดหนุนให้ผู้ผลิตชิปชั้นนำของโลกเข้ามาลงทุนในภูมิภาค 

CHIPS and Science Act ของสหรัฐฯ ทุ่มงบกว่า 54 พันล้านดอลลาร์เพื่อขยายส่วนแบ่งตลาดเซมิคอนดักเตอร์และรักษางานผลิตชิ้นส่วนรุ่นถัดไปไม่ให้ตกไปอยู่ในจีน ได้เริ่มส่งผลลัพธ์แล้ว: มีการก่อสร้างโรงงานเซมิคอนดักเตอร์แห่งใหม่ในสหรัฐฯ รวม 21 แห่ง ขณะที่อีก 6 แห่งขยายไซต์และกำลังการผลิตอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันมีเพียง 3 โรงงานที่ได้รับการยืนยันว่าจะผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่ขนาดโหนดเทคโนโลยี 10 นาโนเมตรหรือต่ำกว่า ซึ่งถือเป็นเกณฑ์ชิปขั้นสูง (leading-edge) (หลายโรงงานที่วางแผนจะสร้างในสหรัฐฯ ยังไม่เปิดเผยขนาดโหนด) 

แม้ประเทศฝั่งตะวันตกจะผลักดันนโยบายเงินอุดหนุนชุดใหญ่ แต่เมื่อพูดถึงโรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงที่สุด สมดุลอำนาจยังคงอยู่กับเอเชียตะวันออก ประเทศเทคโนโลยีก้าวหน้าหลายแห่งในภูมิภาคนี้ยังคงเป็นที่ตั้งของโรงหล่อชั้นแนวหน้าจากทั้ง Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), Samsung, Micron Technology และผู้ผลิตชิปชั้นนำรายอื่น ขณะที่ประเทศคู่แข่งฝั่งตะวันตกยังต้องเร่งพัฒนาอย่างหนักเพื่อไล่ให้ทันในระดับบนสุดของการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ การวิเคราะห์โรงงาน leading-edge ที่เพิ่งประกาศหรืออยู่ระหว่างก่อสร้างก็ยังคงชี้ให้เห็นจุดศูนย์ถ่วงทางภูมิศาสตร์ที่ยังไม่เปลี่ยนจากกลุ่มประเทศเดิมมากนัก 

โรงงานเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงที่สุดกำลังสร้างอยู่ที่ใด? มาดูรายละเอียด

จำนวนโรงงานเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงในญี่ปุ่น: 4 แห่ง

Hiroshima Fab

เจ้าของ: Micron Technology

ที่ตั้ง: จังหวัดฮิโรชิมา

เริ่มก่อสร้าง: 2022

เริ่มผลิต: 2025

โหนดเทคโนโลยี: 10nm

‍

IIM-1 Fab

เจ้าของ: Rapidus Corporation 

ที่ตั้ง: ฮอกไกโด

เริ่มก่อสร้าง: 2023

เริ่มผลิต: 2027

โหนดเทคโนโลยี: 2nm

‍

IIM-2 Fab

เจ้าของ: Rapidus Corporation 

ที่ตั้ง: ฮอกไกโด

เริ่มก่อสร้าง: 2025

เริ่มผลิต: 2027

โหนดเทคโนโลยี: 1nm

‍

Fab-23 Phase 3

เจ้าของ: Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC)

ที่ตั้ง: คุมาโมโตะ (เสนอ)

เริ่มก่อสร้าง: ไม่ระบุ 

เริ่มผลิต: ไม่ระบุ 

โหนดเทคโนโลยี: 2nm

‍

แม้สื่อกระแสหลักจะมุ่งเน้นไปที่ความพยายามของประเทศตะวันตกในการกระตุ้นห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์ในประเทศตนเอง ประเทศในเอเชียตะวันออกบางแห่งก็ดำเนินนโยบายอย่างต่อเนื่องเช่นกัน ญี่ปุ่นเป็นหนึ่งในนั้น ตัวอย่างความทะเยอทะยานของญี่ปุ่นชัดเจนที่สุดจาก Rapidus Corporation บริษัทผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่ก่อตั้งขึ้นที่โตเกียวในเดือนสิงหาคม 2022 

Rapidus Corporation ก่อตั้งด้วยเงินลงทุนตั้งต้นประมาณ 50 ล้านดอลลาร์จากบริษัทญี่ปุ่นหลายแห่ง อาทิ Sony และ Toyota โดยมีเป้าหมายฟื้นฟูอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ญี่ปุ่นให้กลับมาแข็งแกร่งอีกครั้ง ญี่ปุ่นเคยถือส่วนแบ่งตลาดชิปทั่วโลกถึง 50% ในยุค 1980 และทั้งรัฐบาลและผู้นำภาคธุรกิจก็มุ่งมั่นที่จะพลิกฟื้นอุตสาหกรรมนี้ให้กลับมาสู่จุดสูงสุดอีกครั้ง 

แผนพัฒนาเซมิคอนดักเตอร์อันทะเยอทะยานของ Rapidus

Rapidus วางแผนจะก่อสร้างโรงงาน IIM-1 ให้แล้วเสร็จภายในปี 2025 โดยตั้งเป้าผลิตเวเฟอร์ 2nm ในเชิงอุตสาหกรรมที่โรงงานแห่งนั้นภายในปี 2027 กำหนดแผนรวดเร็วของบริษัทใหม่แห่งนี้ทำให้หลายฝ่ายในวงการชิปสงสัย ตามรายงานของ Reuters ว่าแผนดังกล่าว “ถูกตั้งคำถามจากวงการว่า บริษัทจะสามารถผลิตในระดับอุตสาหกรรมและมีฐานลูกค้ามากพอหรือไม่” ซีอีโอ Atsuyoshi Koike ตอบโต้ข้อสงสัยเหล่านั้นใน ถ้อยแถลงเมื่อฤดูใบไม้ร่วงที่ผ่านมา ว่า “เราจะสร้างโรงงานให้เสร็จในความเร็วที่ไม่เคยมีมาก่อน สมชื่อ Rapidus” 

นอกจากการเติบโตของ Rapidus แล้ว ญี่ปุ่นยังมอบเงินสนับสนุนหลายพันล้านดอลลาร์ให้กับ Micron Technology และ TSMC สำหรับโรงงานในฮิโรชิมาและคุมาโมโตะ ขณะนี้ TSMC ใกล้แล้วเสร็จการก่อสร้างเฟส 1 ของ Fab-23 โดยเฟส 2 จะเริ่มการผลิตจำนวนมากในปี 2027 ส่วนเฟส 3 ยังไม่ประกาศอย่างเป็นทางการ 

จำนวนโรงงานเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงในไต้หวัน: 4 แห่ง

‍

Fab 22

เจ้าของ: TSMC

ที่ตั้ง: เกาสง 

เริ่มก่อสร้าง: 2023

เริ่มผลิต: 2025

โหนดเทคโนโลยี: 2nm

‍

Fab 20

เจ้าของ: TSMC

ที่ตั้ง: เป่า shan

เริ่มก่อสร้าง: 2022

เริ่มผลิต: 2025

โหนดเทคโนโลยี: 2nm

‍

Taichung Fab 

เจ้าของ: TSMC

ที่ตั้ง: ไถจง

เริ่มก่อสร้าง: 2024

เริ่มผลิต: 2027

โหนดเทคโนโลยี: 1.4nm

‍

New Tapai Fab 

เจ้าของ: Nanya Technology 

ที่ตั้ง: นิวไทเป 

เริ่มก่อสร้าง: 2022

เริ่มผลิต: 2026

โหนดเทคโนโลยี: 10nm

‍

ไม่เหนือความคาดหมาย โรงงานเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงชุดใหม่ของไต้หวันยังคงถูกนำโดย TSMC ผู้ผลิตและโรงหล่อชิปอันดับหนึ่งของโลกที่มีสัดส่วนการผลิตมากกว่าครึ่งของเซมิคอนดักเตอร์โลก โรงงาน Fab 20 และ Fab 22 ที่จะผลิตในลำดับถัดไปจะใช้โหนดเทคโนโลยี N2 ซึ่งเป็นกระบวนการแถวหน้าที่ใช้เทคนิค extreme ultraviolet (EUV) lithography และ transistor แบบ gate-all-around field-effect (GAAFETs) 

TSMC กับการแข่งขันปล่อยเทคโนโลยี 2nm รายแรกของโลก

ทั้งสองโรงงานนี้ไม่ใช่แค่การเพิ่มกำลังการผลิตเพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นเท่านั้น แต่ยังเป็นศูนย์กลางการแข่งขันเพื่อเป็นโรงหล่อแห่งแรกที่ผลิตเทคโนโลยี 2nm ได้สำเร็จ คู่แข่งอย่าง Intel และ Samsung แม้มีส่วนแบ่งตลาดสำคัญแต่ยังตามหลัง TSMC มองว่าการเปลี่ยนผ่านสู่ 2nm process node จะเป็นโอกาสหายากในการไล่ทันและแย่งลูกค้ารายใหญ่ของ TSMC 

อย่างไรก็ดี สัญญาณแรก ๆ ของการแข่งขันนี้ดูเหมือนจะเป็นฝ่าย TSMC ที่ได้เปรียบ รายงานล่าสุดระบุว่าโรงหล่อของ TSMC ได้ นำเสนอเทคโนโลยี N2 แก่ลูกค้าชั้นนำอย่าง Apple และ Nvidia แล้ว 

จำนวนโรงงานเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงในสหรัฐฯ: 3 แห่ง

‍

Fab 52 และ 62

เจ้าของ: Intel

ที่ตั้ง: รัฐแอริโซนา

เริ่มก่อสร้าง: 2022

เริ่มผลิต: 2024

โหนดเทคโนโลยี: 7nm

‍

Ohio Fab 

เจ้าของ: Intel

ที่ตั้ง: โอไฮโอ

เริ่มก่อสร้าง: 2022

เริ่มผลิต: 2026

โหนดเทคโนโลยี: 10nm

‍

Fab 21

เจ้าของ: TSMC

ที่ตั้ง: แอริโซนา (ขยายโรงงานเดิม)

เริ่มก่อสร้าง: 2023

เริ่มผลิต: 2026

โหนดเทคโนโลยี: 3nm

‍

ที่ใจกลาง Silicon Desert ของรัฐแอริโซนา ในเมือง Chandler บริษัท Intel จากแคลิฟอร์เนียเดินหน้าการลงทุนกว่า 20 พันล้านดอลลาร์ ในโครงการก่อสร้างโรงงานผลิต 2 แห่งใหม่ที่จะใช้โหนดเทคโนโลยี 7nm ขณะเดียวกัน Intel ก็ได้เริ่มโครงการใหม่ที่โอไฮโอในปี 2022 โดยคาดว่าจะเริ่มผลิตได้ภายในสองปี 

ความคืบหน้าล่าสุดของโครงการภายใต้ CHIPS and Science Act ชี้ว่า Intel อยู่ในตำแหน่งที่ได้ประโยชน์สูงสุดจากกฎหมายนี้ เมื่อวันที่ 20 มีนาคม ฝ่ายบริหารไบเดนประกาศข้อตกลงเบื้องต้นที่จะจัดสรรเงินทุนโดยตรง 8.5 พันล้านดอลลาร์ให้กับ Intel และสินเชื่ออีก 11 พันล้านดอลลาร์ ข่าวประชาสัมพันธ์จากทำเนียบขาวระบุอย่างชัดเจนว่างานก่อสร้างของ Intel ในแอริโซนาและโอไฮโอ “จะสนับสนุนการก่อสร้างและขยายโรงงานของ Intel” และ “สร้างงานเกือบ 30,000 ตำแหน่งและสนับสนุนงานทางอ้อมอีกหลายหมื่นตำแหน่ง” CEO ของ Intel, Pat Gelsinger เน้นจุดยืนเดียวกันว่าเป็น “ช่วงเวลาแห่งประวัติศาสตร์สำหรับสหรัฐฯ และ Intel ในการขับเคลื่อนนวัตกรรมเซมิคอนดักเตอร์บทต่อไป” 

จำนวนโรงงานเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงในเกาหลีใต้: 1 แห่ง

‍

Pyeongtaek Fab 

เจ้าของ: Samsung

ที่ตั้ง: พย็องแท็ก (ขยายโรงงานเดิม)

เริ่มก่อสร้าง: 2020

เริ่มผลิต: 2024

โหนดเทคโนโลยี: 4/5nm

‍

Samsung ยักษ์ใหญ่จากเกาหลีใต้ยังคงเป็นผู้ผลิตชิปหน่วยความจำรายใหญ่ที่สุดของโลก โดยครองส่วนแบ่งตลาด DRAM ถึงเกือบ 46% ในไตรมาสที่ 4 ของปี 2023 เสริมความแข็งแกร่งในเทคโนโลยีหน่วยความจำ 

โรงงานขนาดใหญ่ที่พย็องแท็ก ซึ่งมีพื้นที่เกือบ 3 ล้านตารางเมตรในเมืองที่เติบโตอย่างรวดเร็วห่างจากกรุงโซล 40 ไมล์ ถือเป็นหัวใจสำคัญของวิสัยทัศน์ Samsung ในทศวรรษหน้า โดยมีการขยายสายการผลิตมาตั้งแต่ปี 2020 เมื่อเริ่มก่อสร้างโรงงาน P3 โรงงานแห่งนี้เริ่มผลิต NAND flash memory ในปี 2022 และเฟสถัดไปจะเน้นการผลิต DRAM และสาย foundry แม้จะมีรายงานว่าดำเนินการล่าช้า แต่คาดว่าโครงการจะเสร็จสิ้นปลายปีนี้ 

นอกเหนือจากโครงการขยายโรงงาน P3 แล้ว Samsung กำลังพัฒนาโรงงานที่ 4 (P4) โดยมี cleanroom สำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์แบบรับจ้าง และโรงงานที่ 5 (P5) ของพย็องแท็กถูกระงับโครงการไปเมื่อเร็ว ๆ นี้

การแข่งขันด้านเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงทวีความรุนแรงขึ้น

การเข้าใจว่าโรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงสุดถูกสร้างขึ้นที่ใดและโดยใครบ้าง จะให้ข้อมูลเชิงลึกถึงแนวโน้มที่กำลังเกิดขึ้นและการเปลี่ยนผ่านในอุตสาหกรรมที่มีการแข่งขันสูงหลากมิติ ภูมิทัศน์ของโรงงานใหม่หรือกำลังขยายในปัจจุบันสะท้อนเรื่องราวน่าสนใจ เช่น ผลตอบแทนเบื้องต้นของความพยายามในการเปลี่ยนทิศห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์ของสหรัฐฯ และความทะเยอทะยานของ Rapidus Corporation จากญี่ปุ่น ขณะที่การนับเฉพาะโรงงานที่ผลิตชิปขนาดโหนด 10nm หรือต่ำกว่าอาจไม่ครอบคลุมภาพทั้งหมดของการก่อสร้างโรงงานเซมิคอนดักเตอร์ในโลก — เช่น จีนซึ่งกำลังสร้างโรงงานมากมายในระดับเทคโนโลยีที่ต่ำกว่า — แต่อย่างน้อยก็สะท้อนให้เห็นขอบเขตขั้นสูงสุดของอุตสาหกรรม และหากการหลั่งไหลของเงินทุนภาครัฐจากทั่วโลกคือสัญญาณ สิ่งนี้ก็คือสินทรัพย์ที่มีค่าและถูกแย่งชิงมากที่สุด