自动化晶圆厂与石英矿：芯片产能究竟从何而来

1970 年，IBM 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 月一篇关于 Project SWIFT 的专题里写到这件事。项目由 Bill Harding 主持，厂区在纽约州东菲什基尔，每一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要 19 小时，行业平均 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把问题当成资金和厂房的问题。记录里的证据指向别处：工艺设计、材料，以及晶圆在各步骤之间的流转速度。

钱在动，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给 2.25% 至 5% 的激励，关键零部件本地采购再加 1.5%。新德里还承诺再投 1.28 万亿卢比（约 133 亿美元）用于本土半导体制造，扩大 2021 年启动的 100 亿美元芯片激励计划。

规模上的差距很直接。TechCrunch 引用 Counterpoint Research 的数据：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 说：“半导体行业现在处于上行周期，马来西亚会从中受益。”他说，马来西亚不把最大贸易伙伴中国当对手：“现实是，增长空间足够大家分。”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这块后端业务往上游价值链走。

石英问题并没有消失

产能还取决于那些激励计划变不出来的材料。Tom's Hardware 2024 年 10 月 1 日报道，北卡罗来纳州的 Spruce Pine 有全球唯一生产超高纯石英的设施，当时飓风 Helene 给该镇带来超过两英尺的降雨。

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

Brian Potter 2024 年 11 月为 Construction Physics 写的分析，反驳了这件事更末日化的版本。石英坩埚对多数半导体制造不可或缺，Spruce Pine 供应其中的大部分石英，但它并不完全是一个无可替代的关键环节。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，能用约 400 小时。一台直拉单晶炉一年消耗 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。在那里开采的两家公司是 Covia，比利时矿业公司 Sibelco 的子公司，以及挪威矿业公司 The Quartz Corp。

工具制造商也在扩产。德州仪器 2024 年 10 月 24 日说，已在其日本会津的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 说，公司目标是在 2030 年前把内部制造比例提到 95% 以上。TI 还说，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。让一层工序在 5 小时内走完，是一个设计问题，而记录显示这个问题此前已经被解决过。