因為疫情和地緣政治的影響，日本半導體也在尋求自主芯片可控，並轉向台積電尋求幫助。但台積電，會是日本的答案嗎？本文的三個觀點：人們對於全球最大半導體代工廠（Foundry）TSMC在日本國內建設量產工廠的期待越來越高。有觀點提出，可能會與大型圖像傳感器（CMOS）廠家索尼合作建廠。但是，考慮到各種條件，TSMC很有可能以獨資的形式赴日建廠。
60%芯片靠進口！日本將集中投資半導體，吸引台積電等赴日建廠
索尼長崎科技工廠，左邊灰色建築物為Fab5。（圖片出自：limo）
文/limo
五月末，各家媒體爭相報道“由日本經濟產業省帶頭，索尼和TSMC將在日本建設半導體工廠”。此外，進入六月份，又以中國台灣媒體為中心，出現了“索尼、豐田汽車、三菱電機與TSMC合作，在日本建設半導體工廠”的新聞，人們對TSMC赴日建廠的期待越來越高。不管怎麼說，都不是準確、真實的信息，本文以索尼和TSMC為中心，論述二者合資建廠的可能性是否存在。
分工合作，實現索尼的“堆疊式”
受到當下車載半導體供給不足的影響，為了強化作為戰略物資的半導體的日本國內供應鏈，以日本政府和經濟產業省為中心，正努力吸引TSMC赴日建設半導體工廠。此外，還有一個目的是希望藉助TSMC的技術力量，將日本半導體行業“丟失”的40納米以下的邏輯半導體工藝帶到日本。
迄今為止，索尼和TSMC已經有過合作。索尼擁有全球CMOS Image Sensor（CIS）市場50%以上的份額，處於絕對優勢，其80%的生產量由一種被稱為“堆疊式”的CIS佔據。所謂堆疊式指的是分別製造用於攝像的傳感芯片和處理信號的邏輯芯片后，將二者貼合在一起的技術。索尼將研發的資源集中在其擅長的傳感器芯片生產（Master工藝）和與邏輯芯片的貼合方面，實現了高於競爭對手的高清畫質和生產良率；索尼將邏輯芯片的代工交給擅長微縮工藝的TSMC，以分擔生產和投資，獲得了如今的市佔率。
赴日的條件是“客戶”、“資金”、“技術”
要想吸引TSMC赴日建設半導體工廠，必須要有對TSMC而言有利的優勢。“日本希望強化半導體供應鏈”、“日本正因半導體不足而受困”等理由都無法吸引TSMC，畢竟是企業，盈利才是海外建廠的必要條件。此外，赴日建廠是否有吸引力還要看是否有“客戶”、“資金”、“技術”。
如果TSMC赴日建廠，可以推測的“客戶”有索尼（用於堆疊式CIS的邏輯芯片）和當下供給不足的車載微控制器等產品。從一直以來的新聞報道以及電子Device產業新聞的採訪來看，TSMC的日本工廠應該是具備28納米一一16納米工藝、月產能為5萬一一6萬（300mm，由一期和二期的2萬一一3萬構成）。但是，僅僅生產用於CIS的邏輯芯片和車載微控制器似乎很難“填滿”每月5萬一一6萬的生產產能。
文章開頭還提到了作為合作方的豐田汽車和三菱電機等企業，據說豐田汽車未來將自行設計車載高端處理器、並委託給TSMC代工；未來，三菱電機在量產300mm晶圓的功率半導體之際，也會交給TSMC代工。但是，由於28納米一一16納米的工藝節點過於微縮化，無法用於功率半導體，因此TSMC就必須要籌備更多的工藝節點。
TSMC喊話：“希望擴大CIS客戶群”！
下面我們再把話題轉移到索尼和TSMC。
如果要“填滿”TSMC在日工廠的產能，或者TSMC要獲得新客戶，那麼較有吸引力的條件就是“不僅要代工索尼的CIS邏輯芯片，還要為索尼代工CIS Mater工藝”。對TSMC赴日而言，代工被評價為全球最高畫質的索尼的CIS Master工藝，是三個“吸引力”標籤中的“技術”。
就CIS Master工藝的代工而言，也不是什麼新鮮話題。每當CIS需求高漲、供給緊迫的時候，中國台灣等地在幾年前就多次出現了“TSMC為索尼代工CIS Master工藝”的新聞。實際上，一直以來（包括現在）兩家公司也都在為合作的可能性進行討論。
但是，兩家公司的合作能否實現，真的是十分微妙！如今索尼的一部分Master工藝交給中國台灣UMC的在日工廠一一USJC（United Semiconductor Japan）三重工廠代工。USJC三重工廠的前身是三重富士通半導體，UMC收購了富士通的工廠，因此可以想象對於當時的索尼而言有多麼困難：自己的合作夥伴突然轉為了一家大型Foundry！對於索尼而言，其先進的Master工藝技術是否還能像之前一樣公布給新的代工廠？
TSMC一直致力於擴大CIS代工業務，因此可以說客戶群中也有索尼的競爭對手。因為TSMC是豪威科技（Omnivision，CIS Fabless）的主要供應商。但是，如今豪威科技已經被中國廠家收購，因此CIS的供應鏈已經切換為以中國代工廠為主。由於代工廠的變化，因此TSMC將其旗下子公司VisEra（從事生產用於CIS的On Chip Color Filter）獨立、並賣掉了所持股份，VisEra在今年四月於中國台灣上市。
對於TSMC而言，赴日建廠的契機之一是希望擴大CIS的訂單（因為失去了CIS客戶），索尼和TSMC能夠達成共識呢？
Cu-Cu鏈接技術極具吸引力
TSMC關注的另一方面是索尼特有的技術一一Cu-Cu鏈接。如今，索尼將Cu-Cu鏈接技術用於貼合CIS芯片和邏輯芯片時的導通技術中。以前，需要凸點（Bump）來連接芯片，由於凸點（Bump）的尺寸需要達到50um左右，而隨着CIS的多像素化發展，如果想把凸點與針（Pin）數較多的邏輯芯片相結合的話，就很難再縮小芯片的尺寸。但是，Cu-Cu鏈接技術不是縮小凸點的尺寸，而是縮小節距（Pitch），因此，不需要在意芯片尺寸，就可以實現多像素化和邏輯芯片的高性能化。
對TSMC而言，相對CIS Mater工藝，Cu-Cu鏈接技術似乎更有吸引力。因為Cu-Cu鏈接技術可以將TSMC擅長的高端邏輯芯片與存儲芯片、其他邏輯芯片、功能區塊芯片以較小的節距（Pitch）連接起來，能夠獲得更高的性能，可以說對於近年來火熱研發的3D-IC技術而言是極其重要的技術。
Cu-Cu鏈接技術的通用性極高，且對索尼進一步提高CIS功能而言十分重要，因此，如上文所述，與CIS Master工藝一樣，對於索尼而言很難再交給外部廠商生產。
對於“Master工藝的微縮化”而言，索尼有優勢
當然，對於索尼而言，加深與TSMC的合作既有意義也有利益。如果將CIS Master工藝委託給TSMC生產，可以減輕索尼對微縮化技術的投資負擔。
在像素尺寸為0.8um的CIS量產方面，索尼全球領先，有效像素為4800萬的CIS已經商用，且提高了在智能手機方向的市佔率。但是，在0.7um的微縮化方面，索尼落後於競爭對手一一三星電子，且三星已經將1億800萬像素的CIS產品商品化。索尼也計劃今年秋季開始量產0.7um產品，未來當需要0.6um的情況下，可以利用TSMC的微縮化技術。從商品化速度和設備負擔來看，這一優勢對索尼而言有很大的吸引力。
不需要擔心“資金”
就三點中的“資金”而言，沒有必要擔心！
如果TSMC確定要在日本建廠，日本政府、經濟產業省即使動用所有的補助政策，也要支援一半的建廠費用。
TSMC已經接受了美國政府的邀請，在美國亞利桑那州建設5納米工藝的新工廠。計劃2024年開始運營。對於TSMC而言，美國有佔TSMC銷售額60%一一70%的優秀Fabless客戶。從這一點來看，TSMC就無法拒絕美國政府的邀請，而且，也不難想象的是美國政府應該也給TSMC在資金方面進行了多方支援。實際上，在TSMC的2021年4月一一6月的財報說明會上，當有提問提到美國政府的支援時，TSMC表示：“在美國國會上，獲得了諸多黨派的支持，十分樂觀”。
因此，日本無法提出“日本不進行資金支援”這樣的觀點。
兩家公司都各自建設自己的新工廠，是否合適？
之前，索尼表示已經向熊本縣菊陽町（熊本科技分公司所在地）申請了新的工廠用地，是有意建設新工廠的。此外，TSMC也在2021年4月一一6月的財報說明會上提出“不排除一切可能性，就在日本建設晶圓代工廠一事，我們正在盡職盡責地進行調查（Due Diligence Process）”，明確表示正在討論赴日建廠的事宜。
未來也可能會出現其他新奇的方案。甚至可能會出現“索尼正在計劃建設的熊本新工廠，其實是與TSMC的合資工廠”一一這樣的說法。此外，再加上上文中的豐田汽車、三菱電機等公司，很可能出現其他新方案。
但是，綜上所述，如果僅關注索尼和TSMC，“兩家公司合資在日本建廠”的可能性會很低！當年TSMC進入中國南京時，斷然拒絕了中國的“一般情況下，以與中國當地企業合資的形式建廠”的條件，以獨資的形式建設了南京工廠。以此來推測，TSMC赴日建廠的條件絕對不是“合資工廠”，就“日本政府、經濟產業省必須要為TSMC準備好客戶”這一觀點而言，不過是戲弄媒體的把戲罷了。
索尼、TSMC分別在日本建設新工廠，且繼續維持迄今為止的關係。此外，從現時間點來看，索尼在剛剛運營的長崎Tech Fab5工廠、即將建設的新工廠中獨自致力於CIS Master工藝的微縮化技術研發，且繼續僅將用於堆疊式CIS的邏輯芯片交給TSMC代工，似乎是更合適一些。
最後，再追加一句，即使TSMC赴日建廠，雖然日本的半導體供應鏈可以更穩固，但日本的半導體廠家並不會變得更強大。如果希望提高日本的半導體自給率，希望日本政府、經濟產業省對於未來建廠的日本半導體廠家給與相應的資金支援。
圍繞TSMC赴日建廠，雖然出現了各種各樣的報道，如上文TSMC在財報說明會上回答的一樣“目前處於討論階段”。為了繼續保持較高的稼動率、很好地運營工廠，存在諸多問題（如確保客戶），如今來看還需要時間才能得出具體結論。