人才短缺與文化衝突，半導體企業在美建晶圓廠大喊好難

近幾年來，美國藉由晶片法案的公布，要進一步振興美國本土半導體產業，其提供的資金補助，吸引了許多國際半導體大廠爭相前來美國本土投資興建半導體晶圓廠。然而，就在這片欣欣向榮景象的背後，美國半導體製造業也陸續暴露出諸多的問題。

根據安全與新興技術中心（CSET）的最新報告，美國的半導體晶圓廠廠建設速度是全球最慢的地區之一。CSET 調查了 1990 年至 2020 年間的晶圓廠建設情況，發現美國從開始建設到投產的平均時間為 736天，遠高於全球平均水準（682天），僅次於東南亞（781天）。相較之下，台灣的建廠時間為 654天，韓國為 620 天，而日本則僅為 584 天。

而基於以上的情況，加上許多的外在因素干擾，使得美國的新建半導體晶圓廠計畫頻繁的被延後完工時間，還有許多專案的進展變成了完工時間不確定的情況，再加上人才短缺嚴重，暴露出半導體晶圓廠完工後正常且持續的營運可能面臨問題。

台積電暪國人才與文化衝擊，延後亞利桑那州晶圓廠完工時間

晶圓代工龍頭台積電自 2020 年 5 月首次宣布赴美設廠以來，台積電已陸續規劃在美國亞利桑那州將建 3 座晶圓廠。但是，迄今 4 年過去，台積電的第一座晶圓廠至今尚未完工，比更完宣布投資設廠的日本熊本晶圓廠已經要進入量產的情況，時間上要落後

回顧台積電的美國建廠計畫，是在 2020 年 5 月 15 日正式宣布。而在美國聯邦政府和亞利桑那州的支持下，計劃在美國亞利桑那州建設和運營一座先進的半導體晶圓廠。對此，台積電在 2021~2029 年期間對該計畫的資本支出約為 120 億美元。當時宣布的消息是，工廠計劃於 2021 年開始建設，預計於 2024 年開始生產。但是，在 2024 年 4 月 8 日，台積電表示，亞利桑那州的第一座晶圓廠有望於2025年上半年開始採用 4 奈米製程技術進行生產，相較原本的計畫延遲了一年之久。

之後，2020 年 12 月 6 日，台積電宣布在亞利桑那州建設第二座晶圓廠，最初預計是在 2026 年生產 3 奈米製程技術，但是這座晶圓廠也已經宣布延期了。台積電表示，第二座晶圓廠除了之前宣布的 3奈米製程技術之外，還將利用下一代奈米片電晶體技術，生產世界上最先進的 2 奈米製程技術，並將於 2028 年開始生產。

再到 2024 年 4 月 8 日，台積電宣布，將根據美國的《晶片與科學法案》，美國政府將直接提供高達 66 億美元的資金補助，外加 50 億美元的貸款資金，針對亞利桑那州晶圓廠建設計畫進行補助，而台積電也將在亞利桑那州建造第三座晶圓廠。隨著第三座晶圓廠的興建，也將使得台積電在美國的累計投資高達 650 億美元，成為美國史上最大的外國直接投資計畫。第三座晶圓廠將採用 2 奈米或更先進的製程技術來生產晶片，並將於 2030 年開始量產。

不過，在當時建廠時有多麼滿腔熱血，現在的文化衝突就多麼讓人頭痛。據先前紐約時報的報導，包括高層在內的 12 名台積電員工表示，台灣管理人員與美國員工之間的文化衝突，導致雙方都感到沮喪。原因是台積電以其嚴格的工作條件而聞名，人們在半夜因緊急情況被叫去工作的情況並不罕見。但是在亞利桑那州，一些美國員工在工作態度與文化分歧，廠區內爆發了辭職潮。除此之外，當地員工還抱怨經常有不必要的會議。為解決這問題，台積電減少了會議的頻率和參加人數，試圖緩解緊張的局勢。但是，目前在亞利桑那州的台積電 2,200 名員工當中，仍有約一半是從台灣引進的。

獲得晶片法案最大金額補助，英特爾也宣布延後俄亥俄州晶圓廠完工時間

而不只是台積電，美國自家的半導體企業英特爾也宣布在美國多地建廠，包括在亞利桑那州、新墨西哥州、俄亥俄州和奧勒岡州都有新建晶圓廠和擴建晶圓廠的計畫，其未來五年的投資金額預計超過 1,000 億美元。

其中，在亞利桑那州，英特爾正在新建兩家先進半導體晶圓廠，預計每座晶圓廠將耗資 150 億至 200 億美元。在新墨西哥州，英特爾將在當地工廠斥資 35 億美元，進行先進半導體封裝技術的研發與產線建置，當中包括了 3D 封裝技術 Foveros。至於在俄亥俄州，英特爾將投資超過 200 億美元建造兩座新的半導體晶圓廠，這是該州歷史上最大的一筆民營部門投資。最後，在奧勒岡州，英特爾則是計劃斥資數十億美元，用以擴建和升級當地的晶圓廠。

針對各地的龐大投資，英特爾日前以市場環境挑戰，以及政府撥款緩慢等原因，在 2024 年 3 月 1 日英特爾告知俄亥俄州政府官員表示，在俄亥俄州的兩座半導體晶圓廠的量產時間將較原計畫至少延後兩年時間。也就是兩座半導體晶圓廠的量產時間要到 2026 年或 2027 年才能完工，之後再到 2027 年或 2028 年才能投入營運。目前，已經開工的俄亥俄州兩座半導體晶圓廠，英特爾表示，總投資金額達到 200 億美元，而目前英特爾已經投資了 15 億美元，加上先前簽訂合約的 30 億美元，總投資額為 45 億美元，占總投資額的四分之一。

三星 170 億美元投資德州泰勒市，但預期可能延後至 2026 年完工

而一直追趕台積電的韓國三星，在 2021 年期間也宣布，將在美國德州泰勒市建設一個先進
半導體生產聚落，其中包括兩座先進邏輯半導體晶圓廠，以及一座先進封裝工廠，投資至少 170 億美元，預計將在 2024 年下半年首先開始量產 4 奈米節點製程，這也是三星在美國有史以來最大的一筆投資。三星曾表示，自 1978 年開始在美國投資並營運晶圓廠以來，三星在美國的總投資金額超過 470 億美元。

然而，在 2024 年 4 月 15 日，美國商務部與三星簽署了一份不具約束力的初步條款備忘錄，將為三星提供 64 億美元的資金補貼，這將推動三星在該地區再投資 400 億美元之後， 4 月 30 日在三星的第一季財報會議上，三星則是表示，已將德州泰勒晶圓廠的量產時間，由 2024 年下半年，可能延遲到 2026 年。

工程人才與熟練建築工人短缺，成為美國興建晶圓廠隱憂

對於，企業在美國興建半導體晶圓廠都無法避免遭遇延遲完工日前的情況，研究表示，在美國興建半導體晶圓廠最大的挑戰是缺人。其中，包括兩類人才，一類是建築人才，另一類是營運晶圓廠所需的技術人員。因為麥肯錫的報告分析，20 多年來，美國從未大規模建設過半導體晶圓廠，而且國內很少有建築商具備完成這些專業計畫所需的經驗、能力和專業知識。除此之外，半導體企業還必須與多個產業的公司競爭各類建築工人，從土木專家到熟練機電技術人員等，加上美國本身的勞動力市場已經十分吃緊情況下，這就對半導體晶圓廠的建設造成了壓力。

此外，一旦晶圓廠建設完成，就要面臨晶圓廠技術人員的短缺問題。無論是本地的廠商，還是國外廠商的半導體晶圓廠，其所在地都相對集中，例如台積電和英特爾都在美國亞利桑那州建廠。而亞利桑那州和德州之所以吸引能投資，是因為它們已經擁有相對完整的晶圓廠生態系，而且當地政府歷來都提供補助措施，並幫助協調這一發展。其他如俄亥俄州、紐約州也都提供獎勵措施，以鼓勵晶圓廠的投資建設。其他提出吸引投資計畫的州還包括印第安那州、新墨西哥州、奧勒岡州、猶他州和佛吉尼亞州等。在晶圓廠的聚集的情況下，也使得人才競爭激烈發生。

麥肯錫的研究報告還指出，就目前所宣布，即將在美國的投資計畫來分析，其所需要的技術員工遠遠超過了目前可用的供應數量。尤其，到 2032 年之際，迅速擴張美國半導體產業中，包括公部門和民間投資總金額將超過 2,500 億美元，這將帶來超過 16 萬個工程和技術職缺，以及相關建築的額外職缺，這樣大量的人才需求，美國本土所能供應的遠遠趕不上這樣的數量。報告還表示，雖然近年來在晶片法案的帶動下，每年大約有 1,500 名工程師加入半導體產業。但是，這只占總體工程專業畢業生的3%。與此形成對比的是，預計到 2029 年半導體工程師的需求將達到 88,000 人，潛在的人才缺口由此可見一斑。

補人才短缺破網，美國強化長短期人才培育計畫

報告強調，如果沒有足夠的技術人員和工程師，工廠就無法滿負荷運轉，這也將使得半導體廠商的生產力下降，間接的造成其所生產的晶片價格上漲。對此，美國也開始了針對年輕人才的培養計畫，例如普渡大學牽頭開展由美國國防部資助的學術專案 SCALE，目的在培訓 22 所大學的學生成為半導體工程師、硬體設計師和製造專家。而三星奧斯汀半導體公司則是與泰勒獨立學區合作，為未來的職業發展培養寶貴技能，並為學生提供實習機會。記憶體大廠美光則是與美國 6 所、日本 5 所，合計 11 所大學合作，斥資 6,000 萬美元經費，計劃每年為 5,000 名學生提供無塵室體驗，進一步學習和記憶體相關的研究。

另外，密西根經濟發展公司 (MEDC) 則是投資 360 萬美元，用於促進半導體培訓和教育。該資金將分給底特律大都會區的四所高等教育機構，包括奧克蘭大學、密西根大學、沃什特瑙社區學院和韋恩州立大學等。還有，MEDC 還向密西根理工大學提供 83.8 萬美元透過微電子認證課程，擴大其半導體培訓和教育。

而在成其教育與人才培育之外，還有一些短期的技術人員培訓計畫。例如亞利桑那州馬里科帕社區學院區就藉由與英特爾和台積電的合作，計劃培訓 4,000 至 6,000 名技術人員。而奧勒岡州和華盛頓州也在支持與英特爾合作的波特蘭社區學院，對其半導體技術人員提供為期十天的帶薪培訓課程。

至於，密西根州則是向 SEMI 基金會提供了 150 萬美元，用於支援求職者透過註冊學員計畫來培育半導體人才。而格羅方德與哈德遜社區學院，以及紐約州立大學的合作，在紐約州馬爾他的製造基地提供約 18 個月的全職帶薪學員計畫，學員將接受在職培訓，並參加由紐約州立大學資助的課程。雖然這些短期人才培育計畫能夠解一時的燃眉之急。但是，半導體晶圓工廠仍然還需要大量的技術人才，因為這些技術的人才是維繫晶圓廠持續運作的關鍵。

根據麥肯錫的預估，考量到目前的成長率和預測需求，到 2029 年之際，半導體產業的潛在人才缺口，可能達到約 59,000 至 146,000 名。預測範圍的下限，則是代表了晶片法案辦公室對其支援該法案能完全實現的情況，而上限較高的數字，則是反映的是當法案或資金水準達不到預期，時可能出現的情況。這就可以了解，半導體廠商在美國本土設立晶圓廠之際，其接下來必須面臨的人才壓力。這也難怪各廠商對於在美國設立晶圓廠，大呼困難度高的情況了。

(首圖來源：台積電提供)