Mengapa pembinaan hampir 20 fab TSMC masih belum cukup untuk meredakan kekurangan cip AI

Permintaan cip untuk kecerdasan buatan (AI) sedang meningkat lebih pantas daripada keupayaan industri menambah kapasiti. Sebabnya, AI bukan sekadar memerlukan lebih banyak wafer cip logik termaju. Setiap pemecut AI juga bergantung pada pembungkusan lanjutan CoWoS (Chip on Wafer on Substrate), memori berjalur lebar tinggi seperti HBM, peralatan pembuatan khusus, serta bekalan elektrik dan air yang kukuh. Jika satu bahagian ini sempit, keseluruhan sistem pengkomputeran AI tetap tidak dapat dihantar dalam jumlah yang mencukupi. 5

Lebih banyak fab tidak memberi kesan serta-merta

TSMC memang sedang menjalankan pembinaan pada skala luar biasa — kira-kira 20 fab, termasuk 13 di Taiwan dan lima hingga enam di luar negara. Namun, projek-projek itu disiapkan dan mula beroperasi secara berperingkat selama beberapa tahun, bukannya serentak.

Tambahan pula, wafer daripada fab hanyalah permulaan. Cip AI perlu dipadankan dengan memori dan disepadukan melalui proses pembungkusan yang sangat tepat. CoWoS, misalnya, ialah teknologi penting untuk cip AI termasuk cip rekaan Nvidia, dan TSMC menjangkakan kadar pertumbuhan tahunan terkumpul kapasiti CoWoS melebihi 80% antara 2022 hingga 2027. Pertumbuhan itu besar, tetapi tidak bermakna kekangan akan hilang serta-merta. 4

Titik sempit sebenar: pembungkusan dan memori

CoWoS sukar diperluas kerana prosesnya sensitif terhadap ketepatan dan hasil pengeluaran (yield). Ia menghubungkan cip logik dengan memori dalam satu pakej berprestasi tinggi; masalah kecil pada proses boleh menjejaskan jumlah unit yang boleh digunakan.

Pada masa sama, pusat data AI menggunakan memori berprestasi tinggi dalam jumlah yang meningkat mendadak. Pengerusi SK Group, Chey Tae-won, berkata bekalan wafer industri ketinggalan lebih 20% daripada permintaan dan kapasiti baharu memerlukan sekurang-kurangnya empat hingga lima tahun untuk dibina. Beliau menjangkakan kekurangan semasa boleh berterusan sehingga sekitar 2030. 5

Pembinaan fizikal juga berdepan had tenaga kerja dan utiliti

Menambah fab bukan sekadar soal peruntukan modal. TSMC sendiri mengakui kekurangan pekerja pembinaan sebagai cabaran bagi pengembangan di Arizona. Di tapak itu, fab kedua sedang bersedia menerima peralatan, fab ketiga sedang dibina, manakala kerja persediaan untuk fab keempat dan kemudahan pembungkusan lanjutan pertama telah bermula. 2

Di Taiwan pula, TSMC menekankan bahawa kekurangan bakat merupakan isu paling besar, di samping kebimbangan tentang bekalan air. Industri semikonduktor tempatan turut lama berdepan apa yang sering dirujuk sebagai lima kekurangan: air, tenaga, buruh, tanah dan bakat. Apabila banyak projek fab berjalan serentak, persaingan untuk mendapatkan kru pembinaan, jurutera, pembekal, elektrik dan tapak perindustrian menjadi lebih sengit. 1

AI membantu operasi kilang, tetapi bukan pengganti kapasiti baharu

TSMC boleh menggunakan AI untuk memperkemas kawalan proses, penggunaan peralatan, pengesanan kecacatan, pembelajaran hasil dan penjadualan kilang. Langkah ini boleh meningkatkan output yang benar-benar boleh dijual daripada mesin sedia ada.

Namun, peningkatan produktiviti tidak menggantikan keperluan fizikal untuk membina fab, memasang peralatan, melatih pekerja dan meluluskan kapasiti baharu bagi wafer, memori serta pembungkusan. Dalam erti kata lain, AI boleh membantu kilang beroperasi lebih cekap, tetapi tidak boleh mempercepat semua kerja pembinaan dan kelayakan teknikal yang mengambil masa bertahun-tahun.

Pelaburan memori baharu masih di peringkat pertimbangan

SK Group sedang menilai pengembangan kapasiti memori di luar negara, termasuk kemungkinan kilang baharu di Jepun. Kumpulan itu juga membuka ruang untuk kerjasama pengeluaran bersama dan penyelidikan serta pembangunan dengan pembuat NAND Jepun, Kioxia. Namun, pilihan tersebut masih dalam semakan dan belum merupakan komitmen pelaburan yang diumumkan. 9

Pasaran besar, tetapi ramalan bukan kepastian

SEMI mengunjurkan pasaran semikonduktor global boleh melepasi AS$2 trilion menjelang 2030, didorong oleh infrastruktur AI, cip logik termaju, HBM dan pemacu keadaan pepejal perusahaan. 10

Itu ialah unjuran industri, bukan jaminan. TSMC sebelum ini mengunjurkan pasaran global melebihi AS$1.5 trilion pada 2030, menunjukkan betapa sensitifnya angka jangka panjang terhadap permintaan AI, harga cip dan kelajuan industri menghapuskan kekangan pada wafer, memori, pembungkusan, tenaga serta tenaga kerja. 4

Kesimpulannya: pembinaan hampir 20 fab oleh TSMC sangat penting untuk menambah bekalan, tetapi ia tidak dapat menyelesaikan kekurangan global dengan sendirinya. Kapasiti hanya benar-benar bertambah apabila semua pautan — wafer, memori, pembungkusan, peralatan, utiliti dan tenaga kerja mahir — berkembang pada kadar yang sepadan.