TSMC สร้างโรงงานเกือบ 20 แห่ง ทำไมชิป AI ยังขาดตลาด

การที่ TSMC เร่งสร้างโรงงานผลิตชิป หรือแฟบ (fab) จำนวนมาก ไม่ได้หมายความว่าภาวะชิป AI ตึงตัวจะคลี่คลายทันที เพราะแฟบเป็นเพียงหนึ่งข้อในห่วงโซ่การผลิตเท่านั้น เซิร์ฟเวอร์ AI ต้องใช้ชิปตรรกะระดับแนวหน้า แพ็กเกจจิ้งขั้นสูงที่เชื่อมชิปเข้ากับหน่วยความจำ หน่วยความจำสมรรถนะสูง เครื่องมือการผลิตเฉพาะทาง ตลอดจนน้ำ ไฟฟ้า และแรงงานทักษะสูงที่จะสร้างและเดินเครื่องโรงงานได้จริง

กล่าวอย่างง่าย ๆ กำลังส่งมอบของทั้งระบบจะถูกกำหนดโดย “จุดที่ขยายช้าที่สุด” ไม่ใช่จำนวนโรงงานเพียงอย่างเดียว

สร้างโรงงานเป็นสถิติใหม่ แต่กำลังผลิตจริงต้องใช้เวลา

TSMC ระบุว่ากำลังก่อสร้างแฟบราว 20 แห่งทั่วโลก แบ่งเป็น 13 แห่งในไต้หวัน และ 5-6 แห่งในต่างประเทศ ขนาดของโครงการนี้มากกว่าระดับการก่อสร้างเดิมราว 4-5 เท่า แต่ความต้องการยังสูงกว่ากำลังการผลิตที่มีอยู่ โดยการขาดแคลนแรงงานก่อสร้างอย่างหนักเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการขยายตัวให้เร็วขึ้น 46

จุดสำคัญคือ ต้องแยกคำว่า โครงการที่กำลังก่อสร้าง ออกจาก ผลผลิตที่ผ่านการรับรองและพร้อมส่งให้ลูกค้า โรงงานใหม่ต้องสร้างเสร็จ ติดตั้งเครื่องมือ ปรับกระบวนการให้ได้ตามมาตรฐาน แล้วค่อยเพิ่มกำลังผลิตจนมีเสถียรภาพ หลังจากนั้น เวเฟอร์ยังต้องผ่านขั้นตอนแพ็กเกจจิ้ง และนำไปประกอบร่วมกับหน่วยความจำและชิ้นส่วนอื่น ๆ เป็นระบบ

คอขวดไม่ได้อยู่ที่การผลิตเวเฟอร์อย่างเดียว

ชิปเร่งการประมวลผลสำหรับ AI ไม่ได้พึ่งพาชิปตรรกะขั้นสูงเพียงชนิดเดียว เทคโนโลยี CoWoS ของ TSMC หรือ Chip on Wafer on Substrate เป็นแพ็กเกจจิ้งขั้นสูงที่ใช้แพร่หลายในชิป AI รวมถึงชิปที่ Nvidia ออกแบบ TSMC คาดว่ากำลังการผลิต CoWoS จะเติบโตในอัตราเฉลี่ยต่อปีมากกว่า 80% ระหว่างปี 2022-2027 ซึ่งสะท้อนทั้งความเร่งด่วนในการขยายกำลังผลิตและบทบาทที่สำคัญขึ้นของแพ็กเกจจิ้งต่อการจัดหาฮาร์ดแวร์ AI 43

ภาพรวมจึงเป็นปัญหากำลังผลิตทั้งห่วงโซ่ ได้แก่

• เวเฟอร์ชิปตรรกะ ต้องใช้แฟบระดับแนวหน้าและเครื่องมือผลิตที่มีความซับซ้อนสูง
• แพ็กเกจจิ้งขั้นสูง ต้องรวมชิปประมวลผลและหน่วยความจำเข้าด้วยกันในปริมาณมาก
• หน่วยความจำ ถูกดึงความต้องการเพิ่มขึ้นตามการสร้างดาต้าเซ็นเตอร์ AI ทำให้ซัพพลายเออร์ส่วนอื่นตึงตัวตามไปด้วย
• เครื่องจักร สาธารณูปโภค และแรงงาน ต้องพร้อมก่อนกำลังผลิตใหม่จะเดินเครื่องได้จริง

ดังนั้น แม้กำลังผลิตเวเฟอร์จะเพิ่มขึ้น การขาดแคลนที่แพ็กเกจจิ้งหรือหน่วยความจำก็ยังอาจจำกัดจำนวนระบบ AI สำเร็จรูปที่ส่งมอบได้

คนเก่ง แรงงานก่อสร้าง และโครงสร้างพื้นฐาน คือข้อจำกัดสำคัญ

ในรัฐแอริโซนา TSMC ระบุว่าต้องรับมือกับการขาดแคลนแรงงานก่อสร้าง ระหว่างขยายโรงงานในสหรัฐฯ 1 ส่วนไต้หวันก็มีข้อจำกัดในทิศทางเดียวกัน โดย ซี.ซี. เว่ย ประธาน TSMC ระบุว่าบุคลากรที่มีความสามารถคือสิ่งที่บริษัทขาดแคลนมากที่สุด และยังกังวลเรื่องความพร้อมของน้ำ อุตสาหกรรมชิปไต้หวันมักเรียกแรงกดดันนี้ว่า “การขาดแคลน 5 ด้าน” ได้แก่ น้ำ ไฟฟ้า แรงงาน ที่ดิน และบุคลากร 33

ข้อจำกัดเหล่านี้มีผลมาก เพราะการสร้างแฟบจำนวนมากพร้อมกันไม่ใช่งานที่เพิ่มคนแล้วเร่งได้อย่างไร้ขีดจำกัด แต่ละโครงการต้องแย่งชิงทีมก่อสร้างที่มีประสบการณ์ ผู้เชี่ยวชาญคลีนรูม วิศวกรกระบวนการ ทีมติดตั้งเครื่องมือ และกำลังผลิตของซัพพลายเออร์ อีกทั้ง TSMC ยังระบุว่าอุปสงค์ต่อเครื่องมือผลิตชิปขั้นสูงตึงตัวเช่นกัน ขณะที่บริษัทเร่งขยายกำลังผลิต 41

ศูนย์เกาสงช่วยให้รับรองเทคโนโลยีเร็วขึ้น ไม่ใช่เพิ่มเวเฟอร์ข้ามคืน

TSMC กำลังพัฒนาพื้นที่ 3 เฮกตาร์ในนิคมอุตสาหกรรมไป่ผู่ เมืองเกาสง เพื่อเร่งการทดสอบและรับรองวัสดุกับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ โครงการที่วางแผนไว้จะมีคลีนรูมขนาดเล็ก ห้องปฏิบัติการ และขีดความสามารถด้านการฝึกอบรมแพ็กเกจจิ้งขั้นสูง บริษัทระบุว่าโครงการนี้อาจเพิ่มประสิทธิภาพของการรับรองได้ 25-50% 535

ความหมายของโครงการนี้คือ วัสดุและอุปกรณ์จากซัพพลายเออร์ต้องผ่านการรับรองก่อนนำไปใช้ในสายการผลิตจำนวนมาก การทำขั้นตอนนี้ให้เร็วขึ้นช่วยลดความล่าช้าที่มักมองไม่เห็น ระหว่างวันที่เทคโนโลยีใหม่พร้อมใช้ในทางเทคนิค กับวันที่สามารถนำไปใช้ในไลน์ผลิตขนาดใหญ่ได้จริง

อย่างไรก็ดี นี่คือมาตรการเพิ่มประสิทธิภาพ ไม่ใช่สิ่งทดแทนการสร้างโรงงาน การจัดหาเครื่องมือ สาธารณูปโภค และแรงงานที่จำเป็นต่อการเพิ่มกำลังผลิตรวม

หน่วยความจำยังเป็นโจทย์แยกที่ AI ทำให้ตึงตัว

ผู้ผลิตหน่วยความจำกำลังขยายกำลังผลิตตามการลงทุนในดาต้าเซ็นเตอร์ AI แต่ผู้บริหารในอุตสาหกรรมเตือนว่าภาวะขาดแคลนอาจยืดเยื้ออีกหลายปี ชเว แท-วอน ประธาน SK Group กล่าวเมื่อเดือนมีนาคมว่าภาวะขาดแคลนเวเฟอร์อาจต่อเนื่องถึงราวปี 2030 และประเมินว่าอุปสงค์สูงกว่าอุปทานมากกว่า 20% โดยการสร้างกำลังผลิตเวเฟอร์เพิ่มต้องใช้เวลาอย่างน้อย 4-5 ปี 19

SK Group กำลังพิจารณาการลงทุนด้านหน่วยความจำในต่างประเทศเพิ่มเติม รวมถึงความเป็นไปได้ของโรงงานในญี่ปุ่น นอกจากนี้ยังเปิดทางเลือกเรื่องการผลิตร่วม การวิจัยและพัฒนาร่วม รวมถึงความร่วมมือด้านห่วงโซ่อุปทานกับ Kioxia ของญี่ปุ่น แต่ทั้งหมดนี้ยังอยู่ในขั้นพิจารณา ไม่ใช่คำมั่นเพิ่มกำลังผลิตที่ประกาศแล้ว 2024

ผลต่อไต้หวันและแนวโน้มอุตสาหกรรม

ข้อจำกัดด้านอุปทานกำลังหนุนรอบการเติบโตของรายได้อย่างมาก เจ้าหน้าที่อุตสาหกรรมระดับสูงที่ AFP อ้างถึงคาดว่าภาคเซมิคอนดักเตอร์ของไต้หวันจะทำรายได้เกือบ 3 แสนล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2026 เพิ่มขึ้นมากกว่า 40% จากปีก่อน 49

ในระดับโลก SEMI คาดว่ารายได้อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์อาจสูงกว่า 2 ล้านล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2030 จากความต้องการโครงสร้างพื้นฐาน AI ที่ใช้ชิปตรรกะขั้นสูง หน่วยความจำแบนด์วิดท์สูง หรือ HBM และ SSD สำหรับองค์กร 46

แต่ตัวเลขดังกล่าวเป็นการคาดการณ์เชิงบวก ไม่ใช่ข้อสรุปที่เกิดขึ้นแล้ว โดย TSMC เองประเมินเมื่อเดือนพฤษภาคม 2026 ว่าตลาดชิปโลกจะสูงกว่า 1.5 ล้านล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2030 43 ความแตกต่างระหว่างสองประมาณการตอกย้ำความไม่แน่นอนว่า ขนาดตลาดสุดท้ายจะขึ้นอยู่กับการลงทุนโครงสร้างพื้นฐาน AI ที่ต่อเนื่อง และความสามารถในการขยายแรงงานก่อสร้าง เครื่องจักร แพ็กเกจจิ้ง หน่วยความจำ ไฟฟ้า และน้ำให้ทันความต้องการ

สรุป: AI กำลังชนเพดานของระบบอุตสาหกรรมทั้งชุด

ภาวะชิป AI ตึงตัวไม่ได้แปลว่า TSMC สร้างโรงงานช้า หรือไม่ได้ลงทุนเพิ่ม แต่สะท้อนว่าอุปกรณ์ AI เป็นผลลัพธ์ของระบบอุตสาหกรรมที่ต้องเดินไปพร้อมกันหลายขั้นตอน การเพิ่มแฟบเป็นเรื่องจำเป็น แต่ช่องว่างระหว่างอุปสงค์กับอุปทานจะยังอยู่ จนกว่าแพ็กเกจจิ้งขั้นสูง หน่วยความจำ เครื่องมือ โครงสร้างพื้นฐาน และแรงงานเฉพาะทาง จะขยายตัวตามทันด้วย