世界首富、特斯拉CEO埃隆·馬斯克向世界宣告了其迄今為止最具雄心的愿景之一——Terafab。

3月22日，馬斯克在美國得克薩斯州奧斯汀市舉辦了Terafab項(xiàng)目發(fā)布會(huì)，宣布正式啟動(dòng)由特斯拉、SpaceX與xAI聯(lián)合打造的Terafab項(xiàng)目，該項(xiàng)目為2納米晶圓廠制造項(xiàng)目，被視為馬斯克突破全球芯片供應(yīng)瓶頸的關(guān)鍵舉措。

這個(gè)被特斯拉稱為“有史以來規(guī)模最大的芯片制造工廠”，目標(biāo)直指每年生產(chǎn)1太瓦（TW）的AI算力芯片，并主要部署至太空。馬斯克稱，當(dāng)前全球AI算力年產(chǎn)量約20吉瓦，Terafab的年算力產(chǎn)能相當(dāng)于當(dāng)前前者的50倍。

特斯拉和SpaceX算力需求遠(yuǎn)超當(dāng)前供應(yīng)

Terafab的目標(biāo)之宏大，就連馬斯克本人在演講中也用“瘋狂”“物理極限”等詞匯來形容自己的計(jì)劃。

此舉背后，是全球芯片產(chǎn)能缺口的現(xiàn)實(shí)制約，更是馬斯克布局太空算力、推進(jìn)多行星文明的夙愿。在他的藍(lán)圖中，Terafab要優(yōu)先解決短期芯片斷供問題，支撐Optimus機(jī)器人量產(chǎn)與太空AI衛(wèi)星組網(wǎng)；中期依靠低成本太空算力，擴(kuò)大應(yīng)用場景、推高地球經(jīng)濟(jì)體量；而遠(yuǎn)期來看，則要依托月球基地完成算力躍遷，推動(dòng)人類成為多行星物種并邁向“銀河文明”。

兩座晶圓廠，史無前例的全流程閉環(huán)生產(chǎn)

為何一定要下場造芯片？在馬斯克看來，現(xiàn)有全球芯片產(chǎn)能根本無法匹配他未來的需求。

盡管馬斯克明確表示將要親口告知三星、臺(tái)積電、美光等現(xiàn)有供應(yīng)鏈廠商，會(huì)繼續(xù)采購芯片，且對(duì)現(xiàn)有供應(yīng)鏈表示感謝，但這些廠商的擴(kuò)產(chǎn)速度遠(yuǎn)無法滿足他的項(xiàng)目剛需，他直言“要么建成Terafab，要么我們將無芯片可用”。

馬斯克介紹，Terafab內(nèi)設(shè)兩個(gè)晶圓廠，每個(gè)晶圓廠專注一種芯片，并將實(shí)現(xiàn)全流程閉環(huán)生產(chǎn)。

值得一提的是，Terafab將打破全球現(xiàn)有芯片制造的分工模式，將光刻掩膜、芯片制造、封裝測(cè)試全鏈條集中在單一廠區(qū)內(nèi)，形成“制作掩膜—芯片制造—測(cè)試—優(yōu)化掩膜—再制造”的極速迭代閉環(huán)。

馬斯克透露，全球目前尚無任何廠區(qū)能將邏輯、存儲(chǔ)、封裝、測(cè)試、光刻掩膜等全部放在一起，實(shí)現(xiàn)這一全流程一體化布局，其迭代速度較常規(guī)產(chǎn)線高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，可支撐算力芯片的極限工藝試驗(yàn)與新物理方向研發(fā)。

“我們不光以傳統(tǒng)方式生產(chǎn)算力芯片，我認(rèn)為，有一些非常有趣的新的物理方向是可行的。假以時(shí)日我們一定會(huì)成功。我們將真正把算力芯片推向物理極限?！瘪R斯克補(bǔ)充說。

應(yīng)用方面，他介紹，工廠的兩個(gè)晶圓廠分工明確，聚焦兩類芯片量產(chǎn)，精準(zhǔn)匹配不同場景需求。

馬斯克計(jì)劃生產(chǎn)多種芯片

第一類為邊緣端推理優(yōu)化芯片，主要搭載于Optimus人形機(jī)器人與特斯拉自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，其中機(jī)器人市場為核心需求。馬斯克預(yù)判，全球汽車年產(chǎn)能約1億輛，未來人形機(jī)器人年產(chǎn)能將達(dá)10億至100億臺(tái)，需求量為汽車的10至100倍，特斯拉目標(biāo)是占據(jù)其中非常大的份額，這類芯片也將隨之?dāng)U大產(chǎn)能。

第二類為太空高功率定制芯片，專門適配太空極端環(huán)境，部署于SpaceX的軌道AI數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。太空存在高能離子、光子、電子積累等輻射問題，芯片抗干擾、抗老化、抗輻射指標(biāo)高于地面產(chǎn)品；同時(shí)為縮減太空散熱器的載荷重量，芯片運(yùn)行溫度將略高于地面常規(guī)芯片，工藝參數(shù)與容錯(cuò)標(biāo)準(zhǔn)均為專項(xiàng)定制。

算力部署轉(zhuǎn)向太空，預(yù)期2至3年內(nèi)成本就將低于地面

Terafab的布局重心放在太空，核心源于馬斯克認(rèn)為地球能源與算力有天然局限。

他展示的數(shù)據(jù)顯示，地球僅接收太陽總能量的五億分之一，太陽占太陽系總質(zhì)量的99.8%，全人類年度電力總產(chǎn)量，僅相當(dāng)于太陽總能量的萬億分之一，即便人類能源規(guī)模提升100萬倍，也僅能觸及太陽能量的百萬分之一，地球算力擴(kuò)容存在不可突破的天花板。

而太空部署算力則具備顯著量化優(yōu)勢(shì)：太空無大氣衰減、無晝夜季節(jié)交替，衛(wèi)星始終正對(duì)太陽，太陽能獲取效率為地面5倍以上，無需配套大規(guī)模儲(chǔ)能電池；太空太陽能板無需厚重的玻璃與框架抵御極端天氣，硬件成本更低；反觀地球，優(yōu)質(zhì)算力部署場地日益稀缺，擴(kuò)容成本持續(xù)攀升，而太空可實(shí)現(xiàn)無限擴(kuò)容，且規(guī)模越大單位成本越低。

馬斯克預(yù)判，在2至3年內(nèi)，太空AI算力部署成本將低于地面，“一旦入軌成本降下來，把AI算力放到太空就變得幾乎是顯而易見的極其劃算。而且隨著規(guī)模擴(kuò)大，太空會(huì)越來越便宜，越來越容易；而在地面，隨著越來越多的算力部署，空間位置也越來越少。”

因此他認(rèn)為，算力分配也將按場景拆分，受電力供給限制，地球每年僅部署100至200吉瓦算力（約占總產(chǎn)能20%），剩余太瓦級(jí)主力算力（約占總產(chǎn)能的80%）全部送入軌道。

“要達(dá)到每年一太瓦的算力，按每噸100千瓦計(jì)算，我們大約需要每年向軌道運(yùn)送1000萬噸載荷。我們有信心可以做到這一點(diǎn)，不需要任何新的物理規(guī)律，這并不是一件不可能的任務(wù)。我相信SpaceX能做到每年將1000萬噸送入軌道。”馬斯克表示。

規(guī)劃不止1太瓦，月球基地瞄準(zhǔn)千倍算力擴(kuò)容

Terafab并非馬斯克的終極目標(biāo)。

馬斯克還公布遠(yuǎn)期規(guī)劃，稱將通過在月球建造電磁質(zhì)量驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)算力千倍擴(kuò)容。他認(rèn)為，月球無大氣、重力僅為地球六分之一，無需火箭發(fā)射，可通過驅(qū)動(dòng)器將載荷直接加速至逃逸速度，算力規(guī)模將在1太瓦基礎(chǔ)上提升1000倍（即拍瓦級(jí)），大幅壓低深空部署成本。

馬斯克展示的月球電磁質(zhì)量驅(qū)動(dòng)器視頻截圖

“我真的很希望自己能活著見證月球質(zhì)量驅(qū)動(dòng)器的建成，那將極其壯觀。”馬斯克說道。

在他看來，這一規(guī)劃對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)與產(chǎn)能增量清晰可見：月球驅(qū)動(dòng)器落地后，人類可利用太陽能量的百萬分之一，這一能量規(guī)模有望帶動(dòng)地球經(jīng)濟(jì)體量擴(kuò)張100萬倍，“然后我們繼續(xù)向其他行星、向其他恒星拓展，創(chuàng)造一個(gè)我能想象的最激動(dòng)人心的未來”。

馬斯克展望，“我們飛越月球、飛越火星、航行穿過土星環(huán)。想象一下，如果你能買到一張飛往土星的船票，甚至說未來去土星可能根本不用買票，而是免費(fèi)旅行。這聽起來很瘋狂，但如果經(jīng)濟(jì)體量可以增長到當(dāng)前的100萬倍，你的任何需求幾乎都能被滿足?！?/p>

馬斯克展望未來人類將達(dá)到“驚人富足”

威脅臺(tái)積電？分析人士稱仍面臨良率等大量難題

Terafab項(xiàng)目的橫空出世在半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)引發(fā)高度關(guān)注，甚至引發(fā)了人們對(duì)代工巨頭臺(tái)積電可能承壓的擔(dān)憂。

不過分析師認(rèn)為，該計(jì)劃可能面臨巨大的技術(shù)、財(cái)務(wù)和結(jié)構(gòu)性障礙。

從零開始建造一座晶圓廠被廣泛認(rèn)為是現(xiàn)代工業(yè)中最具挑戰(zhàn)性的工程之一。摩根士丹利分析師將這項(xiàng)工作形容為“艱巨的任務(wù)”，并指出此類項(xiàng)目可能耗資超過200億美元，且需要數(shù)年才能完成。

半導(dǎo)體行業(yè)高度專業(yè)化，像英偉達(dá)這樣的無晶圓廠的設(shè)計(jì)公司和專業(yè)代工廠之間存在著涇渭分明的界限。而馬斯克提出將整合邏輯、存儲(chǔ)和先進(jìn)封裝技術(shù)，與數(shù)十年來行業(yè)專業(yè)化發(fā)展的趨勢(shì)背道而馳。

芯片制造不僅需要資金，還需要多年大規(guī)模生產(chǎn)積累的深厚工藝技術(shù)。

有業(yè)內(nèi)人士表示，以2納米先進(jìn)制程為起點(diǎn)進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)的難度極高，建廠甚至還算不上是最大的挑戰(zhàn)，良率控制才是馬斯克最終要面臨的難題。良率取決于穩(wěn)定的需求和持續(xù)的迭代，即使是成熟的企業(yè)也難以維持極高的良率水平。

此外，Terafab還面臨著多方面的結(jié)構(gòu)性問題。例如在設(shè)備供應(yīng)方面，有外媒指出，先進(jìn)的極紫外光刻系統(tǒng)依賴少數(shù)幾家供應(yīng)商，交付周期長、采購成本高昂。人才同樣是一大瓶頸。美國在半導(dǎo)體工程人才儲(chǔ)備、晶圓廠建設(shè)經(jīng)驗(yàn)與供應(yīng)鏈成熟度上，仍落后于亞洲。

不過也有分析稱，若馬斯克從封裝、供應(yīng)鏈整合切入，并與三星、英特爾等合作，長期來看仍有可能改寫全球芯片產(chǎn)業(yè)格局。