湖南半导体能否成真……电力、用水、土地、人力全面检视【深度分析】

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By Global Team

一座工厂耗电相当于15座核电站,耗水量也接近一座城市的用水规模。

龙仁半导体集群也花了9年,仅解决供水就至少需要7年。

李在镕、崔泰源会长之所以没有提“何时”,原因就在这里。

[核心要点]

▶ 半导体工厂不是想建就能立刻建的设施。电力、供水、选址和人力这四项必须同时到位。

▶ 龙仁集群两家公司所需电力,估算相当于15座核电站的规模。一个工厂消耗的电和水,几乎等同于一座城市。

▶ 水也不是普通的水,而是要把杂质极限去除的“超纯水”。仅铺设专用管线就需要7到10年。

▶ 工厂不能单打独斗。材料、零部件、设备协力厂商和专业人才必须聚集在一起,这种集聚才会形成竞争力。

▶ 两位总裁没有明确投资时间点,被解读为在这些条件具备之前会保持谨慎。

龙仁半导体集群总投资360万亿韩元,将被培育为下一代全球半导体生产基地。
龙仁半导体集群总投资360万亿韩元,将被培育为下一代全球半导体生产基地。

两人都没有说出“何时”。29日在青瓦台国民报告会上,三星电子会长李在镕和SK集团会长崔泰源公布了湖南半导体投资计划,但并未承诺何时动工。

有的是条件,而不是时间。李会长只把光州称为“候选地”。崔会长则表示,要在具备选址、电力、供水和人力的地方建厂。这说明半导体工厂是极为挑剔的设施,不是想在任何土地上都能盖起来的建筑。

◆ 两位总裁为何没有敲定时间点

从发言细节看,谨慎之意十分明显。李会长具体提到了现有生产基地所在地区:HBM工厂集中在天安和温阳,机器人则将集中在龟尾。相反,对光州只用了“计划作为候选地”这样的说法,并以前提具备电力、供水、人力和基础设施等激励支持为条件。

崔会长的表述则更为谨慎。他先提到“龙仁集群花了9年时间”这一事实,随后解释半导体工厂需要大规模土地、电力、供水和人力,并表示将在被期待具备这些条件的西南地区投资约400万亿韩元。光州这个地名并未直接说出口。

财界一致将此解读为:提前宣布10至15年后才会发生的事情,本身就会给企业带来负担。一位财界人士就两位会长的发言表示:“一定是总部和实务团队连每一个词都反复斟酌后选出来的。”

核心可以概括为四个字:土地、电力、供水、人力。这些是决定半导体工厂命运的条件,缺一不可。两位总裁留白的时间点,其实填进去的正是这四项难题。

◆ 点亮一座城市的电,断一下就完了

先说电。半导体工厂被称为“吃电怪兽”,原因很简单。

工厂全年365天、每天24小时不停运转。内部的“洁净室”是连一粒灰尘都不能有的超净环境,温度和湿度必须精确维持。数千台设备不停工作,所需电力极其庞大。

半导体生产工艺是24小时稳定供电必不可少的典型高耗电产业。
半导体生产工艺是24小时稳定供电必不可少的典型高耗电产业。

更可怕的是停电。电哪怕只断一瞬间,正在制造的产品就得整批报废。半导体是在头发丝直径的几千分之一尺度上刻画电路的,只要工序中电力一波动,晶圆就会变成不良品。晶圆是刻制半导体的圆形硅片。损失一发生,金额往往就会一下子扩大到数百亿韩元。因此,稳定供电就是生命线。

从规模来看更是惊人。龙仁半导体集群在三星电子和SK海力士全部投产时,所需电力估算为15至16吉瓦(GW),相当于15座核电站的发电量。企划财政部则考虑分阶段扩建,预计最终需求约为10GW。即便如此,也依然是天文数字,相当于2024年韩国最大用电需求的六分之一。

问题在于,这些电从哪里来。首都圈仅靠自身发电无法承受,最终必须把东海岸的核电和火电,以及湖南的可再生能源送到首都圈。这就需要新铺设高压输电网、增加变电站,矛盾也由此出现。京畿道河南市就曾反对增设变电站,担心电磁波和噪音的居民反弹非常强烈。全国输电网也已接近饱和。

应急措施只能先在工厂内部处理。计划是在龙仁园区内建设一座1GW级热电联产电站,并把液化天然气(LNG)发电设施迁入,以短期供应电力。不过这只是权宜之计。可再生能源电力不足也是一大负担,因为全球客户要求“RE100”,也就是产品必须使用100%可再生能源生产。获取电力,已不仅是数量问题,还要看质量。

◆ 一滴脏水都不行的水

三星电子华城园区绿色中心内的生产用水回收设施。
三星电子华城园区绿色中心内的生产用水回收设施。

继电之后,是水。半导体和水密不可分。

这里使用的水不是普通自来水,而是被称为“超纯水”的水,也就是将杂质极限去除的水。几乎不剩矿物质,也几乎没有微生物,干净到甚至不能直接喝。由于半导体电路极其微细,水里哪怕混入一粒微尘,也可能成为不良品的原因。

用量最大的环节是清洗。刻写电路时,需要反复进行切削和清洗几十次,用超纯水冲洗掉切削后的残留物。抛光和切割等工艺也都要用水。一座工厂消耗的水量,甚至超过一座中小城市的生活用水。

数字更能说明问题。预计到2030年代中期,龙仁集群每天需要约100万吨水。政府决定到2034年前投入超过2万亿韩元,建设日供107万吨规模的供水设施。缺口部分则由SK海力士通过在忠州坝下游的南汉江另设取水口来补足。一位高级官员把这一计划形容为“把能用的方法都用上,勉强凑齐”的极限方案。

供水之所以困难,真正原因在于时间。要建设能引入如此巨大水量的专用管线和取水设施,至少需要7年,长则超过10年。如果选址改变,就得从规划、地方政府协商到流域调整全部重来。

围绕水路的利益冲突也不小。汉江上游的江原道和忠清北道对供水持保留态度,京畿东部的农村地区也并不愿意轻易配合。最终,方案还是朝着主要从八堂湖取水的方向推进。三星电子和SK海力士通过将用过的水进行净化再利用,把回收率提高到40%左右,以减轻负担。在这个时代,一滴水都能左右半导体竞争力。

◆ 土地和人,以及“必须聚在一起才活得下去”

2025年2月,京畿道龙仁市原三面SK海力士龙仁半导体集群建设现场。仅建设一座fab工厂就需要超过10万平方米的土地,必须具备电力、供水、物流和协力厂商共同入驻的大型工业用地。
2025年2月,京畿道龙仁市原三面SK海力士龙仁半导体集群建设现场。仅建设一座fab工厂就需要超过10万平方米的土地,必须具备电力、供水、物流和协力厂商共同入驻的大型工业用地。

第三是土地。半导体工厂体量巨大。仅建一座fab工厂,就需要超过10万平方米的土地,相当于14个足球场。龙仁国家产业园将以728万平方米的土地容纳6座工厂、3座发电站以及60多家协力企业。

选地也要花很长时间。审查和确定土地通常就需要5到7年。问题并不只是地要大,而是要能引来电和水、物流要通、而且人也能够在那里生活。满足所有条件的地块并不多见。

但工厂不能孤零零地存在。半导体不是单靠一家企业就能做出来的产品,材料、零部件和设备供应商像蛛网一样交织在一起,必须聚集在工厂附近才能顺利运转。设备一旦故障,就要立刻赶来修复;新材料也要快速供应。这种集中到一处的方式就叫“集聚”,也就是“集群”一词的来源。

集聚就是竞争力。西江大学经济学系教授许俊永指出:“关键在于在强力支持下,尽快建立自身生态系统并形成集聚效应。”然而,材料、零部件和设备企业对迁往地方仍然非常谨慎,因为其核心据点集中在首都圈和忠清地区。工厂迁走了,生态系统并不会自动跟过去。

超精密半导体工艺生产线和洁净室内部正在作业。贯穿生产、研发到设备管理的整个流程,都被视为速度竞争的核心因素。

最后是人,或许也是最难的条件。韩国半导体人才预计将从2021年的17万多人增至2031年的30万多人,但同一时期仍将短缺8万多人。大学每年培养出的半导体专业毕业生只有3000人左右,远远跟不上需求。

尤其是博士级研发人才更为稀缺,他们并不愿意离开首都圈。子女教育、医疗、文化等定居条件,都会成为阻碍。一位业界人士担心,如果强行分散生产基地,可能会导致人才流失和跳槽。要让一座工厂运转起来,必须有3000多名专家在当地扎根。

解决思路可以从海外借鉴。美国将生产基地分散到亚利桑那、得克萨斯和俄亥俄;台湾则以新竹为中心,扩大到台中和台南。随着单一工厂竞争转向供应链和生态系统竞争,这已成为一种策略。与其所有东西都堆在一处,不如按地区特点来培育产业。

政府也明确表示,湖南集群不是龙仁的替代,而是追加。若说龙仁是存储芯片生产的核心轴心,那么地方则负责尖端封装、AI半导体和设计等下一代领域。关键在于顺序。比起先下决心建厂,更应先准备好电、水和人。两位总裁留白的时间点,传达出的也正是这个信息。也就是:等条件成熟后,才真正动工。