埃隆·马斯克（Elon Musk）在公司年度股东大会上表示，他正考虑将特斯拉的部分芯片生产外包给英特尔代工厂（Intel Foundry），甚至计划建立公司自有的芯片生产体系。由于此类项目涉及极端复杂的工艺和巨额成本，马斯克可能是首位考虑建造完整半导体产线的大型企业高管。英伟达（Nvidia）首席执行官黄仁勋（Jensen Huang）已对马斯克的构想作出回应，指出这位特斯拉负责人可能低估了其中的挑战。
“我认为我们需要打造特斯拉太拉工厂（Tesla TeraFab），”马斯克表示，“这类似于台积电（TSMC）的超级晶圆厂（Gigafab），但规模要庞大得多。”台积电将月产能3万至10万片晶圆的厂区称为“超大晶圆厂（Megafab）”，而月产能超过10万片的则归类为“超级晶圆厂（Gigafab）”。所谓“太拉工厂”意味着产能远超10万片，这将使特斯拉转型为全球顶级芯片制造商之一。作为参照：台积电斥资1650亿美元在亚利桑那州建设的Fab 21综合体——包含六座晶圆厂、两座先进封装设施和一座研发中心——正致力于成为超级晶圆厂。显然，马斯克瞄准的是更为宏大的目标。
“建设先进芯片制造厂极其困难，”黄仁勋在台积电活动中强调，“这不仅是厂房建设，更涉及工程技术、科学原理以及台积电赖以生存的工艺艺术，所有这些都极具挑战性。”
作为拥有行业领先人工智能超级计算机的头部汽车制造商，特斯拉需要稳定供应高性能处理器来支撑其人工智能布局。该公司已使用数万颗英伟达GPU，在取消Dojo项目后，计划将AI5处理器同时用于汽车、机器人及数据中心。为确保充足供应，特斯拉计划向台积电和三星实施双源采购。马斯克还提及与英特尔合作生产芯片的可能性，但这面临挑战，因为英特尔目前缺乏车规级工艺技术。
“我一直在思考如何获得足够芯片，”马斯克在主题演讲中设问，“我对特斯拉的合作伙伴台积电和三星怀有崇高敬意，或许我们也会与英特尔开展合作。虽然尚未签署协议，但值得开启对话。”但他坚信从长远看，公司需要更多AI处理器，最终必须自建芯片产线，成为集成设备制造商（IDM）——这是连超威半导体（AMD）、富士通（Fujitsu）、国际商业机器公司（IBM）和松下（Panasonic）等老牌芯片设计企业近几十年来均已放弃的角色。
“即使按供应商最佳产能预测推算，仍然无法满足需求，”马斯克向观众坦言，“因此我认为必须建设特斯拉太拉工厂。这类似于台积电的超级晶圆厂但规模更大。除了自建巨型芯片工厂，我看不到其他能满足我们芯片需求量的方案。”
尖端芯片制造商需要投入数十亿美元开发制程工艺，另需数百亿美元建造月产能2万片晶圆的先进制程工厂。日本数十年来首家新建芯片企业Rapidus估算，为在2027年实现2纳米级芯片商业化生产，需总投资约320亿美元用于工艺研发和工厂建设。虽然这一雄心值得赞许，但在2020年代从零开始成为尖端制程芯片制造商是否可行仍有待观察。
全新制程技术的开发是极其复杂的多学科工程，当今从立项到量产至少需要5年。制程技术开发周期始于路径探索、材料研究、晶体管结构开发，继而通过无数TCAD模拟对新晶体管的掺杂、应变和漏电进行建模。Rapidus虽从IBM获授2纳米GAA晶体管结构技术，但也可从比利时微电子研究中心（imec）和法国原子能委员会电子信息技术研究所（CEA-Leti）等研发机构许可类似技术包。然而恰当的晶体管结构仅是起点。
完成晶体管技术开发后，工程师需要构建数千个紧密耦合的工艺步骤，划分为前段（FEOL）、中段（MOL）和后段（BEOL）模块——涵盖晶体管成型、互连和金属化。每个步骤都要求沉积、蚀刻、光刻和退火工艺达到原子级精度。为优化可制造性、均匀性、可靠性、缺陷率、功耗和性能，需要对每个步骤（包含数百甚至数千参数）进行调试，这要求团队具备数十年工程经验积累。
当各沉积、蚀刻、注入、光刻和退火步骤独立稳定后，工程师开始在测试晶圆上组合模块（如晶体管栅极堆叠和源/漏极），并通过调整工序序列和温度预算防止交叉污染或材料劣化。至此，定义技术节点的数百道工序序列——即工艺流程——才初具雏形。需要强调的是，这些集成方案无法从研发机构获得许可。
当器件性能、功耗和良率达到目标后，必须通过生成PDK、SPICE模型、经验证的标准单元库和IP核使制程具备设计可用性。与此同时，工程师开始在实际晶圆厂和生产线上实施制造工艺。这种设备参数设定同样是需要经验支撑的挑战，非资金所能轻易解决。
最终，晶圆厂必须在量产中实现高良率，这是需要大量资深工程师参与迭代优化的艰苦漫长过程。新入局者能否在短短五年内从零实现这一切？Rapidus将在2027年给出答案。
