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超大规模计算——拥有数万台服务器的大型数据中心——旨在实现大规模计算，通常用于大数据或云计算。随着人工智能 （AI） 继续推动全球计算需求的激增，一个关键问题正在出现：我们将如何为这一切提供动力？如果半导体行业掌握了部分答案呢？重新利用现有的棕地晶圆厂（已经配备了大量电力基础设施和变电站的制造设施）提供了一个引人注目的机会，但这真的可行吗？
为了满足对人工智能计算（训练和部署人工智能模型所需的大量硬件资源）的需求，美国半导体领域可能会向结合芯片制造、高性能计算和电源弹性的混合设施发展。人工智能的未来不仅取决于我们构建的芯片，还取决于我们在哪里以及如何为它们提供动力。本文探讨了棕地晶圆厂如何帮助满足我们在加速的人工智能时代对电力的永不满足的需求。

人工智能电力紧缩
人工智能已迅速成为 21 世纪的决定性技术力量。从生成式语言模型到自动驾驶汽车中的实时分析，这些应用程序既庞大又计算密集型。然而，在算法和神经网络的背后隐藏着一个经常被忽视但至关重要的问题——电力。
尽管数据中心很复杂，但它并不是效率的典范。在能源使用方面，大多数公司的运行效率约为 75%，冷却、电源转换和空闲服务器容量造成了重大损失。该行业在优化电力使用效率 （PUE） 方面取得了长足进步，但在超大规模领域，即使是轻微的低效率也会被放大。此外，电力不再是简单的公用事业费用，而是一种战略限制。随着电网拥塞、能源成本上升以及主要市场环境法规收紧，数据中心运营商正在寻求新颖的策略来减少碳足迹，同时保持人工智能应用程序的性能需求。

资料来源：Navitas，I.S.E.S. Power 会议，2025 年 4 月，

美国棕地半导体晶圆厂尚未开发的潜力 

2024 年第四季度，数据中心领域又占据了整个半导体市场的 4%，其份额从几年前的 14% 升至 38% 以上。2025 年第二季度，又将 4% 的半导体市场份额转移到了数据中心。数据中心收入完全由人工智能工作负载主导。

资料来源：半导体供应链中的涟漪和海啸，半导体商业情报，

2025年 5 月在这个等式中最被低估的资产之一可能位于一个完全不同的领域——半导体。更具体地说，棕地半导体晶圆厂，较旧的 200 毫米甚至一些 150 毫米晶圆厂——技术成熟的传统设施，并不处于先进芯片生产的最前沿。这些晶圆厂仍然拥有宝贵的现有、即用型基础设施，并且仍然处于高使用率。这些棕地通常配备强大的电网、大容量变电站、冷却系统和精心维护的洁净室环境。这种半导体制造能力能否与人工智能数据中心运营并行运行并包括人工智能数据中心运营？如果人工智能容量存在瓶颈，电力基础设施站点未充分利用，可以增加，或者棕地晶圆厂可能供应过剩，这将被浪费，我们可能会看到对未充分利用的晶圆厂进行改造或进一步建设电力基础设施的论据，例如数据中心。

在 2000 年代后期，我们确实看到了棕地晶圆厂向数据中心等替代用途的几次转换，以获得建立新数据中心所需的电力。首先发生的事件之一是 QTS 于 2010 年通过破产法院拍卖收购了位于弗吉尼亚州里士满郊外的奇梦达前场地。收购后，人们考虑将半导体 300 毫米晶圆厂与将 200 毫米晶圆厂转换为数据中心并行运行。未来的半导体用途可以通过垂直使用多层洁净室来适应该站点，就像当今亚洲大部分地区一样。经济衰退的宿醉不允许这一切实现。随后改建的数据中心园区成为里士满 1 号，这是该地区最大、连接最紧密的数据中心园区。该设施占地130万平方英尺（120,800平方米），为三栋建筑提供110MW的容量。2024 年 7 月，QTS 被确认为购买占地 620 英亩的数据中心园区的公司，用于仍在开发中的重大扩建项目（里士满 2 号和 3 号）。

棕地半导体晶圆厂尚未开发的潜力 

2024 年第四季度，数据中心领域又占据了整个半导体市场的 4%，其份额从几年前的 14% 升至 38% 以上。2025 年第二季度，又将 4% 的半导体市场份额转移到了数据中心。数据中心收入完全由人工智能工作负载主导。

2025年 6 月重新构想这些站点以实现同地或混合使用，为制造和计算的战略整合打开了大门。公司是否可以利用现有的电力和设施基础设施共存或改造棕地晶圆厂来托管人工智能服务器，而不是从头开始建造绿地数据中心？这将减少资本支出，加快部署时间，并实现芯片生产和数据处理之间的更紧密协调。

许多优点，但也有一些局限性

从财务角度来看，重复使用棕地晶圆厂的经济性是引人注目的。土地征用、许可和公用事业开发是建设新数据中心最昂贵和最耗时的方面之一。传统晶圆厂绕过了其中许多障碍。现有变电站、供水和交通连接的存在可以将开发时间表缩短数年，预算减少数千万美元。上市时间是另一个关键因素。在快速发展的人工智能领域，成为第一可以带来持久的竞争优势。能够快速建立计算能力的公司——无需等待多年建设项目——将能够更好地满足激增的客户需求并大规模部署人工智能功能。
重新利用棕地晶圆厂最令人信服的论据
之一是可持续性。改造现有设施符合循环经济和负责任资产利用的原则，而不是花费大量时间、金钱和精力拆除和净化旧场地并从头开始建造新场地——这一过程会产生大量废物和碳排放。这种方法还支持对可持续数据中心开发不断增长的需求。重新利用棕地晶圆厂将使这些公司能够在不影响性能的情况下减少对环境的影响。

当然，棕地晶圆厂模式并非没有挑战，远非如此。并非所有传统半导体站点都是一样的。有些可能需要进行重大补救才能满足现代运营或环境标准。还必须仔细评估分区法规、社区关系和当地能源网容量。晶圆厂和数据中心的分区通常不同，需要进行法律修改。此外，将半导体制造和数据中心运营整合到一个屋檐下将带来设施管理、网络安全和运营风险方面的复杂性。这些障碍需要传统上独立的业务职能部门之间进行仔细的规划和协作。

美国的超大规模格局
在数据中心基础设施、人工智能计算和云服务方面，美国在几个关键领域处于世界领先地位，但也面临着一定数量的挑战。

资料来源：国家可再生能源实验室 （NREL），

2025年呼吁行业和政府采取行动 

为了进一步探索这种模式的潜力，肯定需要跨部门的合作。半导体公司必须愿意探索其传统制造资产的新用途，数据中心运营商必须扩大其选址标准以考虑工业和制造设施。公共政策制定者必须制定激励措施，奖励可持续再开发和技术整合。联邦政府可以通过扩大 CHIPS 法案的资金来支持结合制造、计算和能源创新的混合设施，从而发挥催化作用。反过来，地方政府可以提供税收优惠、快速许可和劳动力发展计划来吸引这些投资。

美国拥有引领这种转变的独特机会。德克萨斯州、亚利桑那州、俄勒冈州和纽约州等州分布着数十家传统晶圆厂，基础设施是存在的——只需要重新构想。通过使产业政策与基础设施投资保持一致，联邦和州政府可以激励棕地晶圆厂作为混合人工智能中心的重建。《芯片和科学法案》等计划已经通过将资本引导到半导体制造领域奠定了基础。将这一愿景扩展到包括人工智能数据中心集成将使经济和战略效益成倍增加。

美国棕地晶圆厂位置地图 资料来源：ATREG， Inc.，

展望未来：更智能地建设，而不仅仅是更大

人工智能、半导体和能源战略的融合可能标志着我们对数字基础设施的看法的转折点。随着时间的推移，我们将无法再将芯片制造、数据处理和能源供应视为单独的孤岛。未来在于集成系统，这些系统不仅在技术上高效，而且在地理上具有战略性、经济上可行性和对环境负责。棕地半导体晶圆厂可能是代表这些优先事项一致性的催化剂。通过利用现有资源，该行业可以在不牺牲可持续性或安全性的情况下加速创新。随着人工智能重塑经济的各个部门，问题不在于我们是否能够满足其电力需求，而在于我们选择如何智能和创造性地做到这一点。

在人工智能时代，这场竞赛不仅仅是为了更快的芯片或更大的数据中心，而是为了更智能的基础设施。棕地半导体设施可以提供一个强大且未充分利用的杠杆来满足日益增长的人工智能计算需求，同时还能解决未来的能源、成本和可持续性挑战。通过连接芯片制造和超大规模计算领域，美国有机会为集成、有弹性和面向未来的数字基础设施制定全球标准。

关键词： 人工智能 半导体晶圆厂

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