芯片領(lǐng)域，為什么繞不開臺積電？

近日有外媒報道稱，英特爾正在與芯片制造商臺積電（TSMC）接洽，準(zhǔn)備將自己的芯片制造業(yè)務(wù)外包出去。

英特爾是芯片領(lǐng)域為數(shù)不多全產(chǎn)業(yè)鏈布局的企業(yè)（另外一家是三星），這次也要選擇臺積電代工了，蘋果、高通、華為等眾多企業(yè)，都選擇臺積電代工，它到底有什么秘訣？

  為什么是臺積電？

提起臺積電，大家都知道這是一家雄霸全球的半導(dǎo)體晶圓制造企業(yè)，雖然本身并不設(shè)計、生產(chǎn)或銷售自有品牌產(chǎn)品，誰都無法否認(rèn)臺積電在全世界專業(yè)集成電路制造服務(wù)領(lǐng)域的霸主地位。

縱觀全球市場，全球主流的晶圓代工廠卻沒有多少。雖然晶圓代工領(lǐng)域內(nèi)國內(nèi)也有做的不錯的企業(yè)，比如說中芯國際，但是大部分用戶都想象不到他們之間的差距究竟有多大。

技術(shù)領(lǐng)先

據(jù)專利數(shù)據(jù)提供商“IFI CLAIMS Patent Services”最新公布的“2020全球?qū)＠�企業(yè)50強(qiáng)”排行榜，臺積電以2,833項專利，排名第6。

比較19年全球?qū)＠�企業(yè)前50強(qiáng)數(shù)據(jù)，臺積電從第12名躍升至第6名，擠下蘋果及LG電子等科技大廠，2021年臺積電將持續(xù)優(yōu)異表現(xiàn)，備受外界關(guān)注。

（臺積電宣布啟動2nm工藝研發(fā)：預(yù)計2024年投產(chǎn)）

隨著7納米強(qiáng)效版技術(shù)的量產(chǎn)，以及5納米技術(shù)成功量產(chǎn)，臺積電研發(fā)組織持續(xù)推動技術(shù)創(chuàng)新以維持業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)地位。當(dāng)采用三維晶體管之第六代技術(shù)平臺的3納米技術(shù)進(jìn)入大家視線時，臺積電已開始開發(fā)領(lǐng)先半導(dǎo)體業(yè)界的2納米技術(shù)，同時針對2納米以下的技術(shù)進(jìn)行探索性研究。

掌握著最先進(jìn)芯片制造技術(shù)的臺積電，已經(jīng)正站在世界最尖端，是當(dāng)之無愧的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)無冕之王！

研發(fā)支出

2019年，臺積電研發(fā)支出29.6億美元，同比增長4%，創(chuàng)下歷史新高，臺積電研發(fā)人員數(shù)量增長了5%，達(dá)到了6534人。

在前六大芯片代工企業(yè)中，臺積電的研發(fā)資金投入總數(shù)是中芯國際、聯(lián)華電子、華虹半導(dǎo)體、高塔半導(dǎo)體和華潤微總和2.4倍，是行業(yè)平均值的12倍，從研發(fā)占比來看僅次于中芯國際的22%。

從研發(fā)人員來看，中芯國際有員工15795人，其中研發(fā)人員2530人，占比16.02%，而臺積電擁有員工51297人，其中研發(fā)人員6534人，占比12.7%，雖然從比例上來看中芯國際占比較大，但是從學(xué)歷來看，臺積電在所有主管與專業(yè)人員中，擁有碩士以上學(xué)歷的員工占八成以上，中芯國際只有20%左右。

（中芯國際員工學(xué)歷構(gòu)成）

不過從增長速度來看，中芯國際近兩年的成長是有目共睹的，近三年的研發(fā)投入分別為35.76億、44.71億、47.44億，占營收收入的比例分別為16.72%、19.42%及21.55%。

盈利能力

根據(jù)此前公布的2019年財報顯示，毛利率從2017年的50.62%下降到2019年的46.05%，近三年來臺積電的平均毛利在48%左右，毛利下降的原因是對于先進(jìn)制程的資金投入增加。

在整個行業(yè)中，臺積電的毛利率遙遙領(lǐng)先，2019年的整個行業(yè)前6大中除開臺積電，平均毛利率為21.53%，臺積電是這一數(shù)字的2倍有余。

而在疫情肆虐和中美摩擦日益嚴(yán)峻的2020，臺積電更是捷報頻頻。

臺積電發(fā)布了2020年度第四季度財報，其營收達(dá)126.8億元美元，同比增長13.97%；歸母利潤為50億美元，環(huán)比和同比分別增長4%、23%，均創(chuàng)下歷史記錄。

臺積電2020年全年營收達(dá)469.7億美元，同比增長 25.2%，凈利潤181.6億美元，同比增長50%。

而據(jù)最新的全球半導(dǎo)體企業(yè)排行，臺積電更是以4892.52億美元的市值高居榜首，增長率達(dá)70.57%。

可以說，臺積電的耀眼光芒，讓半導(dǎo)體業(yè)界其他企業(yè)的進(jìn)步，都顯得黯然失色。

半導(dǎo)體行業(yè)的開拓者

在臺積電之前基本是沒有晶圓代工這回事兒。

80年代以前，半導(dǎo)體行業(yè)以IDM大廠為主，所謂的IDM模式是指從設(shè)計、制造到封裝都一條龍包辦模式，早期半導(dǎo)體大廠如英特爾、德州儀器、IBM、東芝等都是IDM模式，芯片設(shè)計的投入動輒十億美金起步，芯片制造則只多不少，因此全球業(yè)內(nèi)，能玩轉(zhuǎn)半導(dǎo)體的就那么幾家，要么像美國的德州儀器和英特爾那樣起步非常早，不斷加高門檻；要么像日本的NEC等在政府的強(qiáng)大資金和政策扶植下取得突破。于是，半導(dǎo)體成了技術(shù)與資金雙密集型產(chǎn)業(yè)。

行業(yè)門檻高到業(yè)外人難以想象，后來者幾乎沒什么機(jī)會，只能跟著寡頭們混日子。這樣的背景下，張忠謀創(chuàng)立的臺積電讓半導(dǎo)體后來者們看到了曙光。

臺積電的晶圓代工簡單地說就是客戶只需要做設(shè)計臺積電來完成所有生產(chǎn)，這樣就很好的分?jǐn)偭孙L(fēng)險。

臺積電堅持不做設(shè)計，更不做產(chǎn)品，不與客戶形成競爭關(guān)系，這樣的模式降低了許多創(chuàng)新公司進(jìn)入行業(yè)的門檻，從此半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈由橫向整合逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪闭�合，變相催生出類似高通、博通這些IC設(shè)計巨頭。

“純晶圓代工”模式看起來是個很容易操作的主意，然而過程卻充滿了誘惑。

一款成熟的芯片設(shè)計價值是非常高的，如果FAB（晶圓代工）自己也在做類似的設(shè)計，如何保證FAB不借鑒客戶的設(shè)計呢？（用“偷”這個詞不太好聽）

如果FAB和客戶有競爭關(guān)系，又如何讓客戶覺得FAB絕對不會在產(chǎn)能上�；�樣呢？

臺積電之前，也并不是沒有半導(dǎo)體代工生產(chǎn)，但都不專業(yè)。而且對于掌握半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)的廠家而言，肯定要優(yōu)先保證自家產(chǎn)能，在此之外才會幫其他人代工。而且如果委托方是自身行業(yè)中的競爭對手，即使是愿意代工，恐怕也多加刁難，設(shè)下層層條款。而站在委托方角度，顯然也很難放心地把自己的核心技術(shù)交給競爭對手。

舉個最簡單的例子，早期蘋果的處理器是三星生產(chǎn)的，但蘋果同時也一直在默默的扶持臺積電，原因不外乎就是三星是蘋果的競爭對手，不值得信任。

同樣的華為基帶芯片做的要比Intel好，提出愿意提供芯片給沒蘋果，你看蘋果要了嗎？

所以，一些只具有設(shè)計能力的廠家一直期待有一家專業(yè)的芯片生產(chǎn)企業(yè)，能保護(hù)他們的設(shè)計與生產(chǎn)，而不是偷竊他們的技術(shù)或限制他們在市場上得到的競爭優(yōu)勢。

張忠謀做到了。而且他做得更加專業(yè)：他創(chuàng)辦的臺積電不生產(chǎn)任何自家芯片，而是完全依照客戶的需求來生產(chǎn)。后來張忠謀回憶道：“我在德州儀器工作25年，曾任半導(dǎo)體集團(tuán)總經(jīng)理，已經(jīng)做到“獨上高樓，望盡天涯路”。后來到臺灣，還要我辦一個半導(dǎo)體公司，我就覺得沒有路啊，已經(jīng)望盡了嘛，只好辟一條新路，也就是商業(yè)模式創(chuàng)新了。”

這個創(chuàng)新，不止創(chuàng)造出一個半導(dǎo)體代工制造產(chǎn)業(yè)，也細(xì)分出了一個專業(yè)的半導(dǎo)體設(shè)計產(chǎn)業(yè)。

一直以來，新興半導(dǎo)體公司很難同時擁有優(yōu)勢的設(shè)計與生產(chǎn)能力，但是現(xiàn)在依托臺積電出眾的工藝技術(shù)，他們可以放心地將生產(chǎn)這塊交由臺積電負(fù)責(zé)，而自己只需要專注設(shè)計就能夠與傳統(tǒng)大公司展開競爭。

像現(xiàn)在的高通、蘋果、華為海思、英偉達(dá)（早期AMD具備芯片生產(chǎn)能力，但后來將其出售為代工廠，即格芯。隨后，全盤將自家芯片生產(chǎn)外包）都是走的這條路線：專注于芯片設(shè)計，受益于臺積電的專業(yè)生產(chǎn)，迅速在市場上占據(jù)一席之地，乃至成為行業(yè)龍頭。

繞不開的臺積電

半導(dǎo)體芯片，現(xiàn)在已經(jīng)是這個世界能夠運轉(zhuǎn)的核心。手機(jī)芯片業(yè)只是其冰山一角，但是其對芯片的性能需求，已經(jīng)代表芯片業(yè)的最高技術(shù)水平。

更先進(jìn)的制程決定了單位面積芯片上二極管的數(shù)量，更多的二極管數(shù)量就意味著更強(qiáng)勁的性能，同時，因為芯片的計算和存儲是由電子在芯片上移動實現(xiàn)的，更小的二極管尺寸意味著電子執(zhí)行任務(wù)只需要移動更短的距離，也就對應(yīng)到更低的能耗，小尺寸、高性能和低能耗在手機(jī)這樣的主板面積和電池容量都非常有限的設(shè)備上格外關(guān)鍵。

顯而易見，而最先進(jìn)的制程正是掌握在臺積電手中。

這種情況下，客戶根本沒心情和你談價格，只想和你談產(chǎn)能，最好能把我產(chǎn)能包圓了，一粒也別賣給我的競爭對手。

所以在臺積電已經(jīng)量產(chǎn)的制程工藝中，5nm和7nm是最先進(jìn)的，也是產(chǎn)能最為緊張的，特別是5nm，自去年9月不能再給華為海思代工生產(chǎn)5nm制程芯片之后，幾大芯片廠商迅速填補(bǔ)了5nm產(chǎn)能的空缺，主要包括蘋果、高通、AMD、Nvidia和聯(lián)發(fā)科。

其中，蘋果對5nm制程的需求最為強(qiáng)烈，除了原本的A14、A14 X應(yīng)用處理器之外，用于MacBook的M1處理器也開始投片。預(yù)估蘋果今年第一季度可獲得臺積電4萬~4.5萬片的5nm制程產(chǎn)能，占據(jù)了臺積電全部5nm產(chǎn)能中高達(dá)八成的份額。

如今Intel可能將部分PC處理器交給臺積電以5nm工藝生產(chǎn)，臺積電的5nm工藝產(chǎn)能將因此出現(xiàn)產(chǎn)能不足的窘境，也可以說是“幸福的煩惱”。

結(jié)  語

“積土成山，風(fēng)雨興焉；積水成淵，蛟龍生焉”。臺積電能成為今天市值第一，占據(jù)代工半壁江山，造就一代半導(dǎo)體王國。這一路走來，臺積電以技術(shù)取勝，也見證許多競爭對手的起落，其背后是多種因素使然，或因為張忠謀的帶領(lǐng)，或因為敏銳的市場嗅覺，或因為多年高強(qiáng)度的研發(fā)投入，或因為對先進(jìn)封裝制程的追逐，總之，沒有偶然。

期待中國大陸能夠努力追趕半導(dǎo)體先進(jìn)制程技術(shù)，甚至能夠把重要組件光刻機(jī)研發(fā)好，雖然這是一個漫長且艱難的過程，但是這是制約國家發(fā)展的核心瓶頸問題，除了自我突破，沒有別的辦法。