半導體之晶圓江湖|全球晶圓寡頭之台積電:謀時而動,順勢稱王
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日期:2021年6月25日 下午8:14作者:一枝 編輯:lala
半導體之晶圓江湖|全球晶圓寡頭之台積電:謀時而動,順勢稱王

小小的一個晶圓,為何能在芯片市場中擁有「牽一發而動全身」之勢,兩者之間的關係是什麽?另外,晶圓代工全球市場中,為何台積電和聯電等國際大廠話語權如此之前高,而作為芯片需求大國的中國,為何沒有一家企業與其抗衡呢……

針對上述問題,財華社將以【半導體之晶圓江湖】為專題,採用通俗易懂的寫作手法,帶領長期關注及支持財華社、財華社子欄目「港股解碼」的讀者及朋友們,共同考究「晶圓江湖」,讓各位的投資及認知更上一層樓。

目前,【半導體之晶圓江湖】之專題進入第二階段企業篇。本篇主要分享晶圓代工全球市場中,寡頭台積電的一騎絕塵之路。

台積電之張忠謀:「謀」時而動

說到阿里巴巴就會想起馬雲,說到京東就會想起劉強東,說到福耀玻璃就想起曹德旺,說到華為就會想起任正非,說到聯想就想起柳傳志……而說到台積電自然而然就會想起——張忠謀。

圖:張忠謀圖源:百度百科

與普通人相比,張忠謀一生可謂是一路開掛高走。

1949年,18歲的張忠謀進入美國哈佛大學,全校1,000多位新生,他是唯一的中國人。然而,次年張忠謀不知何故轉學到另一所高校麻省理工學院,專攻機械工程。

4年後,張忠謀獲得麻省理工學院機械係碩士學位的同時,成為波士頓一家電器公司Sylva-nia(希凡尼亞)半導體部門工程師,就此開啓了半導體的生涯。

工作了3年之後的張忠謀,不管在行業經驗及知識儲備都上了一個台階,需要一個實力更加強勁的平台,給予其才能的釋放。

1958年,27歲的張忠謀來到德州,進入德州儀器(TexasInstruments),為德州儀器第一個中國員工。值得注意的是,進入德州儀器之後,張忠謀不忘進一步提升自己的技能包,開始為攻讀博士學位而努力著,並成功於1964年獲美國斯坦福大學電機係博士學位。

圖:德州儀器TexasInstruments)圖源:百度圖庫

在德州儀器工作期間里,張忠謀因出眾的能力及專業功底,獲得公司管理層的信任。短短7年時間里,張忠謀從工程師直接一路升至公司的第三手資深副總裁的位置。此時,德州儀器已成為世界第一,在全球有6萬員工。

與昔日落寞的行業巨頭一樣,成為世界第一德州儀器,在創新及新領域佈局方面,決策飄忽不定,殺伐不再果斷,一心只想坐穩賺錢。

此時,身處高位的張忠謀認為德州儀器應該把更多精力與金錢投入到半導體研發上,而不是消費電子產品,但掌控權及話語權注定不再自己身上,對公司發展方向不滿又無力改變。

於是乎,1985年,已經55歲的張忠謀,毅然決然的辭職回到了中國台灣,準備籌建屬於自己的半導體公司。這公司就叫做「台灣積體電路製造公司」,其中「積體電路」就是「集成電路」的意思。

圖源:百度圖庫

在德州儀器27年的職業生涯里,讓張忠謀擁有高瞻遠矚的戰略眼光。

張忠謀認為,未來的芯片產業必定是要實現分工的,而這其中,晶圓製造這一環節不但市場前景廣闊,而且更適合從零介入。

於是,張忠謀選擇謀勢而動,台積電就要專門做晶圓製造的代工,而且未來一定要成為世界級的晶圓代工工廠。

看似小小的晶圓片,實則包羅萬象,内有乾坤,需要集技術、人才及資本為一體才能運作得起來。

從零開始做的台積電,就被卡在資本這一環節。據了解,為了給台積電創立尋求第一筆風險投資用來建設廠房和採購設備,張忠謀親自給美國、日本的十多家半導體企業寫信。但是,包括索尼、三菱在内的大多數半導體公司都拒絕了,其原因都是認為單一的晶圓製造生意行不通。

然而,歷史總是驚人地相似。行業龍頭的崛起過程中,面對初創期資本困境,都有資本及時援助纾困。

馬雲的阿里巴巴遇上了軟銀,騰訊遇上了香港盈科和IDG,而張忠謀的台積電則遇上中國台灣政府及荷蘭皇家飛利浦。

據了解,幾經輾轉努力之後,台積電依靠中國台灣政府和荷蘭皇家飛利浦的兩筆資金,以及一些民間資本共計13.775億新台幣正式成立。

台積電成立的幾年時間里,依託張忠謀在半導體行業的名聲及人脈成功獲得英特爾的認證,並獲得訂單。

彼時,獲得世界頂級芯片大廠英特爾信任,就意味著獲得行業最高認可。消息傳出,在整個半導體行業形成了示範效應,主動來找台積電的半導體設計公司也多了起來。至此,台積電在晶圓代工領域開始站穩腳跟。

台積電:謀勢而動,乘勢而上

步入90年代,正如張忠謀預料的一樣,集成電路產業景氣度不斷提升,網絡芯片、圖形處理、Wi-Fi芯片設計等新興領域半導體公司如雨後春筍般不斷冒出,晶圓製造這一環節增量空間不斷被放大。

在此背景之下,台積電順勢而上,陸續在美國加州、荷蘭阿姆斯特丹等地設立分公司,從而能更深入地了解客戶需求的同時,獲得更多訂單,將自身的晶圓代工業務規模逐步壯大。

與此同時,為了進一步擴大產能及滿足更多需求,張忠謀將台積電推上了資本市場。台積電先於1994年在台灣上市,僅時隔3年又在美國紐交所上市。

在登陸資本市場期間内,台積電的大單一個接一個。例如1998年,英偉達同台積電達成戰略合作,將所有的圖形加速顯卡直接交給台積電來生產。

不僅如此,實現「台+美」兩大融資平台的台積電,迎來歷史的轉折點。在傳統半導體廠商因成本壓力且開始被迫分離出自己的晶圓製造業務,專心搞設計之際,借助資本力量的台積電如虎添翼,開始收購整合行業資源及技術。

2000年,台積電收購世大,而通過此次收購,壓倒了台聯店,確立了其老大的位置;Atmel分别於2007~2009年將其英國、德國等地的晶圓廠出售給包括台積電在内的買家;2009年,IDT與台積電合作進行晶圓生產,旗下晶圓廠逐步關閉或尋求出售。

在台積電通過「買買買」整合業内資源及產能壯大自身實力的形勢下,傳統半導體廠商退出晶圓製造業務。2008年,AMD收購ATI等大規模支出,AMD將晶圓廠賣給了阿佈紮比的ATIC;2014年,IBM將旗下晶圓廠出售給格羅方德,並給予15億美元補貼;2017年至2018年,富士通分别將8寸線和12寸線出售給安森美和聯電;2017年,Cypress出售位於美國明尼蘇達佈盧明頓(Bloomington)的晶圓廠。

在台積電壯大的過程中,不斷通過大手筆資金用於新技術研發和人才的培育,以築高自身在工藝技術、良率控制和封裝測試等領域的護城河,同時大幅降低了半導體公司採用新設計的門檻和研發成本,進而推動全球集成電路快速的發展。

例如,2001年不惜重金挖來3D晶體管技術(FinFET和FDSOI)的主要發明人胡正明,任公司CTO。3D晶體管技術這項技術,簡單講是把晶體管排佈方式從原來的平鋪改為立體堆疊,使得單位面積内能容納的晶體管數量更高。而一枚芯片的晶體管越多,一般認為它的計算性能就越強大。

在胡正明擔任台積電CTO的三年多時間里,台積電加速消化這一新技術,並在量產過程中不斷嘗試,終於在2013年率先將16納米FinFET工藝投入風險生產(riskproduction),比三星電子旗下晶圓代工部門領先了差不多兩年時間。

而這些新技術的問世,又很快應用於電子產品上。例如,蘋果在2015年推出的iPhone6S。據了解, 蘋果iPhone6s搭載兩種處理器,一種是三星14nm工藝製程生產的A9處理器芯片;另一種則是台積電16nm工藝製程生產的A9。據了解,台積電16nm工藝製程用於A9處理器採用技術就是3D晶體管技術。

隨著客戶的產品大賣,出貨量的飙升,也為台積電帶來更多代工營收,而張忠謀又乘勝追擊,把營收中的大部分用在擴充產能和新技術研發上,形成了正向循環。

繼續以蘋果為例,2017年蘋果iPhone8上搭載的10nm製程的A11Bionic就是台積電内部啓動「夜鷹計劃」的重要研究成果之一。台積電每攻克一個工藝製程都用於蘋果的新機身上。例如,蘋果A12處理器用的就是台積電7nm工藝製程;據外媒報道,未來蘋果A15處理器將採用台積電第二代5nm工藝製造,而A16採用4nm工藝製造。

不僅如此,隨著技術工藝製程的不斷升級,先進製程巨大的資本性支出及成本門檻也讓絕大數競爭對手望而卻步,進而讓台積電成長為全球晶圓代工的寡頭。

以5nm節點為例,投資成本高達數150億美金,是14nm的3倍,是28nm的5倍。為了建設5nm產線,2020年台積電計劃全年資本性支出高達184億美元。先進製程不僅需要巨額的建設成本,而且也提高了設計企業的門檻,根據IBS的預測,3nm設計成本將會高達5-15億美元。

根據國元證券數據統計,從目前晶圓代工行業競爭格局變遷來看,隨著工藝節點的推進,受困於工藝技術叠代快、投資資金投入大等因素影響,參與競技玩家越來越少,28nm到14nm是個明顯的分水嶺,14nm開始使用3D結構的晶體管,製造難度陡增,行業競爭對手越來越少。

據國元證券數據顯示,目前擁有5nm技術工藝製程生產能力就只有台積電和三星兩家。

從市場份額來看,2020年全球晶圓代工市場份額國際市場三巨頭台積電、三星及聯電,佔據了近80%的市場份額。其中,台積電以56.21%的市場佔有率處於絕對領先的地位,三星和聯電分别以15.62%及7.03%位列第二、第三。

結語:

張忠謀的台積電的成功與壯大並非偶然,從創業初期獲英特爾的認證之後,又陸陸續續收獲英偉達、蘋果、博通、Marvell、ATI、AMD、高通等信任,又通過技術工藝優勢提前量產並獲得客戶的訂單,實現營收之後,又繼續研發下一代工藝,使得後進晶圓廠商在先進製程工藝上的投資低於預期回報而放棄競爭,進而擴大自身的市場份額,形成巨大的行業壁壘。

可以預見的是,受工藝技術叠代快、資金投入大、研發週期長等限制,晶圓代工行業馬太效應或將會愈加明顯,台積電短時間霸主地位,後來者將難以撼動。

文:一枝

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