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【科普视频】世界上规模最大的半导体制造厂--台积电的崛起



近日有新闻称,台积电与德国萨克森州德累斯顿关于建设新工厂的谈判已进入后期,台积电德国建厂一事即将尘埃落定,消息一出,一时间将台积电推到了风口浪尖,今天我们就各平台新闻报道的截图堆叠来了解一下世界上规模最大的半导体制造厂--台积电的崛起之路。

台积电的标志从小变大,周围的很多台积电,全称“台湾积体电路制造股份有限公司”,英文缩写TSMC,是位于我国台湾竞争对手被衬托的越来越小省的一家芯片代工制造企业,在占据全球半导体市场份额63%的台湾省,台积电就是龙头老大,曾被美国《国家评论》杂志认为,是全球最重要的公司。

台积电成立于1987年,其创始人张忠谋曾是德州仪器的“三号首长”,他的同事是制造全世界第一块芯片的电气工程师杰克·基尔比。

得益于年轻时候的波折经历,张忠谋在56岁的时候于台湾创立台积电,那时候的他可能还不知道,自己的余生都将投身于这家公司。

台积电创立之初并不被看好,当时的半导体公司都是设计制造全部由自己完成,这种模式也被称为IDM。而台积电则开创了芯片制造的新方式--代工业务,让半导体行业可以在IDM模式之外,出现只负责制造、不负责设计的模式。

这就造就了代工业务的一大特点,代工厂可以拿到设计公司的最终成果,因此客户对代工厂的信任度必须要高,这是新成立的台积电需要面临的第一重难关。很小的台积电标志前面/上面有一座面对这一难题,张忠谋强调“中立的服务理念,赢得伙伴信任”,台积电既不做芯片设大山压着计,也不涉足终端产品,就做代工,将庞大的资本开支义无反顾的投向制造工艺的进步,做到永远不会和自己的客户展开竞争。

得益于这样的理念,台积电突破了第一重难关,在芯片制造行业初露锋芒。台积电标志打破压着的大山,并且标接下来要面对的就是第二重难关--技术突破。台积电建立初期,在工艺技术上与当时的志变大了一点,表示“初露锋芒”德州仪器、摩托罗拉等欧美大型IDM相比,还是有很大差距的,于是台积电果断加大自己批注[15]:画面:德州仪器、摩托罗拉工厂画面、办公生产的研发投入,据统计,在台湾地区全体制造业公司的研发开支中,台积电一家的开支就占据画面约20%,即便放在A股,台积电的研发支出也高的可怕。

在这样大力度的投资研发下,台积电迎来了崛起的两个转折点,经过这两个转折点,才逐步奠定了如今的地位。第一个转折点是2000年,台积电自主研发基于铜制程0.13微米技术,成为代工厂的技术第一。第二个转折点是2007年,ASML开始与台积电合作开发浸没式光刻机,并在2007年成功推出第一台光刻机。凭借这个能力,台积电决心走40、28、20nm的路线,自此和Intel的光刻机的45、32、22nm路线分裂。接着又大手笔投资28nm制程,将先进技术转换为商业上的成果。

到2018年,台积电按时按计划发布了7nm制程并进入量产,真正反超了一直困扰在10nm良率问题上的Intel,开始领跑整个业界。同一条跑道上,台积电一路领先,其台积电是目前10纳米以下芯片市场的第一主要供应商,差不多占到全球市场的80%以他公司追在后面上。台积电的主要客户是中国大陆和美国,根据美国半导体行业协会的数据,包括苹果、英伟达和高通在内的美国科技公司,接近90%的半导体都依赖台湾省制造,这让台积电一时风头无两。

即便技术手段已是世界先进,但是台积电仍然没有停下研发的脚步。目前,台积电全球专利总数超50000件,是我国科研院所专利持有量排名前7名的总和,正在研发的3nm制程,精细程度堪比在头发丝的宽度上雕刻出清明上河图,始终走在技术前列。

在完美解决了前两重难关之后,台积电还有最后一座大山需要攻克--客户需求。

芯片设计公司和代工厂其实是相辅相成的,没有先进的客户需求,也就没有代工厂先进的工艺,像现在有名的企业英伟达、高通,很早就和台积电开始合作了。英伟达、高通标志先后出现,然后与但台积电并不满足于此,2014年台积电推出了基于20nm工艺的芯片,并凭借此技术工台积电手拉手,表示三者的合作艺成功打败竞争对手三星,拿下了最重要的一张订单:苹果的A8。

然而三星并不是一个会轻易认输的公司,它直接跳过20nm,首先宣布量产14nm,重新赢回了苹果A9的部分订单。但就是恰巧,iPhone6s装载三星版A9和台积电版A9,被发现在功耗上有显著的差异:台积电的芯片明显较三星的省电。对三星来说,这是一个悲剧,台积电却因此一战成名。至此,苹果成为每年台积电的超级大客户,苹果的订单再也没有离开过台积电,2019年到2020年,苹果都是世界上最大的半导体产品买家,台积电所有业务中有四分之一来自于苹果。目前,台积电和苹果正在携手研发2nm芯片,预计2024年将推出2nm的A18

器。

紧随苹果之后,其他企业也纷纷向台积电寻求合作。据统计,2021年,台积电的前十大客户分别是:苹果(25.93%)、联发科(5.8%)、AMD(4.39%)、高通(3.90%)、博通(3.77%)、英伟达(2.83%)、Sony(2.54%)、Marvell(1.39%)、STM(1.38%)、ADI(1.06%)、Intel(0.84%)台积电发展至今,已然成为一个庞然大物,以其超强的地位对经济的发展起到至关重要的作用,根据公开数据显示,2021年台湾省的半导体产业总市值大约是7000亿人民币,占到台湾省制造业总产值的20%。

其中,一个台积电的营收总额就达到了1.59万亿新台币,折合人民币大约是3577.5亿,正好是台湾半导体总产值的一半。

而2021年台湾省的GDP只有4.9万亿人民币,等于一个台积电的年营业额就达到了台湾省经济的7.3%,成功带动台湾省经济的发展,并且这种影响还在不断扩大,据台积电最新披露的数据,其营收22年上半年同比增长43.5%。

整个芯片行业,有3次风口:第一次是电脑主机,第二次是手机,第三次是AI、5G。式,重点数据第一次的电脑主机,成就了行业第一的Intel;第二次的手机风口,成就了如今的台积电;第三次风口,还将崛起哪些行业新秀呢?让我们拭目以待吧!

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