制程之爭(zhēng)臺(tái)積電是如何一步步崛起的？

在全球缺芯的背景下,臺(tái)積電再一次站上了風(fēng)口浪尖。

根據(jù)TrendForce與東興證券研究所整理數(shù)據(jù)顯示,2019年全球純晶圓代工廠分地區(qū)市場(chǎng)份額,中國(guó)臺(tái)灣(臺(tái)積電+聯(lián)電+世界先進(jìn)+方品)占據(jù)市場(chǎng)60%,中國(guó)大陸(中芯+華虹)占據(jù)市場(chǎng)6．0%,韓國(guó)(三星+東部高科)占據(jù)市場(chǎng)19．5%,而在芯片代工這個(gè)領(lǐng)域內(nèi),臺(tái)積電的霸主地位是否依舊無(wú)可爭(zhēng)議?

2021年4月,據(jù)臺(tái)積電公開消息,臺(tái)積電將要在南京擴(kuò)產(chǎn)28nm芯片2萬(wàn)片,這對(duì)于月產(chǎn)270萬(wàn)片芯片的臺(tái)積電而言,不過(guò)九牛一毛?；叵?020年,臺(tái)積電斷供華為,不僅讓臺(tái)積電失去了中國(guó)的大部分市場(chǎng),面對(duì)后續(xù)產(chǎn)能的覆蓋更是一個(gè)大問(wèn)題,所有的動(dòng)作對(duì)于臺(tái)積電來(lái)說(shuō)都是機(jī)會(huì)。

大陸也已經(jīng)擁有制作28nm芯片技術(shù),但在全球缺芯的狀況下,上游材料才是大陸最為緊缺的。由于晶圓制造材料包含硅、掩膜版、光刻膠、電子氣體、CMP拋光材料、濕化學(xué)品、濺射靶材等。其中硅的占比最高,約占整個(gè)晶圓制造材料的三分之一,而恰恰日企壟斷市場(chǎng)硅片近50%的份額,臺(tái)積電與日企信越、SUMCO等硅片巨頭有長(zhǎng)期的合作。顯而易見,臺(tái)積電在大陸市場(chǎng)的出現(xiàn),只為搶奪大陸低端市場(chǎng)。

最重要的問(wèn)題在于,家喻戶曉的臺(tái)積電的背后又是怎么樣一步步成為2020年臺(tái)灣貢獻(xiàn)GDP50%的企業(yè)的?

一、臺(tái)積電崛起之路

臺(tái)灣體積電路制造股份有限公司于1987年正式成立臺(tái)灣,以下簡(jiǎn)稱臺(tái)積電。在張忠謀決定建立臺(tái)積電開始,芯片市場(chǎng)早已崛起,臺(tái)積電并非芯片起家第一戶,但卻是純晶圓代工第一家,在當(dāng)時(shí)并不過(guò)熱的中國(guó)市場(chǎng),臺(tái)積電的出現(xiàn)為時(shí)不晚。

在初立的臺(tái)積電并不被市場(chǎng)看好的情況下,張忠謀毅然決定做世界最大的晶管體代工廠。面對(duì)早已占據(jù)市場(chǎng)的三星、英特爾、摩特羅拉等,期間不乏困難重重,訂單少已經(jīng)成為最正常不過(guò)的現(xiàn)象。

屢屢碰壁中,1988年張忠謀通過(guò)私人交情得到了英特爾的訂單的同時(shí)也獲得第一項(xiàng)專利進(jìn)而成立北美子公司,這才讓臺(tái)積電從絕望中重新振作起來(lái)。緊接著1990年首次獲得國(guó)際級(jí)半導(dǎo)體企業(yè)的質(zhì)量認(rèn)可,訂單從這時(shí)起得到了穩(wěn)步上升,

其次,臺(tái)積電的穩(wěn)定發(fā)展也離不開80年代臺(tái)灣的急需發(fā)展,得天獨(dú)厚的天時(shí)成為了臺(tái)積電發(fā)展最好的根基。

根據(jù)往年數(shù)據(jù),臺(tái)積電從2005年至2015年毛利率就高于同行,2011年28nm晶圓技術(shù)得到突破,早于三星一年,格羅方德兩年,華聯(lián)電子三年,中芯國(guó)劇四年。直到后來(lái)的10nm、7nm、5/6nm的技術(shù)突破都超前于三星、格羅、華聯(lián)、中芯,一舉"反客為主"。這些技術(shù)的領(lǐng)先,大部分源于臺(tái)積電擁有專業(yè)團(tuán)隊(duì)以及在其歷史生產(chǎn)過(guò)程中開發(fā)的數(shù)十項(xiàng)工藝技術(shù)所獲得。

加上汽車MCU供應(yīng)商對(duì)臺(tái)積電16nm、28nm、40/45nm、65nm、110/130nm依賴程度高,形成了臺(tái)積電在晶圓代工市場(chǎng)占有率逐漸擴(kuò)大,設(shè)備需求也同時(shí)增加,作為行業(yè)霸主,對(duì)上下游保持強(qiáng)勢(shì)的議價(jià)能力。

"血戰(zhàn)"三十年,占據(jù)全球晶圓代工產(chǎn)的52%,臺(tái)積電獨(dú)占霸主地位。是鷸蚌相爭(zhēng)還是突破自身在晶圓代工"駐地生根"?

二、中芯國(guó)際落后,英特爾錯(cuò)失市場(chǎng)

1978年,英特爾生產(chǎn)出了著名的16位8086處理器,是所有IBM PC處理器的基礎(chǔ)。1981年,IBM生產(chǎn)的第一臺(tái)電腦使用英特爾的8086芯片,一戰(zhàn)成名。從此英特爾在8086芯片基礎(chǔ)上推出迭代版本80286、80386、80486,這也是當(dāng)時(shí)"x86"系列把英特爾送上半導(dǎo)體行業(yè)一哥位置的開始。

如此不可一世的英特爾是怎樣被三星臺(tái)積電趕超進(jìn)而跌落神壇的呢?

時(shí)間起源從21世紀(jì)說(shuō)起,當(dāng)時(shí)英特爾仍在中規(guī)中矩發(fā)展,從x86系列開始就專注于芯片的更新迭代,面對(duì)AMD的奮力追趕,英特爾依然坐穩(wěn)了半導(dǎo)體一哥的位置。事情發(fā)生轉(zhuǎn)變?cè)?011年,不斷推陳出新的半導(dǎo)體市場(chǎng)發(fā)生了變化,移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展,風(fēng)靡在整個(gè)電腦市場(chǎng)的PC不再占據(jù)半導(dǎo)體的主導(dǎo)地位。對(duì)于手機(jī)領(lǐng)域而言,英特爾早已知道自己在選擇CISC就已經(jīng)錯(cuò)失移動(dòng)市場(chǎng)。

所謂兵敗如山倒,根據(jù)數(shù)據(jù)中心顯示,英特爾的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)32．63%屬于物聯(lián)網(wǎng),60．84%屬于PC與收購(gòu)Mobileyeye業(yè)務(wù),但所有產(chǎn)品實(shí)質(zhì)上都是同一性質(zhì),英特爾對(duì)Mobileyeye的收購(gòu)是想要從汽車領(lǐng)域介入移動(dòng)端。從2021年4月15日臺(tái)積電發(fā)布了Q1季度財(cái)報(bào)來(lái)看,臺(tái)積電在移動(dòng)領(lǐng)域總營(yíng)收為3624．1億元新臺(tái)幣,凈利潤(rùn)為1397億元新臺(tái)幣,權(quán)威預(yù)測(cè)臺(tái)積電最快2024年超越英特爾。但我們認(rèn)為,在移動(dòng)端,英特爾顯然不是臺(tái)積電的對(duì)手,英特爾想要在移動(dòng)端以及下一個(gè)移動(dòng)領(lǐng)域進(jìn)行鋪張,在移動(dòng)端擁有一席之地,從而避免被市場(chǎng)拋棄,還有更遠(yuǎn)的路要走。

中芯國(guó)際2021年公布的數(shù)據(jù)顯示,市場(chǎng)份額僅僅只有5%。究其原因,這恰好是中芯國(guó)際在代工工藝技術(shù)上的缺失,提高對(duì)資本支出成為首要。禍不單行,根據(jù)了解,荷蘭光刻機(jī)巨頭ASML也拒絕向中國(guó)相關(guān)的企業(yè)出售光刻機(jī)。消息一公開,對(duì)中芯國(guó)際無(wú)疑是最致命的打擊。荷蘭ASML表示自己并不愿意失去中國(guó)市場(chǎng),面對(duì)貿(mào)易摩擦,沒有任何企業(yè)可以獨(dú)善其身。在晶圓代工市場(chǎng)份額上,中芯國(guó)際已經(jīng)落后于三星臺(tái)積電。在制程設(shè)備上,如果遲遲缺乏光刻機(jī),那便會(huì)成為中芯后續(xù)在半導(dǎo)體市場(chǎng)份額上最降維的打擊。

三、三星臺(tái)積電芯片制程之爭(zhēng)

三星成立于1938年,當(dāng)時(shí)的三星是主打食品出口,而三星正式建立晶圓廠接觸芯片是2005年,三星十分清楚市場(chǎng)對(duì)芯片的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此,因此,三星從2010年開始大量投入資金擴(kuò)大產(chǎn)能,十年總投入932億美元,逐漸縮小了與臺(tái)積電的差距,相較于晶圓技術(shù)節(jié)點(diǎn)的突破,三星與臺(tái)積電也相對(duì)持平。基于三星接觸芯片晚于臺(tái)積電,也為三星現(xiàn)落后于臺(tái)積電埋下了伏筆。那么臺(tái)積電在半導(dǎo)體上就一定方方面面舉世無(wú)雙嗎?

就現(xiàn)在而言,當(dāng)下?lián)碛?nm晶圓技術(shù)的代工廠只有三星與臺(tái)積電。EUV光刻機(jī)又是制造晶圓最重要的設(shè)備,荷蘭ASML(阿斯麥)是唯一可以生產(chǎn)EUV光刻機(jī)的大廠,據(jù)網(wǎng)上公開消息,4月9日,臺(tái)積電已經(jīng)從ASML下單訂購(gòu)了至少13臺(tái)Twinscan NEX EUV光刻機(jī)。

而媒體報(bào)道,4月13日三星已決定不惜一切代價(jià)確保來(lái)自頭部廠商的半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng),這其中就包括荷蘭ASML的光刻機(jī)。接下來(lái)至關(guān)重要的,除了快速搶奪芯片空缺的中國(guó)市場(chǎng)還要面臨著趕超彼此的芯片制程工藝。

在半導(dǎo)體市場(chǎng),于三星和臺(tái)積電,先進(jìn)的芯片制程工藝意味著與上游IC設(shè)計(jì)商的合作以及芯片原材料設(shè)備商的談價(jià)優(yōu)勢(shì)。

今年是臺(tái)灣56年一遇的干旱,干旱最嚴(yán)重地區(qū)是臺(tái)積電大部分工廠的臺(tái)中市。從臺(tái)積電成立至今已經(jīng)34年,半導(dǎo)體的制造對(duì)環(huán)境的影響開始顯現(xiàn)。但是在芯片工序制造過(guò)程中需要大量的淡水,而臺(tái)灣新竹又是臺(tái)積電作為量產(chǎn)先進(jìn)晶圓的廠地。我們認(rèn)為如若臺(tái)灣地區(qū)繼續(xù)干旱,對(duì)臺(tái)積電在臺(tái)灣新竹工廠的生產(chǎn)將造成威脅。

四、提高競(jìng)爭(zhēng)壁壘 加強(qiáng)區(qū)位優(yōu)勢(shì)

臺(tái)積電位于臺(tái)灣新竹,并沒有完完全全沿海的優(yōu)勢(shì)。臺(tái)灣是一個(gè)36013．73平方千米的小島,缺乏煤礦石油,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息,臺(tái)灣主要就是通過(guò)核電、火電、水電以及風(fēng)力發(fā)電。對(duì)于制造晶圓而言,全年365天都需要電的維持,而芯片制造廠對(duì)供電穩(wěn)定性要求也極高,在保證供電充足,制造芯片需3000多道工序,每一步都需要消耗大量的電能,不受影響的情況還是不能夠完完全全保證的。在區(qū)位上,臺(tái)積電最大的對(duì)手無(wú)非就是自己。

進(jìn)行產(chǎn)業(yè)布局,擺脫單一生產(chǎn)位置,一直都是臺(tái)積電想做也在努力突破的問(wèn)題。建廠無(wú)非是縮近與設(shè)備合作商以及代工芯片客戶的距離,想要實(shí)現(xiàn)投入小于產(chǎn)出,必須解決建廠所需資金與昂高的勞動(dòng)力。根據(jù)2020年公開消息稱,臺(tái)積電將投資120億美元在美國(guó)建廠,我們認(rèn)為,臺(tái)積電的制造設(shè)備也都進(jìn)口歐洲。

高通的總部在美國(guó),高通的芯片代工也是臺(tái)積電,無(wú)論是技術(shù)交流還是商業(yè)往來(lái)都是最好不過(guò)的方式。雖然建廠在美國(guó),但也同樣面臨著一個(gè)難題,那就是產(chǎn)業(yè)鏈。上海具備最完善的芯片產(chǎn)業(yè)鏈,特別是下游一流的封測(cè)技術(shù),想要在北美擁有同樣完善的產(chǎn)業(yè)鏈,暫時(shí)需要等待。

加快晶圓技術(shù)節(jié)點(diǎn)

2019-2021年臺(tái)積電資本支出都在15-16美元之間,支出占比大于同行。隨著晶圓技術(shù)逐漸突破,晶圓代工市場(chǎng)占比增大,資本支出逐漸遞增也在意料之中。5nm、6nm晶圓的制作需要采購(gòu)ASML的EUV光刻機(jī),對(duì)比EUV光刻機(jī)2020年臺(tái)積電的采購(gòu)量,2022年3nm的生產(chǎn),EUV光刻機(jī)也需要增加。

目前臺(tái)積電的芯片制造設(shè)備大都來(lái)自于歐洲,分散與設(shè)備商的合作,減低風(fēng)險(xiǎn)。

2021年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)有繼續(xù)增長(zhǎng)的可能,國(guó)內(nèi)晶圓體有望得到提高,設(shè)備采購(gòu)逐漸轉(zhuǎn)向國(guó)產(chǎn)化可以成為選擇,中國(guó)大陸半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)在全球比重中也逐步提高,2018年保持在20%,2020年中國(guó)市場(chǎng)半導(dǎo)體設(shè)備銷售分別是35/46/56億美元,同比增速高于全球。如若中國(guó)市場(chǎng)丟失,在同行競(jìng)爭(zhēng)力面前臺(tái)積電將失去得更多。

現(xiàn)在的中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展也將逐漸強(qiáng)大,在這個(gè)高潛力的市場(chǎng)里,無(wú)論是產(chǎn)品需求還是制造環(huán)境,都有著極大的機(jī)會(huì)。想要擁有更硬核更穩(wěn)固市場(chǎng)地位,一切都應(yīng)"有備而來(lái)",不敢說(shuō)移動(dòng)設(shè)備是yyds,就像PC再?gòu)?qiáng)大也阻止不了移動(dòng)電子的問(wèn)世。但為后續(xù)移動(dòng)設(shè)備的延伸,強(qiáng)勁的技術(shù)必不可少。雖然2011年至2021年,臺(tái)積電成功甩下中芯國(guó)際、華虹、三星以及華聯(lián)等。但面對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)更容易快速更新?lián)Q代的手機(jī)、汽車、移動(dòng)電子,臺(tái)積電更需要維持好接下來(lái)的每一個(gè)技術(shù)節(jié)點(diǎn)。

對(duì)于臺(tái)積電而言,繼續(xù)覆蓋市場(chǎng)才是后續(xù)發(fā)展的重潛力,雖然臺(tái)積電對(duì)代工市場(chǎng)的份額占比毋容置疑,但與更多高質(zhì)量潛在的IC設(shè)計(jì)商和設(shè)備商合作仍然最為關(guān)鍵,無(wú)論是在建廠或收購(gòu)方面都可以量化成本。在這之前,臺(tái)積電需要形成自己獨(dú)立的技術(shù)專利,眾所皆知,臺(tái)積電擁有專業(yè)的技術(shù)背景,這些專業(yè)的技術(shù)大都源于美國(guó),臺(tái)積電現(xiàn)在要做的就是加強(qiáng)屬于自己的晶圓技術(shù)。就像自己的碗一定要端在自己的手里,擁有產(chǎn)品技術(shù)才能用有對(duì)自己更多的決定權(quán)。

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