連美國脖子都能卡的臺積電,到底是怎樣煉成的?
本文來自公眾號【差評】

上周,佩洛西的行程牽動了無數(shù)人的神經(jīng)。
現(xiàn)在我們或許知道了她此行的目的之一。
配合美國眾議院新通過的《?芯片與科學?》法案來拉扯臺積電。
昨天,拜登簽署正式通過了這道法案,結果芯片業(yè)股價今天一路跌。。。
來源:每日財經(jīng)新聞▼

不過差評君今天想聊聊這件事里的另外一個主角,臺積電。
說實話,自打華為被制裁以來,臺積電這家代工廠可以說是從幕后走到臺前,頻頻出現(xiàn)在我們普羅大眾的視野里。
這幾年凡是涉及芯片制造的消息,多多少少都和它有關。
平時穩(wěn)坐釣魚臺的美國都為此親自下場過好幾回,比如希望臺積電快點去美國的亞利桑那州建廠,別成天渾水摸魚打哈哈。
其實道理咱們也懂,盡管美國在芯片設計領域,占據(jù)了全球市場份額的 70%。
但是美國本土的芯片制造水平這幾年可謂是一落千丈,從 1990?年的 37%,一口氣跌到了 2020?年的 12%。
光是臺積電一家的芯片代工營收,在?2022?年的 Q1 季度就占到了全球市場的?53%,屬實是晶圓代工行業(yè)的半壁江山了。

換句話說,如果沒有臺積電的代工,美國的芯片行業(yè)就兩眼一黑,什么蘋果, AMD。。。
設計出來的芯片,都只是能設計出來的空氣而已。
所以。。。這家在芯片制造上,能同時卡住華為和美國的臺灣公司,到底是怎么做到如今這個規(guī)模的?
在這三十多年里,又發(fā)生哪那些風風雨雨?

要回答這個問題,我們得先明白為什么芯片行業(yè),會在中國臺灣生根發(fā)芽?
撥開時間,往回?40?年,日本,輸?shù)袅艘粓?strong>半導體戰(zhàn)爭。
如今我們耳熟能詳?shù)?Intel, AMD,在那之前,都曾是日本的手下敗將,被打的丟盔棄甲。
intel 瀕臨破產(chǎn),被迫裁掉數(shù)千名員工,最后無奈轉型,退出當時主流的 DRAM 市場。
半導體行業(yè)的?“?祖師爺?”?仙童半導體還差點被日本富士通給收購掉。
當年的美國比現(xiàn)在還慌,絞盡腦汁想出了一個?“?日本半導體行業(yè)太發(fā)達會影響我們的國家安全?”?的理由。

把自己的盟友日本亂拳打了一頓。
你說這理由。。。怎么感覺聽起來這么耳熟呢。

從通過立法認定日本半導體行業(yè)傾銷,到推動設立全球化分工的半導體行業(yè)來瓜分日本市場。
美國這頓操作下來,日本的半導體行業(yè)不能立馬說一落千丈吧,但至少起飛的后勁算是給按住了。
《爾必達到底是什么》▼

但日本被錘了,芯片也不能沒人造吧。
畢竟那個年代的芯片制造業(yè)還可還沒有如今那么無人化,除了最新最酷的設備以外,勞動力也是必不可少的一環(huán)。
而美國的人工費有多貴。。。大家心里都有數(shù)。

所以對美國來說,他們需要成熟,高精的芯片產(chǎn)品。
還需要便宜的人工力量。
于是在打掉日本?“?閉門造車?”?的半導體生產(chǎn)環(huán)境之后,美國需要劃分新的半導體供應鏈。
自己牢牢把握附加值最高的芯片設計。

而附加值相對較低的生產(chǎn)方面,則是打散后交給日本,韓國,中國臺灣等亞洲國家和地區(qū)來分。
這樣分散開來,就算任意一個?“?小弟 ” 獲得了技術突破,也別想和之前的日本一樣有全產(chǎn)業(yè)鏈,能對美國的?“?國家安全?”?產(chǎn)生威脅。
而臺積電,就是在這個環(huán)境下成長起來的。

在三國有一句話,“?生子當如孫仲謀?”。
在臺灣,大家更喜歡這樣說 ——?“?生子當如張忠謀?”。?

張忠謀,就是臺積電能?“?做起來?”?的關鍵人物之一。
1931 年 7 月,張忠謀出生在浙江寧波,幼年因為戰(zhàn)亂輾轉過南京,廣州,香港等地。
看著好像是平平無奇。
但是當他成年后,先是跑去哈佛讀大學,然后讀到一半,跑到隔壁麻省理工讀了碩士。
在工作了一段時間后,還去斯坦福讀了博士。
直接刷齊了三大名校的成就。。。

不過這也不是張忠謀想折騰。
當時他考麻省理工的博士失敗了兩次,按當年的規(guī)定沒法繼續(xù)申請博士了,只能先就業(yè)為好。
當然,MIT 的碩士也不會愁著找工作,畢業(yè)后的張忠謀很順利的收到了福特汽車和一家叫 Sylva-nia 的半導體公司的 offer。
福特自然是優(yōu)先選擇,畢竟是個汽車行業(yè)的老牌大公司,而且他在學校里學的專業(yè)也和半導體沒啥關系,這看起來怎么這也得是個金飯碗。

但是,福特開出來的工資比 Sylva-nia 少了一美元。
當時張忠謀就覺得,薪資這件事,是不是可以和福特再爭取一下,畢竟就差了一美元。
結果到了和福特 HR 溝通的時候,他發(fā)現(xiàn)事情沒有自己想象的這么簡單。。。
福特不想多給這個 1 美元。
就這樣陰差陽錯的,張忠謀被福特的 HR 氣的不輕,最后還是去了 Sylva-nia,投身于半導體行業(yè)。
誰也沒想到當年福特沒給的這一美元,在幾十年后撬動了數(shù)百億美元的半導體市場。
當然,剛畢業(yè)的張忠謀距離這個數(shù)字還有些距離。
在半導體行業(yè)摸爬滾打數(shù)年之后,他于 1958 年入職德州儀器,成為該公司的第一個中國員工,在工作一段時候后還抽空去斯坦福讀了個博。

從 1972 年起他就開始擔任德州儀器的副總裁,最后一路干成三把手。
年過半百,家庭和睦,事業(yè)。。。順利?
本以為這是個安享天年的時刻,但此時德州儀器卻準備向消費電子領域轉型。
而張忠謀則更加看重半導體行業(yè)未來的發(fā)展。
張忠謀自述?▼

最后的結果,是兩者矛盾漸生,最終在 1983 年,張忠謀離開了他待了 25 年的 TI。
先是去了通用儀器,然后很快離開去了臺灣。
而此時正好是 1986 年,隨著《?美日半導體協(xié)議?》簽訂,日本半導體行業(yè)遭到影響。

張忠謀的到來對臺灣半導體來說可以是最合適的時刻。
1987 年,在臺灣工研院的幫助和荷蘭飛利浦的投資下,張忠謀擔任臺積電董事長兼 CEO。
在那個年代,半導體巨頭沒有如今的?IDM(?全部自己做?)Fabless(?不負責制造,只負責設計?)和?Foundry(?不設計,只負責制造?)之分,絕大部分半導體公司都是兼任芯片設計和芯片制造兩個維度的,全部自己包辦。
出于保護商業(yè)機密原因,自己設計的芯片要自己造。

剛剛成立的臺積電和全球所有的半導體公司都不一樣。
它只負責晶圓代工生產(chǎn),而不去做晶元設計。
也就是如今 Foundry 的原型。
張忠謀自述?▼

集中一點,才能后來居上。
站在如今的角度回看,不得不佩服當年張忠謀的眼光毒辣。
這樣選擇一方面是降低了芯片設計廠商之間的內(nèi)耗。
過去大家為了保密自家做出來的芯片方案,都得藏著掖著不給別人設計,只能自建產(chǎn)線生產(chǎn)。
但現(xiàn)在不一樣了,臺積電只是一個?"?與世無爭?"?的晶圓代工廠,不涉及芯片設計,大家都可以把最新的芯片設計交給我代工,不用擔心泄密。
另一方面則是降低了芯片設計的準入門檻。
后續(xù)入場的新玩家,不用花重金用于研究芯片制造,只要能設計就行,制造方面的問題都可以交給臺積電。
再加上張忠謀的私人交情,拉來了剛上任英特爾 CEO 的安迪?·?格魯夫來做工藝改良,提升了 200?多道工藝工序。
在張忠謀所帶來的方向,精進的工藝指導下。
很快,臺積電在?1990?年的營收就超過了?10?億美元,到了?1997?年更是實現(xiàn)了?5.35?億美元的盈利。

這家新成立的公司雖然遍歷風雨,但至少是活了下來。

如果說臺積電能?“?活下來?”,要多虧了張忠謀一把屎一把尿地拉扯大。
那讓它?“?活的壯?”,活的和其它代工廠不一樣的原因,就離不開它技術上的獨特性。
畢竟人情拉來的訂單只是一時的。
臺積電能在正確的時間,做出合適的技術。
而合適的技術,又能找到最適合的客戶。
2001 年,臺積電率先研發(fā)出?0.13 微米的銅介質(zhì)技術,通過用銅替代鋁,獲得了更高的芯片性能。
而在臺積電發(fā)布的時候,友商們還在和 IBM 聯(lián)手研發(fā)如何用銅來做介質(zhì)的過程中。
借助這次?0.13 微米工藝的勝仗,臺積電直接拿到了 55 億新臺幣的訂單,成功超過了老對手聯(lián)電。

在這一戰(zhàn)之后,臺積電可以說是徹底站住了腳跟,通過銅制程技術奠定了行業(yè)領先的地位。
這樣的戰(zhàn)役,在臺積電數(shù)十年的歷史中,還不只發(fā)生過一次。
2003?年,臺積電和?ASML?聯(lián)手,一起研制出了?“?浸潤式光刻?”?技術。在當年給摩爾定律續(xù)命。
在這之前,行業(yè)內(nèi)采用的都是干式光刻機,通過波長為 193nm 的光線來對芯片進行光刻。

為了提高制程,按道理來說下一步該用 157nm 波長的光線,但偏偏這個波長的光線特別特別有問題。。。容易被氧氣給吸收,導致光刻效果不如預期。
當年的光刻機巨頭可不是?ASML?,而是尼康和佳能這些日本?“?遺老?”。?
以這兩家為首的公司花費巨資在研究 157nm 的干式光刻機上,準備在前代的基礎上再優(yōu)化優(yōu)化。
另一批以英特爾為首的公司則是準備激進的押注極紫外光,直接把 157nm 給一步快進到幾十納米。
也就是我們現(xiàn)在熟悉的 EUV 光刻機上。
英特爾這個想法,在近 20?年后實現(xiàn)了▼

但臺積電此時則是出了個鬼才林本堅,他和?ASML?一起,選擇用水來替代空氣做介質(zhì)。。。
水會影響光的波長,而 193nm 波長的光通過水的折射,正好變成了 132nm,直接跳過了最麻煩的 157nm。
以大大領先友商的進度,臺積電和 ASML 很快就發(fā)布了最新的光刻機。良率,產(chǎn)量都高于預期。
在那之后,所有研究的晶圓廠商都開始選擇 ASML 的浸潤式光刻機。

而尼康和佳能死磕 157nm 卻一直沒有得到突破。
等尼康和佳能總算反應過來的時候,已經(jīng)落后臺積電兩三年內(nèi)的技術了。
一步錯,步步錯。
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理?▼

日本的半導體行業(yè)可能是被美國殺死的,但把它埋葬的?“?人?”?里一定有臺積電。
而也正是這些交情,讓臺積電在未來數(shù)年里一直和 ASML 保持著深度的合作友誼。
ASML 也從籍籍無名的小廠一躍而起,掀起了全球半導體行業(yè)風云。

通過這次機會,臺積電牢牢地把握住了晶圓研發(fā)的最重要武器之一 —— 光刻機。
2009 年,受到金融危機的影響,臺積電有過短暫的低潮期,元老張忠謀再度出山。
78?歲的他眼光狠辣不減當年,選擇押注未來手機市場的潛力,集中公司的力量開始研究 28nm 工藝。
個中曲折不自多說,但是最終的結局和數(shù)年前的?0.13 微米一樣,臺積電再次在這個領域大獲全勝。
臺積電選擇的后閘級方案成功超過三星的方案,在 2011 年 10?月宣布成功量產(chǎn) 28 nm 制程。

而且,得益于蘋果和三星在手機市場的競爭關系。。。
蘋果三星抄襲門?▼

蘋果急需新的手機芯片代工廠,于是也找到臺積電搭上了關系。
在 2014 年臺積電開始插手三星的領域,開始代工蘋果的 A8 芯片,A9 和三星共分蘋果訂單。。。

再往后的時間里,臺積電和蘋果是越走越近,A10,A12,到我們最近耳熟能詳?shù)腁15,M1,M2,都是交給臺積電代工。
講到這里,故事中的臺積電,已經(jīng)和我們印象中的那個臺積電越來越接近了。


其實這兩年,大家對臺積電的印象可能還是來自美國對華為的制裁。
麒麟 9000?成為絕唱,華為直接被掐了脖子。

但其實被臺積電恰了脖子的,又何止一個華為。
就連美國自己,在制裁天,制裁地之后回過神來,現(xiàn)在能依靠的先進制程廠,只有一個臺積電了。
三星 3nm 5nm 良率廢拉不堪,英特爾工藝還行,但是它自己兼容芯片制造和設計,又容易和其它廠家形成競爭關系。

于是才有了美國三番五次的?“?騷擾?”?臺積電,希望它早點在美國建個廠,想要把產(chǎn)量給?“?轉移回去?”,把這個卡在自己脖子上的手給挪開。
前段時間眾議院通過《?芯片與科學法案?》,佩洛西冒天下之大不韙跑臺灣,都是為了這件事。

這個在技術上領先世界的公司,再次遇到了來自技術之外的剝削了。

就是不知道這一次,臺積電將準備如何應對。
撰文:小陳? ?編輯:面線???美編:煥妍
圖片、資料來源:
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