台積電的“護城河”_風聞

月落烏堤 | 文

台積電從未今天這般走入公眾的視野，與其競合對手英特爾的恩恩怨怨也從未如今天這般為人所熟知。

一切只因為日前英特爾突然宣佈將芯片製造外包給台積電，從而使後者一躍成為全球市值第10的上市公司。更重要的是，台積電有可能成為半導體行業的巨無霸，並進而引發全球芯片產業大變局提前到來。

7月10日，台積電發佈上個月的經營情況，2020年6月合併營收約為新台幣1208.78億元，較上月增加了28.8%，較去年同期增加了40.8%。累計2020年1至6月營收約為新台幣6212.96億元，摺合約210.87億美元，較去年同期增加了35.2%，去年上半年台積電的營收為4597.03億新台幣。

在稍晚（16日）的二季度業績説明會上，台積電表示：

**“公司未計劃在9月14日之後給華為繼續供貨。”**而9月15日，正是美國120天期限的截止日。

一方面是超過一半的市場佔有率和歷史第二高的六月業績，一方面是可能出現的不給某些特定企業供貨的情況，那麼，台積電憑什麼，可以馳騁疆場，也可以拳定江山。

5月18日，華為分析師大會在深圳召開，華為輪值主席郭平坦言：

“華為作為一個ICT（Information and Communications Technology，信息與通信技術）的設備和終端的公司，我們能夠到產品的設計、到集成電路（Integrated Circuit，芯片）的設計，但超出之外的能力，我們並不具備。”

華為所不具備的，就是部分終端產品的製造，以及芯片的製造能力，在“世界是平的”國際貿易及分工的一體化背景下，華為的製造，實質上是委託給第三方製造加工公司，比如終端委託給富士康，芯片委託給台積電。

在台積電的官網上，寫着這麼一段話：

“時至今日，台積公司已經是全世界最大的專業集成電路製造服務公司，單單在民國一百零八年，台積公司就以272種製程技術，為499個客户生產10,761種不同產品。”

這兩家成立於1987年的行業巨頭，在2020年，站到了輿論的頂端。

生而代工

1985年9月22日，在紐約的廣場飯店，由美國、日本、英國、法國及西德5個工業發達國家財政部長和央行行長組成的高管們，在一場持續了數天的討價還價後，終於在相互的妥協中，達成了趨於一致的協議，這份協議，叫《廣場協議》。

廣場協議的簽署，拉開了美國對日貿易戰的序幕，首當其衝的，便是如日中天的日本半導體產業。

有意思的是，也是在這一年，英國的一家叫ARM的小公司，推出了第一顆叫ARM1的芯片，併成功植入到了電腦，這家公司在1990年後將芯片架構部門獨立，組建了新的ARM公司，並決定此後不再自己生產芯片，轉為設計芯片核心架構（IP Core (IP，Intellectual Property)），並將設計好的架構授權給其他公司使用，這種面向“Partner-Ship”授權“IP Core”的模式，開創了半導體行業分工的又一個全新的時代。

一年後，第一次《美日半導體協定》簽署（有效期至1991年7月31日），該協定的主要內容有：日本擴大外國半導體企業進入日本市場的機會；為了事先防範傾銷行為，日本政府要監控向美國以及第三國出口半導體的價格等情況，等等。這意味着日本的半導體存儲器生產被剝奪了經營的自由，完全置於日美兩國政府的監視之下，更為要命的是，美國要求日本公開“超大規模集成電路（VLSI）技術研究組合”（1976-1980年）的一千多項專利，全面廢除日本半導體進口關税。

除了以貿易戰的方式對日本進行肢解以外，美國開始扶持第三方國家和地區，來制衡和分離半導體行業的分工。

其中，台灣便承接了半導體產業中的製造部分，奠定台灣半導體制造王者地位的核心人物，便是張忠謀，和他的台積電。

張忠謀

1983年4月8日，TI（Texas Instruments，德州儀器）發佈了一顆DSP（Digital Signal Processing，數字信號處理芯片）——TMS32010，這顆售格高達500美元的DSP，是當時全球最快的數字處理芯片，在之後的一段時間裏，成為TI最掙錢的產品。但是，在TI依靠DSP賺錢的日子裏，TI另外一個部門卻陷入了舉步維艱的境地。由於與TI當時以消費電子為主的經營理念產生了分歧，由TI三號人物、在1972年便升任TI副總裁及半導體部門總經理的張忠謀領導，以DRAM為核心組成的半導體集團，成為了TI轉型中的犧牲品，DRAM部門被解散，張忠謀離開TI，從此，TI退出儲存器芯片市場，而一直主張押注半導體行業的張忠謀離開後，TI的芯片製造投資一直不見起色，直到2009年通過對奇夢達在美國工廠的收購，才獲得12吋晶圓廠的製造能力。

此時的台積電，40nm製程已經為客户服務一年了。

第二年，張忠謀受通用儀器（General Instrument Inc.，GI）邀請，出任通用儀器總裁，但是，離開TI後的張忠謀，已經失去了在消費電子行業的耐心。於是在短短的一年任期後，張忠謀接受時任台灣行政院長孫運璿的邀請，回到台灣擔任工業技術研究院院長，同時兼任聯華電子董事長，曹興誠任總經理。

1986年，工研院決定將投資1000萬美元的“RCA計劃”成果市場化，籌備成立一家不同於聯電的半導體公司，張忠謀以院長的身份，成為籌辦組的核心人員，1987年，這一產物的主體——台灣積體電路製造有限公司成立，也在這一年3月，美國政府以日本未能遵守協議為由，就微機等日本有關產品採取了徵收100%進口關税的報復性措施，美日貿易戰達到了頂峯。

台積電成立之初的台灣，雖然得到了美國的支持，但是依舊處在一個比較矛盾的狀態之中。首先，擺在台積電的門口，是走什麼路，選擇本土發展，還是技術引進，便是第一個大問題。其次是晶圓代工，還是優先發展DRAM芯片，成為了第二個問題。第三個問題，便是無論選擇何種模式、選擇哪個細分領域，都不得不面臨技術、設備、人才的窘境。

面對這些那些的問題，張忠謀辭去工研院院長，親自出任台積電的董事長，之後，張忠謀給台積電定下了發展的方向：

“我的公司不生產自己的產品，只為半導體設計公司製造產品。”

**台積電的成立，使半導體行業重新進入到了全新的分工模式。**在此之前，半導體公司幾乎都是自己包圓了芯片從設計到製造的全流程體系，比如説日本，從1976年通產省主導成立“VLSI 技術研究所”之後用了十餘年的時間，日本形成了完整的產業鏈，構建了成熟的半導體生態，如晶圓製造巨頭信越、SUMCO，光罩領導者 TOPPAN ，後端材料領域的京瓷、住友電木，前後端檢測有 Advantest 和東京電子，光刻機巨頭尼康（沒有錯，光刻機之前的霸主是尼康）等。

“虛擬工廠”

以英特爾（Intel）為代表的垂直設計與製造（Integrated Design and Manufacturing，IDM）的公司，他們即設計芯片，又自己修建廠房來生產自己設計的芯片，也就是説，從芯片的核心架構（IP Core）設計開始，到芯片製造、測試到封裝，全流程都由自己完成，是典型的重資產半導體公司，每一個環節都需要投資大量的資金來進行，這種模式，對於任何公司來書，都是難以承擔的。

尤其是核心架構與芯片製造兩個環節，更是重中之重。

ARM的出現，解決了部分核心架構的問題，一些初創的半導體公司，只需要想ARM支付一定的費用，便可以獲得ARM設計的最新的芯片核心架構，拿到核心架構的授權後，這些半導體公司便針對性的對架構進行調整和裝修，以便設計出最為合適自身的芯片。

台積電的出現，讓這種模式得到了最大化的發展，台積電將半導體行業重新進行了洗牌和分工。

那些從ARM等授權商哪裏拿到授權，而沒有製造，封測這些能力的公司，被稱作為“無廠半導體公司”（Fabless Semiconductor Company），他們只進行硬件芯片的電路設計，設計之後再交由晶圓代工廠製造為成品，並負責銷售這些產品。

承接無廠半導體公司委託生產的晶圓代工廠（Foundry），則以台積電等為代表，他們只接受其他無廠半導體公司委託、專門從事半導體晶圓製造，而不自行從事產品設計與後端銷售。

台積電便是這些“無廠半導體公司”的“虛擬工廠”，在ARM等IP授權公司授權給無廠半導體公司的同時，也會通過商業開發的行為，將自己主流的核心架構通過合作的方式，提供給晶圓代工廠，讓晶圓代工廠以提前做好核心架構匹配，從而獲得與無廠半導體公司提供過來的已經設計好需要進行生產製造的芯片進行匹配，從而進行生產製造。

在純晶圓代工公司出現之前，芯片設計公司只能向整合元件製造廠購買空閒的晶圓產能，產量與交期都受到非常大的限制，不利於大規模量產產品，而且還可能面臨核心技術外泄的情況。**無廠半導體公司依賴晶圓代工公司生產產品，由於晶圓代工廠不自己設計和生產自己的芯片，無廠半導體公司不存在技術外泄的擔憂，但是產能、技術都受限於晶圓代工廠當前的產能和技術節點限制，但優點是不必自己負擔興建、營運晶圓廠的龐大成本。**而IDM廠商，亦會基於產能或成本等因素考量，將部分產品委由晶圓代工公司生產製造。

台積電開創的，是一個龐大的、覆蓋全球半導體制造的行業。

對陣中芯國際

台積電也是晶圓代工廠行業中，全球技術合力的結晶。

在我們梳理台積電發展的背景時，有很多地方是砸錢也未必砸得出來的“護城河”。

首當其衝的，便是時間，不僅僅是在半導體行業，在所有關鍵領域，都是一個時間積累的過程。台積電自1987年入局，開闢半導體代工新行業，在此之前，台灣已經有鴻海精密這樣的3C代工巨頭，也有聯華電子這樣的半導體巨頭，但是聯電因為是綜合性半導體公司，其代工受到一定的影響。而聯電也在1995年通過剝離下屬部門及子公司，轉型為專業的晶圓代工廠。不過有趣的是，無論是聯電還是台積電，其最初都是由工研院投資成立的，成立的目的都是為了推進台灣地區半導體產業的發展，聯電的基礎是半導體綜合性業務，以及代工。台積電的基礎是RCA計劃引進的技術，同為工研院出資的企業，在工研院提供的技術支持應該是一致的，也就是説，一定程度上，台積電也借鑑了聯電的發展經驗。

1990年，台積電通過三年的時間，張忠謀四處奔走，在自己的資源和飛利浦的支持下，購買了一些歐、美、日公司淘汰的二手設備，終於建成了第一條6吋、1um製程的產線，這比成立之初2um提升了整整一個代次。10年後，中芯國際才在台積電棄將張汝京的主導下成立。

按照摩爾定律下芯片集成度發展的預測，10年的時間意味着至少6.5個代次，也就是説，中芯國際成立的時候，已經落後台積電至少6.5個代次，那麼實際情況是不是這樣呢？

2001年，台積電實現12吋晶圓、0.13um製程量產，並開始大面積為客户提供服務。同年，中芯國際一期一廠房和三廠房B區完工，設備逐步進場，完成調試，並實現量產，這是一條8吋的晶圓產線，其製程工藝是0.25um，這個時候，落後台積電，不能簡單的用製程來衡量，在製程之外，還有晶圓的大小這個硬指標，總體來説，落後數代是確定的。

十年的時間，對於日新月異的半導體產業來説，無疑是一個巨大的鴻溝，而且，台積電這種聚焦芯片“後端製造”的策略，更是讓台積電在吸取之前IDM模式的製造經驗後，更加的聚焦到了對製造的突破和研發。這又帶來了台積電的另一個更為突出的優勢：

製程領先。

同樣是以2001年為界，台積電在時任COO的餘振華為核心的技術人員的帶領下，突破了0.13um製程工藝，在此之前，0.13um製程，只有IBM研發出來，而且IBM一度試圖將該技術賣給台積電，但是，台積電以IBM的0.13um製程不太成熟婉拒。之後，IBM將該技術賣給了聯電。

正是這次婉拒，拉開了台積電製程領先的序幕，2001年，台積電在蔣尚義的鐵血力推下，直接跳過0.15um，量產0.13um製程。而0.13um製程採用的銅介質，改變了之前以鋁為介質的模式。同時，餘振華團隊還引入了Low-K Dielectric（低介電質絕緣）技術，憑藉這一技術在0.13um製程中的使用，台積電在先進製程中，實現了從落後以IBM為代表的大聯盟兩個代次，到並駕齊驅，之後，台積電逐步將IBM及其身後的聯盟，逐步在之後的發展中實現領先。

2004年，藉助銅介質製程的成熟，台積電量產了90nm製程，同時，台積電在全球發起了對中芯國際的專利戰，其目的，就是阻擋中芯國際的發展，而此時的中芯國際，正在謀求在美國及香港的兩地同時上市。

2008年的金融危機，使得全球半導體產業進一步萎縮，隨着奇夢達的破產，使得這一領域的寒冬變得更為漫長。這一時期的台積電，繼2007年量產45nm後，40nm的良品率始終上不去，此前一度退休的蔣尚義，重新回到台積電，主持40nm的研發工作，終於在年底，將40nm的良品率，提升到了可商用的量產標準。在40nm量產後，蔣尚義帶領台積電，切入到下一個最為重要的製程節點——28nm。並最終在2011年實現量產，從而在製程上，從落後三星及聯電，實現領先三星及聯電。現在擺在台積電面前的，只有英特爾一家。

2014年，台積電在實現了20nm製程後，在下一代關鍵製程上，選擇了與英特爾和三星不同的研發節奏，他們選擇了16nm，而三星及英特爾，選擇了正常演進的14nm，最終，三者均以同樣的時間節點，實現了各自制程的量產。

最終，在2017年，三家在10nm製程關鍵節點分道揚鑣。

之後的故事就簡單多了，台積電隨後進行的7nm/7nm+完全實現了對英特爾的超越，英特爾從那時起，變成了“牙膏廠”，不斷的在10nm上擠牙膏，不斷的在後面放“+”號，最新的消息顯示，英特爾的7nm工藝，正式推遲到2022年二季度。

三星方面，雖然一直按部就班，但是不代表承認，其在7nm就已經全面落後於台積電。要知道，台積電現在已經突破2nm GAA技術，很有可能在2022年實現量產。

製程領先的結果，就是虹吸效應。28nm時，台積電的產能被Xilinx，Altera，Nvidia，AMD和高通瓜分，10nm/7nm以及最新的5nm，產能則早已被搶完，主要客户，就是海思及蘋果等。

製程領先，還在於獲得上下游的絕對支持。

上游的IP Core授權商們，在新架構出來之後，會優先與台積電實現製程匹配，輸入IP庫，EDA設計軟件在新版本發佈時，會率先將版本支持數據庫及模型庫等導入到台積電，從而使得采用IP Core和購買各大EDA軟件進行設計的無廠半導體公司設計出來的產品，在台積電都能找到合適的製程來實現量產。

同時，台積電專業的晶圓代工廠定位，使得無廠半導體公司能夠放心的、願意的將自己辛苦設計的芯片，交由台積電生產，而在生產前，還要進過漫長的驗證、導入，和高昂的流片費用。最典型的例子便是2013年從三星手中，咬下蘋果A系列芯片的代工。2011年，台積電便開始投入巨大的資源到蘋果A系列芯片的IP Core的適配中去，一方面是保證通過蘋果的驗證，另一方面是降低蘋果轉單面臨的專利訴訟風險。要知道三星在得知蘋果可能轉單的時候，有意無意的度外透露，“只要台積電敢做，就一定敢告！”。最終，台積電向蘋果派出的超過50人的團隊，協助蘋果完成了A6芯片的最終設計，而台積電也通過了蘋果的驗證，最重要的是，相互間將可能出現的專利訴訟風險，幾乎就消除了。

而且，在90年代成立的無廠半導體公司公司中，幾乎所有的都選擇了與台積電合作，他們包括1991年8月，博通（Broadcom Corporation）成立；1993年1月，英偉達（Nvidia Corporation）成立；1995年3月，美滿（Marvell Technology Group）成立；1997年5月，聯發科（MediaTek Inc.，MTK）從聯華電子剝離並獨立；1999年4月，英飛凌（Infineon Technologies）從西門子剝離並獨立；2002年11月，瑞薩（Renesas Electronics Corporation.）成立。

這些公司，幾乎都成長為行業內的巨擘，而且都成為了台積電的客户。

“羣山計劃”

有了穩定的客户，台積電還需要持續的擴寬及加深自身的護城河。

收購和建廠，是台積電提高自身實力的重要一步。

1994年，在聯電轉型專業晶圓代工廠，獨立並分離旗下眾多部門及子公司的時候，張忠謀在12月成立了世界先進，其主要工作是承接了台積電之外的特殊集成電路製造，由此達到台積電的完整代工生態。

2000年，聯電在曹興誠的主導下，進行跨世紀的“五合一”合併重組，這是繼1995年前後剝離相關子公司及部門後，聯電最大的一次動作，其目的就是轉型為專業晶圓代工廠後，展開與台積電的全面競爭，這五家公司分別是聯電、聯誠、聯瑞、聯嘉與合泰，合併後，聯電成為了資產超過100億美元的巨無霸，而且在合併的當年，就在紐交所上市。

為了與聯電抗衡，台積電除了選擇自研0.13um製程外，還選擇了收購張汝京創立的世大半導體，此時的世大半導體，是台灣第三大晶圓代工廠，收購代價為50億美元。通過這一收購，台積電坐穩了台灣地區晶圓代工廠的頭把交椅的位置。

之後，張汝京的故事，隨着中芯國際的成立，走進了中國人的世界。

也是在2000年，台積電為拉攏客户並獲得客户的信任，提出“羣山計劃”，這一計劃的實質是給五家使用先進製程的IDM大廠量身定做技術支撐，以適應每家企業不同需求，從而實現每家企業在製造環節對於台積電製造工藝的驗證。這一計劃鞏固了台積電與大客户的關係，保持台積電在市場份額上的領先地位。

台積電的壯大，在我們看來，最為核心的一點，其實是來自於外部世界的支持。

首先，就是在美國主導的半導體產業全球結構中，台積電為代表的台灣企業，找到了最適合自身發展的定位，這種定位，與日本打造自身全產業鏈、韓國打造DRAM芯片不太一樣，台灣選擇了產業鏈的後端：製造與封測，尤其是製造。而台灣作為美國在半導體產業打壓日本的重要環節，便是要承接美國無廠半導體公司的製造，從台積電的各大客户來看，除了後期進入的海思外，幾乎都是美國公司或者由美國控股的公司。而台積電本身，外資持股比例就遠超過70%，在其多達35.6萬的股東中，最大股東是存託賬户，持股比例為20.5%，之後才是台灣行政院的6.3%。

其分散的股權結構，與外資超高的持股比例，使得台積電一方面被牢牢的掌握在台灣及管理層手中，另一方面，外資則分走了大部分的紅利。但是，這也使得台積電能夠最先的獲得融資及外部技術和設備。

比如與ASML，台積電是其大股東之一，在2018年，ASML的光刻機產能是29台，台積電獲得了其中的18台，ASML對台積電是管飽管夠。要知道中芯國際在梁孟松的牽線搭橋下，才從他們的牙縫中，獲得一台訂單，但是由於某些原因，雖然全款打了，但是至今仍舊未交貨。從這個角度來看，台積電是真的太幸福了。

另外，IP core授權商及EDA公司，在發佈新架構、新制程的時候，除了正常的授權給客户之外，還會將其核心及數據庫，優先交由台積電進行製程適配。別小看這一步，這才是台積電真正能夠發展壯大的重中之重。

如果沒有這些公司的支持，晶圓代工廠將名存實亡。你想想看，如果無廠半導體公司從IP core授權商哪裏購買的芯片架構設計出來的芯片，在晶圓代工廠無法進行適配和導入，那麼將一無是處，一邊是設計出來無法生產，一邊是空有產能無法獲得客户，這將是一個什麼樣的樣子，我們是無法想象的。

如果有一天，中芯國際受到制裁，各大IP core授權商取消與其合作，斷供其核心架構數據庫及EDA軟件/數據庫，使得中芯國際無法從這些公司獲得支持，那麼，採用了這些公司的架構及軟件設計出來的芯片，在中芯國際怎麼生產，也許連客户導入都無法完成，更別説實配、驗證，流片和生產了。

客户信任、設備公司支持、IP core授權商配合，從外部構造了台積電最為強大的護城河，這個護城河，用錢是砸不開的，但是，缺口總歸是有的。

可以説，台積電是全球化的半導體產業鏈上，技術的集大成者，在7nm製程下，硅片要經過1500道工序，才完成蝕刻，而10nm時，這個工序僅需要1000道。

今天，台積電宣佈3nm將很快量產，2nm已經突破GAA技術，其實這些，都是全球化技術整合，最為集中的提現。

“生意經”

7月19日，日本《讀賣新聞》報道，日本邀請台積電前往日本建廠，聯想到5月15日，台積電在表示“沒有赴美建廠計劃”3天后，突然宣佈投資120億美元在美國建造一座5nm製程工廠的新聞，我們幾乎可以這樣理解，台積電通過赴美建廠，謀求獲取美國的半導體技術支持以及美國盟友的支持，也可能通過赴日建廠，獲得日本原材料及設備廠的支持，要知道在半導體產業鏈上，日本的半導體材料及設備，依舊佔有超過一半的市場。

那麼，台積電在中國大陸的南京廠是什麼情況呢？還停留在16nm-12nm的階段，上海廠就更為奇葩了，承接的還是台積電8吋、0.25um-0.15um的產能。再説直白一點，台積電在華投資的行為，更多的可能就是作秀，而非技術。要知道南京廠是2018年才投產的新廠，建成投產時，台積電已經量產7nm製程了。

當我們聽到“代工”二字，就覺得“低端”的時候，台積電已經將這一工種，做到了全球第一。與之相呼應的，還有鴻海精密。

“到外買（模具）反而比較便宜，為什麼還要自己做呢？”面對這樣的問題，郭台銘以買地建廠、買設備建廠、買材料囤貨的方式作出了回應。

在IDM模式橫行天下的時代，晶圓代工廠被認為是一種浪費，台積電用了6年的時間，通過了英特爾的ISO 9001認證，在張忠謀的個人資源的利用下，獲得了英特爾的訂單，這一訂單，使得台積電正式獲得國際巨頭的認可，台積電用了13年的時間，在世紀之交研發並量產了0.13um銅介質製程，一舉奠定了領先的地位，也得以與巨頭們競爭。

“代工是生產別人不能做的產品，而不是生產別人不想做的產品。”

郭台銘的目的是要做到“在我的領域內，沒有競爭對手”****。

張忠謀的目標也是如此，自2017年實現對三星的超越後，台積電在製程上，已經進入到了“無人區”，再往前，台積電已經沒有先行者，自己就是先行者。

鴻海精密早就有了製造絕大多數3C產品的能力，但是郭台銘卻沒有這個品牌夢。台積電以現在手邊的資源，也早就有了設計各種芯片的能力，並將它們製造出來，但是張忠謀卻沒有這個打算。

在自己的一畝三分地內，做到全球獨一份，安心賺錢，做點小生意。

無論怎麼樣，台積電依舊是中國芯片製造無法跨過去的坎，在台積電的營收中，來自美國的佔比約60%，其中蘋果貢獻了約25%。而來自中國大陸的，約22%，其中海思貢獻了14%。

從這個角度看，做生意嘛，也就不難理解台積電的選擇了。

參考資料：

1、朱延智.《高科技產業分析》. 台北：五南圖書公司；2007.05.

2、商業週刊.《器識：張忠謀打造優秀企業的經營之道》.台北：商業週刊；2018.05.

3、施振榮著；張玉文采訪整理.《宏碁的世紀變革：淡出製造，成就品牌》. 北京：中信出版社, 2005.05.

4、伍忠賢.《透視台積電: 打造全球第一晶圓帝國》.台北：五南圖書公司，2015.07.