市值過萬億超越英特爾,壟斷全球5成市場16年,台積電為何這麼牛

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如果提起世界半導體格局,台積電是一個繞不開的存在,2017年,台積電市值超Intel成全球第一半導體企業,2019年第二季度,台積電全球晶圓代工市場份額的49.2%,一家就相當於其他所有晶圓代工廠的綜合,而且他們在7nm等先進工藝上領先對手一年時間,無論是麒麟、蘋果A12、高通855都是採用的台積電的7納米工藝。

台積電的創始人張忠謀同樣也是一個傳奇,張忠謀1931年出生於浙江寧波,在南開中學完成學業後,考入了哈佛大學,是當年考入哈佛的唯一一位中國人。

張忠謀是進入半導體領域最早的中國人, 他與半導體開山鼻祖、英特爾公司創辦人戈登·摩爾同時踏入半導體業,與集成電路發明人傑克·基爾比同時進入美國德州儀器公司。

在德州儀器工作時,張忠謀多次超預期解決公司的生產上的良率等大難題,率隊多次成功開發新產品。

在德州儀器工作期間,公司還因賞識其能力送其去史丹福大學攻讀了博士學位。

張忠謀通過博士論文答辯重回德州儀器之後,正趕上公司遇到IBM訂購一種還未具備生產能力的元件。

張忠謀帶隊研發,很快開發出這個產品,為公司貢獻大量利潤。

年輕時候的張忠謀

用了14年的時間,張忠謀德州儀器主管全球半導體業務的資深副總裁、這是非常難得的,要知道在那個時代,華人是飽受歧視的,但是後來因為與總裁夏柏理念不合,再加上台灣邀請他出任工業技術研究院院長,他便毅然辭職回到了台灣。

德州儀器工作時期的張忠謀

1987年,已經56的張忠謀在台灣創辦了全球第一家IC業的專業的代工公司台積電

在他之前,半導體行業從來沒有代工公司,可以說張忠謀是晶圓代工模式的首創者。

當時,全球的半導體行業採取的是單一的IDM模式,一般來說從前端的設計,到後端的晶片生產再到測試封裝,都是由廠商獨立完成的,基本所有的半導體產生都有自己的晶圓廠,當時英特爾、仙童半導體等晶片巨頭無論在晶片設計或者後端的晶圓生產,在全球都有著重要的地位,這也是他們的產品能夠傲視整個市場的保證。

所以台積電的成立可以說十分艱難,這種商業模式畢竟是世界首次,很多半導體巨頭並不認可。

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。

但包括索尼、三菱在內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。

幾經輾轉努力之後,台積電依靠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。

台積電成立儀式上的張忠謀

張忠謀剛剛創立台積電,就說下來豪言壯語:「 當我辦一個半導體公司,當然要它長期繁榮。

那只有一條路——世界級」。

1988年,張忠謀經過多方努力,找到了英特爾的新任總裁也是自己的好朋友安迪·格魯夫,英特爾是當時半導體行業的龍頭,得到了英特爾的認可,就意味著台積電擁有世界級的晶圓生產能力。

左一:安德魯·格魯夫

英特爾台積電的考核十分嚴格,提出了200多個問題讓台積電立刻改進。

張忠謀以強悍地作風推進問題改進,堅持的高標準、嚴要求,最終拿下了英特爾認證,同時也為企業建立起了規章制度上的國際化標準。

在獲得英特爾認證之後,雖然當時台積電的晶圓生產工藝比當時的英特爾落後兩代半,格魯夫還是決定將一部分生產任務分派給台積電

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。

台積電也陸續在美國加州、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。

進入90年代半導體行業依然遵循著英特爾創始人摩爾提出的摩爾定律前進, PC應用越來越廣泛,功能越來越強大,這時,微軟Window作業系統大獲成功.奠定了其PC軟體霸主的地位,隨之配套硬體的美國企業如做CPU的Intel也不斷茁壯,也就在這時,wintel(微軟英特爾)的聯盟依然占據的PC產業的絕對主導權,英特爾的晶片(硬體)與微軟的Windows系統及應用(軟體)兩者進行最佳結合、協同更新,最終拉動了整個產業。

Internet (網際網絡)在90年代開始商用(比如催動了EDA工具的誕生),短短几年之間便以撩火之勢顛覆了整個IT以及半導體行業。

在種種條件的催生下,半導體行業迎來新的發展,矽谷湧現了一批新興的半導體公司,Broadcom、Nvidia、Marvell 。

它們在網絡晶片、圖形處理、Wi-Fi 晶片設計等領域域各有專長。

一個共同點是,這些半導體初創公司本身都沒有自己的晶圓廠,也沒有資金和人力搞定生產環節,對外部晶圓生產線有極強的需求。

而這個時候,台積電抓住機會,成功奠定了它在晶圓代工市場的地位。

這充分證明了張忠謀當初做晶圓體代工的想法是正確的,台積電專業晶圓代工,讓無晶圓廠晶片設計公司可以專注在晶片設計,再委由台積電生產製造,不用再負擔建置晶圓廠與製程技術研發的龐大成本。

98年的時候,英偉達同台積電達成戰略合作,將所有的圖形加速顯卡交給台積電生產。

雙方合作的第二年,英偉達率先提出了 GPU(圖形處理器)概念,可以幫助 CPU(中央處理器)分擔一部分圖形動態渲染等計算任務。

這個概念後來被整個半導體行業所採用。

而幫助英偉達將GPU生產出來的台積電成功奠定了它在晶圓代工市場的地位。

從晶片行業出來的張忠謀在技術工藝的投入上很大,這也是為什麼台積電能夠把GPU製造出來的原因。

1999年,台積電領先業界推出可商業量產的0.18微米銅製程製造服務。

2001年,台積電推出業界第一套參考設計流程(Reference DesignFlow),協助開發0.25微米及0.18微米的客戶降低設計障礙,以達到快速量產之目標。

2005年,領先業界成功試產65納米晶片。

2003年台積電的營業額已達60億美元,純利14億美元,高達36%的毛利率和24%的凈利潤,市場份額達到了52%,在此後的16年里,台積電一直都是晶圓代工市場的第一名。

2006年,75歲的張忠謀開始了交班,委任跟隨自己多年的得力幹將蔡力行任CEO,自己只任董事長,但這次交班最終讓他失望並以失敗告終。

2008 年金融海嘯期間,蔡力行不但未能領導台積電應對好形勢,甚至還一度滑向深淵。

2009年第一季,台積電的營業收入比上一季跌了差不多40%,毛利率跌到20%以內。

更慘的是,整整一季,台積電的產能利用只有4%。

最終,2009年,78歲高齡的張忠謀復出,震驚了整個半導體行業,僅僅用了不到一年的時間,在2010年第一季度實現營收921.9億元新台幣,稅後盈餘336.6億元新台幣,成為台灣1300家上市公司中獲利最高的企業。

而2010年全年營收突破4000億元新台幣,成長率超過40%,市值衝上2兆元新台幣,股價漲幅達30.65%。

2012年10月初,台積電的市值再次創造了2兆3587億元新台幣的新紀錄,並成為台灣上市公司市值之首。

不得不說,張忠謀在半導體行業的確無愧於中國「半導體支付」的美譽。

從半導體研發出身的張忠謀眼光是非常狠辣精準的,2010年的時候,他就敏銳預感到,智慧型手機時代可能要來了, 預期PC、手機與消費性電子年成長率各達11%、10%及8%,到時候晶片的需求將進一步擴大。

他不顧眾人反對,將2010年的資本支出上調一倍,增加到五十九億美元,用來擴大台積電產能,如今來看,張忠謀這一步走得非常對,如今麒麟高通爭霸,台積電的產能壓根還不夠兩家的需求。

而在28納米的研發上,28nm製程有一個關鍵的技術選擇——先閘極(Gate-first)與後閘極(Gate-last)。

格羅方德跟三星都選擇先閘極,而張忠謀則敏銳選擇了後閘極,後閘極與前閘極系實現HKMG結構電晶體的兩大技術流派,差別在於安排矽晶片漏/源區離子注入、高溫退火和金屬閘極形成等步驟的先後順序。

後閘極先完成前兩項步驟後,再進行金屬閘極形成;雖製程設備與技術要求較複雜,但可使閘極不易受到熱的影響,且能有效控制電晶體的臨界電壓,從而因應低功耗到高效能應用的全方位晶片開發計劃。

因此,後閘極不僅提升電晶體穩定性與量產效益,且功耗與效能表現均更勝一籌,能符合行動裝置日益嚴苛的應用要求,三星與格羅方德的生產良率卻始終無法提升,由此,台積電不僅穩固了市場,還搶了這兩家一些市場。

在接下來的16納米、14納米、7納米等等,台積電都比其他人走得更快、更加穩健,從而也可以看出台積電在技術工藝上的積累。

從2014年-2019年,台積電投資了500億美元用於半導體工藝研發和生產。

目前積電5nm製程晶圓已經順利試產,將於2020年上半年投入量產。

台積電甚至已經在預研2納米技術了。

目前,對於未來10年,台積電其實早已做出規劃,選定移動裝置、高速運算電腦、智能汽車和物聯網四大領域,作為未來發展四大重心,並成立四大技術平台,其中高速運算電腦應用涵蓋AI 人工智慧 、智能車和智能醫療、智能家庭、智能工廠和智能城市。

也是繼智能型手機後,被視為未來推升台積電營收成長關鍵動能。

張忠謀曾非常自豪地說:沒有台積電,就沒有那麼多無晶圓公司與創新出現,智能型手機也不會那麼快普及,且改變了世界幾十億人的生活方式。

各式行動裝置再加上高效運算與智能聯網,像是人手一機的智能型手機、筆電、智能手錶、AR、大到醫療體系,體積微小的積體電路晶片都已被廣泛應用。

2018年,87歲的張忠謀再次選擇退休,並且不續任董事,也不參與任何經營管理相關工作。

在經歷了上一次的教訓之後,張忠謀採取了「雙首長平行領導」制,現在兩位共同執行長之一的劉德音將擔任董事長,魏哲家則擔任總裁。

在「雙首長」制度下,台積電能不能繼續一路霸氣走下去,我們還是拭目以待。


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