夹缝中的台积电

编译 ｜ 杨玉科

编辑 ｜ 葛帮宁出品 ｜ 帮宁工作室（gbngzs）

对全球半导体行业来说，台积电有多重要？

打个比方，俄罗斯的天然气可以被其他形式的能源所取代，但台积电的芯片却不能。从航空航天到消费电子产品，几乎所有行业都严重依赖台积电生产的半导体。台积电已经占据全球半导体市场主导地位。

中美之间的技术竞赛已经跨越了从智能手机，到数字移动设备，再到社交媒体和人工智能的方方面面。现在，一个更深层次的新战场正在形成——为我们的智能手机、电脑、汽车和家用电器提供动力的芯片。

2022年8月9日，美国总统拜登（Joe Biden）签署一项旨在提振美国半导体行业的新法案，试图解决长期以来芯片短缺问题，并减少对中国等其他国家制造业的依赖。

这就是《芯片与科学法案》。该法案为美国半导体制造和研发提供激励措施，包括向国家科学基金会、商务部和国家标准与技术研究所提供超过520亿美元资金和额外投资。

长期以来，中国一直是科技制造业的主导力量，苹果、谷歌和微软等公司在生产设备及零部件方面严重依赖中国。

战略与国际研究中心（Center for Strategic and International Studies）最近一项分析显示，中国在半导体市场迅速取得进展，在组装、封装和测试方面排名全球第一，在晶圆制造方面排名第四——已经超过美国。

台积电已经承诺，投入至少120亿美元，在亚利桑那州建造一家半导体制造厂，预计2024年投产。另一家台湾制造商GlobalWafers承诺，将斥资50亿美元，在德克萨斯州建立一家硅晶圆厂。三星和SK集团今年早些时候提出，投资数百亿美元计划，以扩大其在美国科技制造业的影响力。

维吉尼亚大学专门从事风险分析的管理学助理教授科利尔（Zachary Collier）称，台积电的投资早于《芯片与科学法案》签署，但后者可能会刺激更多公司将工厂迁至美国。

7月22日，美国商务部长雷蒙多（Gina Raimondo）表示，有必要减少对中国台湾芯片供应的依赖。“我们对中国台湾芯片的依赖是站不住脚的，也是不安全的，这是美国的思普特尼克时刻（高科技竞争中的关键挑战）。”

雪上加霜的是，上周，美国众议院议长南希·佩洛西（Nancy Pelosi）窜访中国台湾地区，使得紧张局势迅速升级。

佩洛西会见了台积电董事长刘德音，讨论了《芯片与科学法案》。台积电可能受益于该法案，但前提是，它必须接受一条重要限制措施——接受援助的企业必须同意，不在中国扩大精密半导体的生产。

台湾新竹科技园被称为“中国台湾的硅谷”，成立于1985年，分为新竹、竹南、桐庐、龙潭、宜兰和新竹生物医学园6个卫星园区，员工总数约15万人。主要产业是集成电路产业，占园区总产值70％。

在新竹20家芯片制造商中，第一梯队是台积电和联华电子，已成为全球最大半导体合同制造商。台积电是苹果iPhone和Mac pc芯片独家供应商，也是AMD、博通和高通等公司的制造合作伙伴。

世界上许多大型科技公司都是“无晶圆厂”。这意味着，它们没有自己的生产基地，只能委托台积电和其他晶圆代工厂生产其设计的芯片。

咨询公司凯捷（Capgemini）芯片市场分析师彼得·芬特尔（Peter Fintl）向德国《商报》表示，台积电已在全球市场获得具有系统重要性的地位。

根据美国半导体行业协会最近公布数据，在可预见的未来，中国台湾仍将是全球最大芯片制造基地，覆盖全球约90％高端半导体需求。

▍一再推迟的3nm

8月5日，台湾市场研究机构集邦咨询（TrendForce）发布报告，英特尔原定于2022年下半年开始生产Meteor Lake CPU，将推迟至2023年上半年。因此，台积电不得不取消大部分2023年3nm产品生产计划。

按照原计划，英特尔第14代CPU预计采用台积电3nm工艺生产。但最近，英特尔又宣布，从2024年开始自主生产2nm芯片。这似乎表明，它不太可能再使用台积电3nm产品。

集邦咨询认为，上述信息传递的信号是，台积电决定放缓设备扩张速度，以防止产能过度闲置。3nm工艺投资产生高额成本后，台积电正在减少2023年设备订单，这可能会影响其2023年资本支出。

台积电和英特尔随即发表评论称，他们的计划没有改变。

台积电在发给《经济日报》的一份声明中写道：“台积电不对个人客户业务发表评论，公司的产能扩张项目正在按计划进行。”

几乎同一时间，英特尔重申，其第14代核心Meteor Lake处理器，将按计划于2023年上市。

上周，在2022年第二季度财报电话会议上，英特尔首席执行官帕特·盖尔辛格（Pat Gelsinger）透露：“2023年，我们将推出第一款基于Intel 4工艺打造的CPU Meteor Lake，它在我们和客户的实验室中表现良好。”

英特尔预计，Meteor Lake将在2023年秋季或者更晚时间上市，所以今年开始大规模量产Meteor Lake的GPU Tile，并在2023年早些时候交付几乎没有什么意义。从财务角度看，也不具备有益影响。

这种背景下，将GPU Tile量产推迟到2023年7月，是完全符合逻辑的决定，不会影响Meteor Lake处理器的可用性。

至于台积电，部分行业人士认为，有一群客户计划在2023年至2024年期间使用N3、N3E、N3P和其他N3节点。

这份名单不仅包括2023年的苹果公司（台积电的最大客户）和英特尔，还包括2024年的AMD、联发科和高通等。这样，即使英特尔改变一些计划，台积电也没有理由放缓N3产能的引进。

事实果真如此吗？

台积电此前宣布，正全力推进3nm工艺生产，预计将于2022年下半年投产。此后，3nm工艺被推迟到2023年1月，而这一次，又推迟到2023年底。

这或许意味着，Meteor Lake将在2024年首次亮相，即在Raptor Lake发布近一年半之后。这不是英特尔路线图上的时间表，所以，这是一个严重的延误。集邦咨询表示，延迟是因为“产品设计和工艺验证问题”。

目前尚不清楚这些问题来自台积电的节点，还是英特尔的节点。据报道，英特尔正使用Intel 4处理器，以前被称为7nm，用于计算和I／O Tile。

《电子时报》曾做过报道，延迟是因为英特尔自己的芯片问题，而不是台积电的问题。针对最新传言，台积电表示，3nm制造正在按计划进行，但拒绝就客户业务进行置评。

可以肯定，这将对台积电未来资本支出计划产生重大影响。台积电原本计划将苹果和英特尔作为3nm产品的首批客户，现在可能只有苹果公司使用其最先进的节点。

有报道称，苹果公司将在M2 Pro和Max soc上使用它。2024年在iPhone SoC中使用3nm节点。

这对英特尔和台积电来说是个坏消息。集邦咨询认为，其闲置产能将阻碍扩大3nm产能，将量产进程推迟到明年底，而不是明年第一季度或第二季度。

作为回应，台积电已通知供应商，放慢3nm扩张速度，以避免设备积尘。

集邦咨询报告中最疯狂的部分是，它不仅再次确认了之前的推迟传闻，而且还表示，如果英特尔不能按时量产Intel 4，那么，它可能决定将Meteor Lake计算Tile外包给台积电。

这预计会发生在2023年初。鉴于许多原因，目前还无法预见这种情况发生。

在季度财报电话采访中，盖尔辛格再次确认：“是的，Intel 4就要来了。嘿，Meteor Lake，目前看起来还不错。”

▍“我们是大家的代工厂”

大概3年前，台积电试图在中美贸易夹缝中寻求安身立命。美国是更大的芯片买家，而中国大陆市场增长更快，两者都是这家全球最先进半导体制造商的重要市场。

8月2日，随着佩洛西窜访中国台湾，这让台积电曾经的努力付诸东流。台积电的大部分业务仍在台湾。作为一家为全球提供大量芯片的公司（这些芯片几乎都在中国台湾生产），台积电要与中国台湾面临的紧张局势割离开来不太现实。

美国希望把台积电拉到自己一边。这是因为，它生产世界上最先进的电脑芯片，而从iPhone到先进武器，所有产品都急需芯片。

长期以来，台积电擅长中立与博弈。“我们是大家的代工厂”成为其口头禅。

去年，台积电在中国大陆市场营收锐减30％。究其原因，特朗普政府的一项规定阻止台积电为华为生产先进半导体，这项规定在拜登总统任期内延续至今。华为是中国最大网络和通信供应商，到2020年都还是台积电最大客户之一。

台积电还决定在亚利桑那州建立一个新工厂，最早将于2024年在5nm工艺节点上开始运营。表面上看，这似乎与政治无关，但5nm已表明台积电优先考虑的领域。

公平地说，台积电有些束手束脚——它不能在南京或上海的晶片厂使用更先进设备，而在美国，昂贵的新工厂使用较旧的节点则没有经济意义。

在佩洛西主持下，美国众议院上周通过了《芯片与科学法案》，这巩固了台积电在美国的地位。美国国会拨款390亿美元，用于加强生态系统中的半导体先进测试、组装和封装能力。

台积电明确表示，其在美国的商业模式和未来扩张将依赖于补贴。当然，仅凭这一点，并不能保证它的倾向——毕竟，任何公司都很擅长从不同政府那里获得福利，而不需要任何忠诚的承诺。

《芯片与科学法案》规定及其融资方法，试图阻止接受美国资金的公司从事“任何涉及在中国半导体制造能力材料扩张的重大交易”。

但如果投资的对象是“传统半导体”，则又是例外。传统半导体被定义为28nm或更老的技术，台积电于2010年首次推出，现只占营收的10％。

由于台积电几乎肯定会接受《芯片与科学法案》分配的资金，因此，它将受到这些限制的约束。这也就意味着，在中国大陆扩张的或是其已有技术，而包括中芯国际在内的中国本土竞争对手已经擅长提供这些技术。

这样的投资很难推动中国追赶世界其他国家的计划，而且台积电可能也不会获利丰厚，因为传统芯片产能市场竞争激烈。

但这并不意味着中国会放弃。2015年，高通因违反中国反垄断法被罚款近10亿美元。台积电需要小心谨慎地处理未来几年的事情。

2022年8月2日，台积电股价一度下跌2．98％。投资者开始密切关注佩洛西晚些时候的行踪。

▍“我弄丢了工作证，但留下了照片”

台积电是全球最大半导体芯片合同制造商，为我们的手机、笔记本电脑、汽车和冰箱提供芯片。它是世界上最大芯片代工厂，拥有苹果、英特尔、高通、AMD和英伟达等大客户。这些客户帮助它在2020年实现450亿美元收入。

你可能从未听说过台积电，尽管它存在于你生活中的许多设备中。它是世界十大公司之一，市值4680亿美元，其十大股东包括美国大型养老基金和银行。

1987年，台湾人张忠谋创立台积电，成为世界上第一家也是最大芯片代工厂。张忠谋出生于中国浙江宁波，在美国就读于哈佛大学，大二时转学麻省理工学院。他曾在德州仪器（Texas Instruments）等公司从事半导体行业，后来回到中国台湾，利用德州仪器将制造能力外包给亚洲的机会，创办台积电。

台积电成立过程中，著名科技投资者戴伟平（Bill Tai）被聘为管理团队顾问，并成为台积电一号员工A001。

戴伟平拥有热门科技投资组合，是Canva、Dapper Labs、Lineage Logistics、Tweetdeck／Twitter和Zoom Video等公司的早期投资者。他是公开上市的hu8mining（北美最大数字资产矿工之一）主席，也是Bitfury（基于ASIC的比特币挖矿和区块链服务先驱）的早期投资者和前董事。

戴伟平与Bitfury创始人Valery Vavilov、副主席George Kikvadze于2015年创立Necker区块链峰会。在最近一次峰会上，戴伟平这样谈起台积电：“台积电是全球最大芯片代工厂，你家里和你生活中的大多数设备都使用硅，是全球市值第十大公司，但大多数人可能从未听说过它。”

张忠勇的愿景确实改变了世界。台积电不仅成为百分之百美国主流科技公司的基础，而且芯片代工概念也是开创性的：它已经成为世界上最大、最重要的科技公司之一。

“台积电在全球科技格局中扮演着重要角色，是支撑全球半导体生态系统最关键部分的基础。这是一个关键行业的关键公司。”戴伟平补充道，台积电在当今经济中扮演着至关重要角色，支撑着数字化的未来。

“我很幸运能见证它的形成时期，虽然很久以前，我就弄丢了工作证，但我留下了照片。”

▍扼杀450mm晶圆

你可以是大海里的一条大鱼，也可以是小池塘里的一条小鱼。

台积电一位前高管回忆，曾经有段时间，当台积电意识到某个项目将使他们与英特尔和三星展开直接竞争时，他们选择了直接放弃。

这个项目就是用于制造芯片的450mm（18英寸）晶圆。

台积电前联席首席运营官蒋尚义（Chiang Shang－Yi）曾扩大研发机构，帮助其成为全球最成功半导体制造商之一。

今年早些时候，他接受了加州计算机历史博物馆（CHM）采访。这是该博物馆口述历史项目的一部分，通过捕捉计算机行业先驱们的第一手回忆，起底450mm晶圆技术到底发生了什么事情。

目前，在半导体行业，用于生产任何规模芯片的最大晶圆直径为300mm（12英寸）。随着时间推移，直径逐渐增加，以提高生产能力，降低每个芯片成本。

但大约10年前，人们齐心协力开发450mm晶圆技术，将其大规模推向市场。据2012年报道，台积电宣布一项为期5年的新项目，预计耗资80亿～100亿美元，建造450mm新晶圆厂。

当时英特尔已经承诺，将在亚利桑那州和俄勒冈州建造450mm晶圆厂。

这个项目可以追溯到更远时间。2008年，英特尔、三星和台积电宣布合作，并计划与半导体行业其他公司合作，过渡到生产450mm晶圆。

英特尔当时表示，它相信从300mm硅片迁移到450mm硅片，每个硅片的芯片数量将增加一倍以上。

包括英特尔、台积电、三星、IBM和格罗方德（GlobalFoundries）在内的公司，甚至成立了一个名为“全球450mm晶圆联盟”，开发生产450mm晶圆所需的制造设备和工具。

但到2017年，对450mm晶圆的热情消退。迄今为止，所有大公司都坚持使用300mm晶圆来生产高产量尖端产品。

蒋尚义说，英特尔是推动450mm晶圆的主要代理商，它认为这是获得市场优势的另一种方式，而且竞争对手较少。

“对于更大的晶圆，人们说这是提高生产力。这并不完全正确。这更像是一场游戏，这是一个大佬占小佬便宜的游戏。”蒋尚义在CHM文字记录中说。

“现在，如果你想使用18英寸（450mm），首先启动的是设备供应商，他们的新设备都将是18英寸。他们不会在12英寸上使用最先进的技术，所以不需要18英寸的小规模选手会自动出局，他们也负担不起。这是一个大鱼吃小鱼的过程。这是选择大晶圆的首要原因。”

台积电曾推出过300mm晶圆，而且效果还不错，因此最初，它热衷于重复这一过程。在一次投资者会议上，张忠谋制定了450mm晶圆路线图，“突然之间，450mm晶圆行业变得非常热门。”

蒋忠义回忆道，2013年他去张忠谋办公室，告诉对方台积电不应该推广450mm晶圆技术。原因在于，台积电在300mm晶圆竞争中，战胜了许多较小的竞争对手，但如果要生产450mm晶圆，它就会发现自己要面对的是英特尔和三星。

“过去，我们的竞争对手是联华电子和中芯国际，这些公司的规模比我们小得多。如果推广450mm，现在，我们只有两个竞争对手：英特尔和三星。这两个都比我们大。所以，这对我们一点帮助都没有，实际上会伤害我们。”蒋尚义说。

人们担心的是，英特尔和三星都比台积电拥有更多工程师，而且可以利用的收入也更多，这将帮助这两家公司比台积电投入更多资金，用于450mm生产。台积电将从芯片制造领域的大鱼，变成小池塘里的小鱼，要面对两个它无法竞争的大块头。

张忠谋意识到，现在这样做不对。因此，他召集至少10次会议来讨论这个问题，最后确定放弃该项目。

但台积电必须为自己找个理由，解释为什么不能继续开发450mm晶圆？张忠谋决定，台积电将宣布优先发展先进技术，而不是450mm晶圆。

根据蒋尚义的讲述，在2013年美国西部半导体展一次会议上，英特尔、三星和台积电与芯片光刻设备制造商ASML共处一室，讨论450mm技术。

英特尔技术和制造负责人Bill Holt重申英特尔对450mm支持。他在会上说，所有与会各方都应该把投资资金，投入到开发项目中。

“我是下一个发言人，我告诉他，我们的首要任务是先进技术，他明白了。他很难过，走开了。”蒋尚义回忆道。

第二天，英特尔宣布，其首要任务是先进技术的开发。这就是450mm晶圆的终结。从那以后，没有人再谈论这个话题。

（本文部分内容综合Tom’s Hardware、ET、Bloomberg、Shark News、CGTN、Forbes、The Register、Business Korea、Taipei Times、DW、VOA News、Now Cast报道，部分图片来自网络）

原文标题:夹缝中的台积电