市值蒸发千亿,深陷2000亿建厂泥潭,台积电的供应链隐忧

林志佳

林志佳

· 8月2日

透过这家在全球芯片代工产业举足轻重的公司,可以看到中国未来芯片产业的机遇与挑战。

播放 暂停

市值蒸发千亿,深陷2000亿建厂泥潭,台积电的供应链隐忧

00:00 27:06

2021年6月9日,有观众在南京的世界半导体大会上观看台积电的展台(来源:由钛媒体拍摄)

2021年6月9日,有观众在南京的世界半导体大会上观看台积电的展台(来源:由钛媒体拍摄)

贸易摩擦与全球缺芯的背景下,台积电——这家位于中国台湾地区的晶圆代工龙头企业突然成为了全球焦点。

有产业媒体报道,原本台积电在4月23日斥资28.9亿美元增加的南京28nm工厂成熟制程产能,日前遭到了拜登政府的施压,美国敦促台积电不要启动中国南京扩厂计划。

在今年7月15日举行的台积电 2021 财年中期财报会上,台积电董事长刘德音直接驳斥了这一传言。

刘德音表示,台积电南京厂在2020年第三季度完成一期量产,现已达到16nm制程每月25000片的产能。而扩张的28nm产线将于2022年下半年开始量产,到2023年达成每月4万片的产能。

同时,为了安抚拜登政府,刘德音在此次财报会上透露,去年宣布斥资120亿美元的台积电美国亚利桑那州5nm芯片工厂,如今已动工,目前进展顺利。首批美国雇佣的工程师在4月下旬已经抵达中国台湾地区,接受5nm技术培训,预计设备将在2022年下半年进厂,5nm一期月产2万片晶圆的项目将于2024年开始量产。

刘德音还强调,台积电的5nm系列仍将是美国商用最先进的大批量生产技术,“欢迎客户在美国增加产能,台积电能够提供技术支持和业务承诺。”

不过,这样一番表述并没有收获投资者的信心。截至7月30日收盘,台积电市值达到至6049亿美元,相比今年2月最高的7260亿美元,市值蒸发超千亿美元。

一边要快速扩建南京28nm成熟制程产线,一边要在美国推进亚利桑那州5nm芯片工厂计划。正如曾在中国台湾地区半导体产业有着多年经验的业内人士陈鑫(化名)接受钛媒体App采访时所讲的那样,“(台积电)现在就是墙头草,它就是夹缝中求生存的一个思维。”

台积电是全球最大的芯片代工制造企业,也是与三星、英特尔并列全球仅三家能够生产速度最快,最尖端芯片的公司之一。尤其是7nm以及5nm先进制程工艺芯片,目前全球只有台积电和韩国三星两家公司可以生产制造。

展锐设计的6nm 5G芯片T770、百度的7nm昆仑二代芯片均由台积电代工。并且,台积电已准备启动3nm芯片量产,1nm技术研发上也取得突破。

芯片产业的制造流程,包括芯片设计、芯片制造代工以及芯片封装三大链条。

“代工”这个词看似并不高端,但在芯片行业恰好相反,芯片的代工比设计对技术有着更高的要求。台积电在全球半导体产业链关键环节占据近乎垄断地位,很大程度上得益于技术研发与投入。

由于缺少ASML的极紫外光刻机(又称:EUV光刻机)等重要先进半导体制造设备,以及半导体产业过去投入不足,目前中芯国际制造的芯片制程工艺最高也仅达到14nm。中芯国际在2018年10月首次对外宣布14nm芯片研发成功,到2019年才成功流片,2019年第四季度才实现量产,比台积电等公司落后近四年之久。

短短不到一年,台积电市值蒸发千亿。而且在面临中美关系急转直下等挑战下,台积电正深陷被迫投资2000亿建美国厂的泥潭之中。当年承担半导体半边天的台积电,如今究竟怎么了?

台积电是如何创立的?

尽管在过去的30年时间里,全球半导体贸易市场中,美国企业占据近50%的份额,一直在芯片行业保持着领先的地位,但美国的芯片企业却只设计不生产,基本交由台积电做代工制造。因此,美国对其的依赖程度也相当高,据波士顿咨询等机构的数据显示,美国市场占据台积电总销售额的61%,而整个中国台湾地区拥有世界半导体产业30%的市场份额。

当前,半导体的生产企业主要分三类:

一种是Fabless,即无厂半导体公司,只设计研发不生产,典型就是中国华为的海思半导体、美国的高通、英伟达、AMD等;

第二种就是IDM模式,即通过全流程垂直制造整合型企业,从设备到原料、从设计到制造、从封装到检测全都负责,甚至还可以给其他企业做代工,典型例子就是三星、英特尔;

第三种就是台积电这类Foundry厂,典型的代工制造企业,不会参与芯片企业研发设计这种环节,但它的芯片制造能力独步全球,在半导体制造环节达到垄断的地步,是芯片产业的中枢。

回顾过去,中国台湾地区电子产业腾飞起于上世纪九十年代,以庞大的电子零部件集成产业链为支撑,核心是代工。大批中小型电子企业通过拷贝或借助美国、日本等国外的技术,靠组装和品牌外观创新形成自己的品牌,并迅速转为应用型产品,获得利润。

英国《自然》杂志发表的一篇关于中国台湾地区电子产业的社论文章称,早在1970年代,中国台湾地区就认识到半导体行业的潜在经济重要性,并制定了一项战略。最初,中国台湾地区主要专注于从美国转移技术,建立研究机构和中心,然后支持研究落地成果化的衍生型公司发展。后来,随着企业开始寻找私募投资,政府重点提供赠款、补贴和税收优惠,以支持学术界、研究机构和工业界。

台积电的成立,要从1974年讲起。那时全球正发生第一次石油危机,石油价格大涨,打破了当时旺盛的中国台湾地区出口生意。当时的“行政院长”蒋经国做了两件重要的事,一是推动“十大建设”,其中三项是重化工行业;二是在1974年初找行政院秘书长费骅,来共同商讨下中国台湾地区是否可以发展新兴科技项目,要他对未来工业发展想办法做重大突破。

费骅找到当时他的同学、电信总局局长方贤齐,而后两人又找到了当时在美国无线电公司(RCA)担任研究主任的潘文渊,潘文渊发现当时中国台湾地区正在如雨后春笋般的发展制电子表、电子计算机工厂,这些工厂都是进口集成电路(IC)在台北装配,毫无技术可言,而集成电路是所有电子产品的核心零部件,如果中国台湾地区能制造集成电路,则有助于所有电子工业发展,让其摆脱装配成高科技产业,其重要性可想而知。

但他们认为,制造集成电路技术不宜自己研发,因为时间长,花费巨大,可以引进在美国等国外有许多对集成电路技术学有专精的海外学人、技术等。于是,潘文渊写了一个“积体电路计划草案”,建议从美国引进集成电路制造技术,最终决定:拟投入1000万美元全力推动集成电路工业发展;中国台湾工业技术研究院(ITRI,简称“工研院”)成立“集体电路示范工厂”;请潘文渊在美国筹设“电子工业技术委员会”,协助工研院引进技术到台。

而潘文渊放弃满额的退休金,提前从RCA退休,并邀集了一批华人专家开始讨论技术的方向,最后他们选定了基于互补式金属氧化物半导体 (CMOS)技术的Foundry方向,于1980年5月成立中国台湾地区的第一家制造集成电路的公司“联华电子公司”(简称“联电”),生产应用于电子手表的四寸芯片供各方使用,目前是全球第三大的晶圆代工厂。

此后,政府与RCA签订实训合约,由工研院派出第一批19位年轻的工程师去RCA工厂接受实地训练。这19位里包含了后来担任工研院院长的史钦泰,和后来的联电董事长曹兴诚。

与此同时,当局又决定在半导体方面再上一个台阶,遂决定发展超大型积体电路(VLSI)。经过孙运璿等人的邀请,张忠谋于1984年从美回台,先担任工研院院长,发展6英寸晶圆技术,此后张忠谋提议将大型集成电路实验工厂移出,成为民营的超大型集成电路公司,为更多电子公司服务也可带动上下游电子公司发展。

事实上,自少年时期,张忠谋就在美国哈佛、MIT留学,并在加入德州仪器(Ti)之后飞黄腾达,不仅在25年内坐到了德州仪器全球三把手的高位,更成为了半导体行业的领军人物之一。

随后,李国鼎带着张忠谋等前往拜访民间台企负责人,希望他们每个人投资0.18亿美元,总资本额超过1.9亿美元的一半,就成为一家真正的民营公司。但结果并不理想,民间7家台企只投资了3500万美元,占总投资额的24.1%;就在此时,远在荷兰飞利浦公司得知此一讯息后,主动找张忠谋等人,希望投资51%,主导该公司的经营。但李国鼎认为,投资额不得超过资本额的四分之一,公司经营权应该由我方主导。最后,飞利浦争取投资4000万美元,占27.6%股份;不足的7000万美元由中国台湾地区的“国发基金”等共同投资,占48.3%为最大股东。

1987年2月24日,台积电由此诞生。张忠谋辞掉了工研院院长职位,出任台积电董事长。国发基金、荷兰飞利浦公司,以及7家台企的私人投资,这三大类也成为台积电成立初期的原始股东。

在此良好基础上,经过由工研院电子所推进的电子IC产业示范设置计划(1975-1979)、二期发展计划(1979-1983),超大型积体电路(VLSI)计划(1983-1988),以及次微米计划(1990-1994)之后,中国台湾地区逐渐形成了自有发展体系。在位于新竹和台中的科技园区里,包括台积电、芯片封装龙头日月光、联发科、“芯片代工二哥”联电、旺宏电子等都居于此,开发全球超过70%的信息技术行业产品,过去五年创造超过330亿美元的年收入,从而形成了一个从芯片设计到制造、封装,以及生产晶圆、设备、面罩和化学品的完整半导体产业链。

凭借着美国扶持、转移的技术,2019年,中国台湾地区科技电子产品出口额高达1900亿美元,占总出口额的57.7%,最近十年(2007年-2016年)电子产业增加的附加价值,高占GDP增加额的28.2%。可以这样说,电子产业撑起了中国台湾地区经济的半边天。

目前,中国台湾地区在芯片代工、封测产业分别占全球芯片市场份额的70%、50%。而在芯片设计方面仅次于美国,全球市场份额超过18%。其中,台积电则在全球芯片代工市场中的份额达到60%以上。

台积电的三次转折点

半导体产业技术门槛很高,具有周期性成长和衰退效应。张忠谋曾提出“张忠谋定律”(Morris’s Law),就是每隔四、五年,全球半导体制造产业会经历一个“景气循环”,这一法则后来被与英特尔创始人提出的“摩尔定律”相提并论。

现在来看,过去34年,台积电经历的挫折和高光均于此有关。在张忠谋的领导之下,台积电经历了三次重要转折点,从而造就了今时重要地位。

台积电发展的三个阶段性时期(图片来源:Digitimes)

台积电发展的三个时期(图片来源:Digitimes)

第一阶段(1987年-1998年),台积电强调了其作为纯芯片代工厂的地位。与中国台湾地区半导体行业内的其他公司一样,寻求在半导体制造领域站稳脚跟。当时,台积电发展的重点是制造芯片,不干涉客户的业务,秉持中立的核心价值,希望客户可以完全信任台积电,从而有朝一日能与英特尔抗衡。

到了1998年,亚洲金融危机全面爆发,台积电的商业模式和企业文化发生了巨大变化,推动其向技术领先性方向转移,加大研发力度,触及芯片设计板块,增加了部分收入,从而摆脱与其最大竞争对手“联电”的竞争。

第二阶段(1999年-2007年)期间,台积电利用强大的运营能力,实现连年盈利,占据芯片代工市场半壁江山。通过将其可观收入的8%投入研发,台积电的技术领先地位得到保证。2000年开始,台积电大力投资建立其数百人的研发团队,在0.13um和0.18um工艺节点上加码研发,提前扩大了对联电的领先优势,此后确立了其在工艺先进技术方面的领先地位。

对于工艺节点,张忠谋也有着独家秘诀。根据台积电对外发布的一份发展规划报告显示,该公司在18至24个月的时间范围内,以相互支持的“双螺旋”方法推进工艺节点。例如,台积电其中一个蓝色研发团队在18到24个月的时间内,专注于28nm节点,然后转向16nm、7nm和3nm节点。与此同时,一支研发红队瞄准了20nm、10nm和5nm工艺。两只队伍相互竞争,相互支持,共同创造业务,最终依靠市场竞争来脱颖而出,从而保证了台积电工艺技术的领先地位。

台积电芯片逻辑工艺路线图(来源:台积电官网)

台积电芯片逻辑工艺路线图(来源:台积电官网)

2009年之时,在金融海啸和全球经济萧条打击下,台积电迎来了其发展的第三阶段。当年,台积电发生了三件大事:

1、由于台积电2009年收入同比大减59.5%,创1994年上市以来的最大跌幅,78岁高龄的张忠谋一度退休后宣布复出,撤掉蔡力行的CEO职位,重回台积电担任最高负责人;

2、三星、Intrinsity公司共同研发的“蜂鸟”手机芯片面世,三星从台积电眼皮子下抢走了订单,后者代工生产;

3、台积电技术骨干梁孟松负气出走,被三星成功挖角,来到韩国,随后又到了中芯国际担任联席CEO。

在这样一种“内忧外患”的环境中,张忠谋却宣布,豪掷10亿美元研发经费,加大人员的研发投入——要知道,2009年台积电的总营收也就仅有90亿美元,之后在张忠谋的领导下,台积电不断攻克28nm、14nm等节点,凭借领先的制程技术以及高效简化的操作流程,扩大了市场优势,拿到了苹果、高通、英伟达等美国芯片巨头的重要订单。

2018年,张忠谋宣布退休,台积电最近几年由刘德音和魏哲家“双CEO”管理。

而2020年至今,台积电正处于行业公认的‘超级循环周期“之中,也是台积电历史上最高光的时刻,世界几乎一半的芯片,都是由台积电制造,高端支撑芯片,台积电更是包揽了八成以上。后面的日月光、联发科等半导体企业都随之获得了高额收入。

张忠谋曾指出,台积电的制胜秘诀是“领先的制程技术+无与伦比的资本支出”。其中,台积电拥有超过50%的代工市场份额,是竞争对手市场份额的数倍,凭借其良好工艺技术、客户关系和生态系统,以及巨大的研发资金投入,成就了如今台积电这一晶圆代工龙头地位。

与此同时,台积电股价也节节攀高。2016年9月19日,台积电市值首度超越美国电子巨头IBM;2017年3月20日,台积电市值首度超越美国芯片领导者英特尔。截至发稿前,台积电总市值达6049亿美元。

供应链隐忧

如今,在全球“芯片荒”的重要背景下,台积电开始布局、建造美国代工厂。

近年来,重塑产业链结构的美国一直施压台积电,要求其在美国设厂,并将技术一并带到美国。对于美国的施压台积电始终犹豫不决,因为背后牵涉到是靠近客户、还是靠近产业链,是规避风险、还是降低成本的结构性矛盾。在美设厂或许有利于分散风险,但同时又面临被美国就地“绑架”这一新的难题。

不过,有媒体也注意到了一点,台积电对于在美国建厂的时间点选择非常微妙——2024年落成,这意味着美国这一任总统任期结束之后才能看到。届时,5nm工艺已经不是台积电最为先进的技术了,2nm工艺将实现量产。由此可见,台积电并不情愿将最先进的产能布局在美国。

陈鑫对钛媒体App表示,台积电的生产节奏已经非常成熟,逐步形成了自动化、标准化、规模化发展模式。若台积电在其他地区建厂,都会受到政策的影响,其实是很难再度复制的。

上海交通大学国家战略研究中心研究员李雨桐则认为,

“台积电除了在芯片代工领域处于主导地位外,确实也是 地 缘 政治博弈的一个很微妙且十分重要的因素。在中国大陆解决芯片‘卡脖子’的问题上,台积电还是能够发挥很大的作用。如果配合的好,‘卡脖子’问题能够在相当程度上得到解决,如果不配合就会雪上加霜。所以这样其实是可以反过来卡美国脖子的。”

另外,台积电同时也面临着水和电力资源不足、台湾地区有限劳动力等短期和长期之忧。

从短期来看,自去年起,中国台湾地区极度缺水,很少下雨,陷入了56年以来最严重的干旱。许多水库的蓄水量不到20%,有些水库的水位甚至低于10%。由于芯片制造中需要大量的水来清洗晶圆,为确保供水,台湾地区去年停止了对7.4万多公顷农田的灌溉,以支持芯片工厂的正常运转。

目前台湾地区正使用新的管道从桃园引水,而台积电正在为最坏的情况打算,他们正在回收更多水,台积电称其回收率超过86%。该公司强调,至今其运营还没有受此因素影响。

而且,台湾地区宣布于5月13日、5月17日全台规模的分区停电,这让芯片厂商们雪上加霜。当局也承诺越来越多的采用可再生能源,并在2025年前放弃核电,这在当地引起了对芯片工厂的电力供应担忧。疫情冲击下,台积电于今年5月19日要求部分中高风险地区员工居家办公,确保公司正常运转,产能不受冲击。

从长期来看,厦门大学台湾研究院王勇却认为,台湾企业家学美国、学日本,引进先进技术,开发产品,从最初就无法独立成长。台湾地区电子产品的创新点是产品外观的设计,但电子产业的核心基础是自主技术专利,台企一直没有。

在他看来,通过购买等途径无法获取初始专利,买来的也往往是全球竞争链中偏没落的专利,零部件行业、电子存储器行业等支撑性行业都面临困境。

然而,转变也绝非易事。当前,中国台湾地区面临着资金和人才的双重困境,高科技产业对基础人员的培养、高等教育对基础研究人才的培养长期不足,企业自身也不具备支撑基础研发的实力。尤其在台湾地区半导体领域最看重研发类的硕博士高阶人才方面,存在人才流失的困境。

自2013年以来,台湾地区高校毕业生数量呈逐年减少之势。根据公开数据显示,2012年台湾地区高等院校毕业生人数分别为:博士(4241)、硕士(60218)、本科(226799),2020年毕业生人数为:博士(3276)、硕士(54919)、本科(206257),创下统计以来最大减幅,而且这一负增长趋势或会持续下去。

根据国际半导体产业协会出版的《2020年半导体产业与人才白皮书》显示,中国台湾地区半导体行业每月有2万人才的缺口。

有半导体行业人士表示,中国台湾地区半导体行业缺人的本质是人口不足,最缺的人才不是制程方面的人,而是系统与IC设计领域的人才。对于这类人才,不仅是培养的问题,还要保证培养后留住的问题。

而且,日渐崛起的中国大陆电子产业在资金、人才等方面正逐步追赶,缩小了与台积电等企业的差距。例如,苹果公司公布的2021年全球供应商名单中,新纳入苹果供应链的中国大陆厂商最多,企业数量高达12家,增加近三分之一,这凸显了中国在全球高科技供应链中的重要性。

硬件受制约,制程技术联合开发,王勇一针见血指出,“(台积电们)不具备核心系统,无法取胜于市场。”

半导体产业依然需要资金、时间和人才

2015年底,在工研院任职长达25年的陈鑫从中国台湾地区回到了大陆,如今是一家半导体产业链上游公司的市场销售副总裁。

在钛媒体App的采访中,陈鑫指出,随着时间的发展,技术、政策和资金的不断投入,像中芯国际这样的中国大陆企业正逐步成长,他也从中看到了很多发展机会。

"与大量资金投入的中国大陆芯片产业相比,台湾地区的人才最终都要被吸走......我认为,接下来台湾地区经济的蓬勃发展不可能要靠电子产业,需要找不同的出路,真的是要找一些比较有代表性的支柱型产业,例如服务业、文化产业等。”陈鑫对钛媒体App表示。

事实上,芯片的竞争放长来看,将不只是技术本身的争夺,而是综合资源和能力的比拼。如今,中国大陆也越来越重视集成电路产业的发展,在资金、时间、人才、政策等方面不断加码,让全球半导体产业逐渐转向中芯国际们。

据中国半导体行业测算,2020年中国半导体行业销售额达到8910亿元人民币,增长17.8%,三倍于全球增速。而根据国家统计局7月15日发布的最新数据显示,2021上半年,主要产品产量中,集成电路产量达1712亿块,同比增长48.1%。

在公司数量方面,天眼查数据显示,从市场主体来看,近5年中国芯片相关企业注册量逐年上升,年增速保持在20%以上,仅2020年,企业注册注册增速高达61%,新增企业近2.2万家。目前,中国共有超6.64万家芯片相关企业;从地区分布来看,广东省拥有最多的芯片相关企业,有超2万家,占总量的32%,其次是江苏省,有近9300家相关企业,占比15%,浙江省也有近5000家芯片相关企业。

在李雨桐看来,国家对于芯片产业确实要有引导的顶层设计。

他指出,国产政策要明确扼要,鼓励国家大资金的这种投入,也要鼓励民间资本的广泛参与,并且产业政策也要进行配套和倾斜;其次,中国要重视科学人才、科技人才的培养,鼓励年轻人进入半导体与集成电路学科中;最后就是要敢于投入、敢于等待3~5年的一个时间,集中国内所有相关资源,这样才能形成整体的发展趋势。

政策方面,7月21日,上海市人民政府办公厅发布《上海市战略性新兴产业和先导产业发展“十四五”规划》中指出,到2025年,上海要基本建成具有全球影响力的集成电路产业创新高地。其中,一批关键核心技术要实现突破,集成电路先进工艺实现量产,7纳米和5纳米刻蚀机进入国际先进生产线,桌面CPU、千万门级FPGA等关键产品达到国际主流水平,12英寸大硅片实现批量供应。并且加快研制具有国际一流水平的刻蚀机、清洗机、离子注入机、量测设备等高端产品。开展核心装备关键零部件研发。提升12英寸硅片、先进光刻胶研发和产业化能力。

此外,浙江日前出台全球先进制造业基地建设“十四五”规划,谋划布局第三代半导体等颠覆性技术,重点培育柔性电子材料、石墨烯材料、超导材料等产业,部分领域达到世界先进水平。

据《科技日报》报道,7月27日举行的国新办发布会上,科技部部长王志刚指出,在规划布局方面,把关键核心技术攻关作为面向2035年中长期科技发展规划和“十四五”科技创新规划的重要内容,明确重点领域、重点方向,发挥社会主义市场经济条件下新型举国体制的优势,组织各方力量协同攻关;在政策环境方面,将通过不断深化改革给予科研单位更多自主权,通过“揭榜挂帅”“赛马制”“包干制”等机制,让有真才实学的科技人员有用武之地。

当下芯片之于信息科技时代,如同煤与石油之于工业时代。半导体则正在取代石油的地位,成为21世纪必争的战略物资。从时代趋势来看,伴随着人工智能(AI)信息技术的爆炸式增长,芯片作为基础性、关键性和战略性的产业核心,是中美科技经济军事全面竞争的关键,关乎国家安全。

那么,在产业外追围堵,内部倒逼形式下,全球半导体产业究竟如何发展,中芯国际能否在制程工艺上超越台积电,依然需要时间和技术实力来证明。

(本文首发钛媒体App,作者|林志佳,编辑 | 虹达)

本文系作者林志佳授权钛媒体发表,并经钛媒体编辑,转载请注明出处、作者和本文链接。本文仅代表该作者观点,不代表钛媒体立场。
想和千万钛媒体用户分享你的新奇观点和发现,点击这里投稿 。创业或融资寻求报道,点击这里

敬原创,有钛度,得赞赏

”支持原创,赞赏一下“
钛粉40333 钛粉69801 蒙MYH 钛粉28351 钛粉54471 钛粉12200
467人已赞赏 >
467换成打赏总人数467人赞赏钛媒体文章
关闭弹窗

挺钛度,加点码!

  • ¥ 5
  • ¥ 10
  • ¥ 20
  • ¥ 50
  • ¥ 100

支付方式

确认支付
关闭弹窗

支付

支付金额:¥6

关闭弹窗
sussess

赞赏金额:¥ 6

赞赏时间:2020.02.11 17:32

关闭弹窗 关闭弹窗
  • 钛atjy2b 钛atjy2b
    回复
    0

    这篇文章写的很好,特别是结束语对于芯片产业的在未来国际视野中的展望!

    2021-08-03 18:54 via android

Oh! no

您是否确认要删除该条评论吗?

注册邮箱未验证

我们已向下方邮箱发送了验证邮件,请查收并按提示验证您的邮箱。

如果您没有收到邮件,请留意垃圾邮件箱。

更换邮箱

您当前使用的邮箱可能无法接收验证邮件,建议您更换邮箱

账号合并

经检测,你是“钛媒体”和“商业价值”的注册用户。现在,我们对两个产品因进行整合,需要您选择一个账号用来登录。无论您选择哪个账号,两个账号的原有信息都会合并在一起。对于给您造成的不便,我们深感歉意。