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）
▎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。
钛媒体编辑丨林志佳
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。在本月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。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。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，台积电总市值达人民币6056.82亿元。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。“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）
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