2020年5月15日,臺積電公布了在美國亞利桑那州投資120億美元建新工廠的計劃。2021年6月初,臺積電透露,已經(jīng)在亞利桑那州鳳凰城開工了一段時間;預計2022年下半年移入機臺,2024年第一期廠房開始量產(chǎn)5納米芯片,產(chǎn)能2萬片。
開工半年后,臺積電亞利桑州建筑工地狀況
臺積電在臺灣地區(qū)以外的晶圓工廠,已經(jīng)建成的只有三個:分別是南京廠(晶圓十六廠),上海廠(晶圓十廠),以及美國華盛頓州的晶圓十一廠。
臺積電在臺灣地區(qū)的晶圓廠,分布在新竹科學園、南部科學園、中部科學園,簡稱為竹科、南科、中科。2020年上半年數(shù)據(jù)顯示,臺積電營收占三大科學園總營收(合3223億人民幣)的41%,相比上年增加了2.2個百分點。臺積電總部和研發(fā)中心在新竹,還有二、三、五、八、十二A、十二B,共六個晶圓廠。臺南有六、十四、十八,共三個晶圓廠,還有中部科學園的晶圓十五廠。
主流晶圓廠有6寸、8寸、12寸三種。按面積折算,1片12寸晶圓約等于2.25片8寸晶圓,可以全部折算為8寸等效產(chǎn)能。全球半導體企業(yè)的市場份額,基本與手頭掌握的等效晶圓產(chǎn)能相關(guān)。
2020年底,臺積電的等效晶圓產(chǎn)能是每月271.9萬片,僅次于三星排全球第二。大陸晶圓產(chǎn)能最多的是中芯國際38.9萬片排第10,英特爾、聯(lián)電、格羅方德、德州儀器則排名第6到第10。中國本土企業(yè)所有晶圓廠總產(chǎn)能也只有160多萬片,占比僅有7.6%。加上西安三星、無錫海力士、南京臺積電、大連INTEL等外資晶圓廠,占比也只是13.9%。
這個占比排名近期很難發(fā)生變化,因為晶圓廠投資周期很長,建成后調(diào)試良率達標還需要時間,三年很常見。而且,并不是有錢就能投資,要考慮各種條件,技術(shù)設(shè)備供應(yīng)鏈能不能保證,人才夠不夠等等。預計2025年中國大陸企業(yè)加上外資廠的晶圓產(chǎn)能占比也很難超過20%。即使臺積電在南京廠的擴產(chǎn)計劃由原定的4萬片大幅提升至每月10萬片,也難以改變大陸晶圓產(chǎn)能份額嚴重不足的格局。反對臺積電在南京擴產(chǎn)的,很可能是不了解這個常識。業(yè)界人士對此只能搖頭,需要的芯片業(yè)知識太多,補不勝補。
值得注意的是,臺積電雖然排在第二,但在前五名里的地位很特殊。三星、美光、海力士、鎧俠的主要晶圓產(chǎn)能是用于自己生產(chǎn)存儲芯片,這類產(chǎn)品敞開供應(yīng),產(chǎn)能不算稀缺,只是價格波動問題。臺積電的晶圓產(chǎn)能專營代工,主要是價值更高的邏輯芯片,代工市場占比超過一半,在7納米、5納米先進制程領(lǐng)域還實現(xiàn)了壟斷。
英特爾又是另一類,自己生產(chǎn)高價值的CPU,雖然晶圓產(chǎn)能只是第六名,但銷售額和產(chǎn)業(yè)地位一直是芯片業(yè)世界霸主。直到2021年二季度,三星才以197億美元芯片銷售額超過英特爾的196億,升到世界第一。蘋果也發(fā)起挑戰(zhàn),推出的M1、M1 Pro、M1 Max芯片性能提升驚人,在臺積電5納米制程支持下吊打英特爾的CPU。
臺灣股票指數(shù)走勢,2008年10月至今
臺積電股票市值在6000億美元,占到整個臺灣股市總值的約三分之一(近期要少一些了)。臺灣股指創(chuàng)新高,臺積電是主要動力,相比2016年市值翻了快10倍。
臺積電的崛起當然要依靠自身的技術(shù)努力,在浸入式光刻機應(yīng)用、FinFET工藝等多個重大技術(shù)節(jié)點全部選擇正確,并競爭勝利。但是臺積電達到目前的行業(yè)地位,市值東亞第一、超過騰訊阿里,遠遠甩開行業(yè)老霸主英特爾,完全出乎業(yè)界預料。全球經(jīng)濟學界也沒有想到。這是因為發(fā)生了無法預測的技術(shù)突變,而且這次突變的性質(zhì)還很不一樣。
按照“正常預期”,全球芯片業(yè)卡在10納米的制程是到物理極限了,英特爾化身“牙膏廠”,隔段時間擠出一點進步,摩爾定律隨時中斷。但是發(fā)生了技術(shù)突變,荷蘭ASML成功研發(fā)出了EUV光刻機(美國EUV LLC聯(lián)盟扶持的),造出了新一代“神劍”。另一個技術(shù)突變是,臺積電用DUV浸潤式光刻機、FinFET立體工藝不斷提升指標與技術(shù)能力,練習出了高明的“劍術(shù)”,再結(jié)合EUV光刻機,將先進制程不斷推進到7納米、5納米,之后3納米、2納米理論上也沒有問題。業(yè)界認為摩爾定律到2030年仍能維持。
通常的技術(shù)突變,首創(chuàng)者未必能笑到最后。技術(shù)路線通了以后,新賽道上群雄并起,先發(fā)優(yōu)勢可能很快就沒了。但是芯片制造深入到14納米、10納米的先進制程以后,逆向的摩爾定律“芯片制程進步需要的投資額翻倍”不斷起作用,終于將一個芯片廠的投資推向了上百億美元。群雄們不僅沒有“并起”,反而不斷退出,巨額投資搞芯片制造,實在太容易賠錢了。
2018年,格羅方德宣布放棄7納米研發(fā)。太燒錢。但更嚴重的問題是,即使燒出來了,如果良率指標不行、競爭不過,訂單稀少都沒法回本。早在2014年,IBM就貼錢把虧損的芯片制造部門賣給格羅方德。而格羅方德,其實是AMD在2008年分出去的芯片制造部門,AMD覺得制造是負擔。
曾經(jīng)的光刻機三巨頭,日本佳能和尼康占兩家。但是,日本企業(yè)認為EUV光刻機過于復雜放棄了研發(fā),沒有跟上ASML。
2010年以來,芯片制造業(yè)界上演了不知多少場組合重整的大戲,行業(yè)變遷極為劇烈。日本爾必達、德國奇夢達等內(nèi)存生產(chǎn)商被擠得破產(chǎn),晶圓工廠被賣來賣去,開支大又不掙錢,很快就會撐不住。
總體來說,更能吃苦耐勞的東亞芯片制造企業(yè),比美國和歐洲企業(yè)發(fā)展好。而東亞企業(yè)里,韓國、臺灣地區(qū)、中國大陸的企業(yè),又比日本企業(yè)發(fā)展好,日本相對來說沒有過去那么拼了。
臺積電選擇了正確的發(fā)展路線,專心服務(wù)客戶做好代工,不搞芯片設(shè)計,和客戶沒有競爭關(guān)系。這樣的專注,在多年積累后收到了很好的效果。摩爾定律不斷推進,芯片制造投資成本指數(shù)上升,技術(shù)難度指數(shù)上升,代工競爭對手紛紛掉隊。在先進制程領(lǐng)域,只剩下三星和臺積電有技術(shù)能力和產(chǎn)能,而且還在不斷增加資本支出,達到每年300多億美元的可怕水平。
2021年8月,臺積電通知客戶全面漲價20%,其它代工企業(yè)也跟漲。芯片荒與稀缺的高端制造能力,讓業(yè)界形象本來低于芯片設(shè)計的芯片代工業(yè),成為行業(yè)制高點。
芯片業(yè)的市場份額與地位,除了按晶圓產(chǎn)能來分,還有按芯片設(shè)計公司所屬國家或地區(qū)來分,也是很有效的觀察指標。美國是行業(yè)霸主,F(xiàn)abless模式純設(shè)計占64%的份額,蘋果、英偉達、高通、博通、AMD等公司都是行業(yè)龍頭。在IDM自有工廠的模式,美國也占了50%份額,英特爾、美光、德州儀器等公司晶圓產(chǎn)能都不小。
韓國主要靠巨大的內(nèi)存生產(chǎn)能力和三星自己的邏輯芯片占據(jù)IDM市場份額,但是純設(shè)計幾乎沒有份額。日本和歐洲公司內(nèi)存生產(chǎn)競爭失敗,主要是靠邏輯芯片IDM模式有些份額,純設(shè)計能力也不行。
中國大陸與臺灣地區(qū)其實模式相近,大陸設(shè)計能力成長不錯,15%的純設(shè)計市場份額相比2018年多了2%,整體份額也多了2%。臺灣的聯(lián)發(fā)科、聯(lián)詠、瑞昱等設(shè)計公司也很有實力。
當?shù)貢r間2021年4月12日,美國華盛頓特區(qū),“恢復半導體和供應(yīng)鏈首席執(zhí)行官峰會“在白宮舉行,美國總統(tǒng)拜登出席。@視覺中國
其實從晶圓產(chǎn)能和芯片設(shè)計市場份額兩個排名表來看,美國的霸主地位已經(jīng)松動。美國純設(shè)計的業(yè)界大公司產(chǎn)量極高,但是沒有晶圓產(chǎn)能,需要依靠東亞企業(yè)代工。臺積電、三星、聯(lián)電、中芯國際等代工企業(yè),已經(jīng)隱約成了芯片業(yè)界的主導力量和發(fā)展瓶頸。美國自己這邊,代工企業(yè)格羅方德表現(xiàn)不佳;英特爾的芯片制造研發(fā)成了業(yè)界笑柄,遲遲無法突破,甚至高端芯片要讓臺積電代工;蘋果等美國公司需要爭搶臺積電的高端芯片產(chǎn)能,接受漲價;高通等公司則需要中芯國際的產(chǎn)能。拜登上臺后,已經(jīng)幾次開會總結(jié)問題,強迫催促臺積電和三星到亞利桑那開工廠,就是應(yīng)對措施之一。
不僅是美國,歐洲、日本、韓國都在重新審視芯片業(yè),面對變局積極規(guī)劃,更不用說中國舉國震動。過去讓臺積電不斷成功的市場邏輯,必然會發(fā)生大變化了。
芯片市場的主要玩家也就是綜合實力靠前的幾個大經(jīng)濟體,美國、中國、歐洲、日本、韓國。2020年臺灣地區(qū)的GDP約合6650億美元,只有韓國的40%,日本的13%,本來是不太行的。但是,因為特殊的市場環(huán)境,經(jīng)濟大國多少有些忽視了芯片代工的戰(zhàn)略意義,任臺積電在市場自由競爭中不斷取勝。
美國和中國都將投入巨大資源,提升全球芯片行業(yè)的市場地位,歐洲、日本、韓國也紛紛推出規(guī)模宏大的計劃。晶圓產(chǎn)能、設(shè)計份額、自有工廠、高端制造能力,都將進行激烈的競爭,“群雄并起”的格局一定會出現(xiàn)。而這些競爭,將不再是過去的市場規(guī)則主導,而是改由國家級別的非市場行為主導。
日本制定了芯片業(yè)發(fā)展計劃,光刻機企業(yè)重新發(fā)起技術(shù)沖擊。韓國準備10年內(nèi)投資510萬億韓元(約3萬億人民幣),加強邏輯芯片設(shè)計與制造能力,沖擊第一芯片大國。歐盟計劃推出《芯片法案》,提升芯片制造能力。美國正在醞釀大動作,態(tài)度明顯不一樣了,520億美元發(fā)展芯片的提案只是前奏,已經(jīng)把芯片業(yè)的自由市場原則搞死了。
美國要求臺積電、三星等公司交出客戶資料,借口是理清全球芯片供應(yīng)狀況,但誰都知道這是赤裸裸的非市場霸權(quán)行為。臺積電一邊說要幫客戶保密,一邊說會按時提交反饋給美國政府,具體細節(jié)要看后續(xù)進展,如數(shù)據(jù)是不是有脫敏保護。但是市場趨勢很明顯,大環(huán)境變了,臺積電過去靠專心服務(wù)好客戶、搞好技術(shù)就能發(fā)展好企業(yè)的邏輯,已經(jīng)不夠了。
在這個全球芯片競爭忽然變成“大國游戲”的圖景下,臺灣地區(qū)與臺積電由于歷史原因而形成的地位,不僅無法令自身成為“大玩家”,反而因綜合實力遠遠不夠,想保都無法保住,只會不斷下降。臺積電能做的,就是在過程中審慎決策,不要遭受滅頂之災;如果未來能平穩(wěn)過渡,仍有相當?shù)男袠I(yè)地位,就算是不錯了。也許是因為這個邏輯,近日臺積電股價一直波動,未來存在隱憂。
綜合國力排前的大國都在努力提升芯片制造產(chǎn)能與高端制造能力,臺積電失去代工市場份額與技術(shù)領(lǐng)先地位,只是時間問題,雖然芯片業(yè)研發(fā)突破與產(chǎn)能積累需要較長的時間。過去不敢投資的芯片廠,主要大國拿出上千億美元兇猛投資不成問題,也會通過本國設(shè)計企業(yè)保證訂單,不可能放任新建的芯片廠被市場擠垮。
臺積電的最大風險,個人以為是美國發(fā)動對中國的全面芯片攻擊,中國經(jīng)濟衰退,發(fā)展事業(yè)面臨中斷風險,但這是國防法明確規(guī)定的需要軍事保衛(wèi)的情形。另一個風險是“臺獨”勢力鋌而走險,引發(fā)大陸軍事行動,臺積電也沒法應(yīng)對了。
從經(jīng)營風險來說,臺積電不太可能支持“臺獨”(如果其經(jīng)營者是理性的),更不可能是什么“護國神山”。相反,面對不可避免的統(tǒng)一大勢,臺積電應(yīng)該支持和平統(tǒng)一,拒絕無意義的抵抗。某種程度上來說,臺積電在島內(nèi)的巨大產(chǎn)能,對于讓美國冷靜下來也有意義,不要貿(mào)然對中國發(fā)起全面芯片進攻。即便是代工份額超50%、技術(shù)實力絕對領(lǐng)先的行業(yè)翹楚,在已經(jīng)開始的大國芯片競爭中,臺積電也只能如履薄冰、小心應(yīng)對,絕不敢耍大牌。
筆者以為,臺積電必然要分散投資,集中在島內(nèi)風險高,各大國也無法接受。受美國逼迫到美國建工廠,也可能因為美國國內(nèi)各種因素掣肘,如工人數(shù)量及素質(zhì)不夠、研發(fā)不肯吃苦,導致進程無法加快。待到中國大陸條件具備后,臺積電快速與大陸合作,增加產(chǎn)能、引入技術(shù),獲得大陸政府與商家信任,仍有很大空間。只要不選擇搭上“臺獨”這條船,臺積電完全有明智選擇的余地。
對于中國大陸的輿論來說,要避免用過于政治化的立場去分析芯片問題,還是應(yīng)該多了解芯片行業(yè)的基礎(chǔ)知識,不要只停留在“放棄幻想、自主研發(fā)”的口號水平上,企業(yè)生存不能只靠精神。臺積電首先是一家企業(yè),這家企業(yè)是如何發(fā)展起來的、將來地位又會如何下降,邏輯是很清楚的。大陸方面,完全可以用正常的企業(yè)邏輯,去看待臺積電。
正常的臺灣企業(yè),特別是有行業(yè)地位的企業(yè),理論上都會支持和平統(tǒng)一事業(yè),比非理性的個人要容易溝通得多。臺積電就算在商言商,也有充足理由支持中國經(jīng)濟發(fā)展,支持兩岸和平統(tǒng)一。最起碼經(jīng)過相互溝通,實現(xiàn)這樣的轉(zhuǎn)變并不困難。只要不在這一根本性原則問題上作出錯誤選擇,繼續(xù)保持服務(wù)客戶的精神,臺積電的未來是有保障的。