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芯片制造之王,台积电是怎么炼成的? 原创:牲产队长 日期:2022-08-09 当今世界,台积电是当之无愧的芯片代工之王,芯片制造之王。台积电自认第二,无人可称第一。在中美博弈之下,台海危机之中,台积电已经不再是一家芯片代工企业,而是大国竞争的筹码,也是高科技产业竞争中不可或缺的一环。 匹夫无罪,怀璧其罪。台积电正在成为美国极力拉拢和招安的对象。蔡英文当局也希望通过出卖台积电,来换取美国的支持。可是,台积电到底是一家怎样的企业?台积电是如何登顶芯片代工之巅峰王座的?对绝大部分大陆网友而言,都是不甚了解的。 队长可以拍着胸脯说,芯片代工是绝对的高科技产业。它和富士康的手机代工完全不一样。芯片代工的技术难点,也绝非获得光刻机就能搞定一切。就全世界而言,只有中国买不到光刻机,英特尔、英飞凌、德州仪器等西方国家,都能买到光刻机,为什么这些西方企业仍然竞争不过台积电? 台积电是如何在美日欧等一系列西方发达国家的激烈竞争中,杀出重围,后来居上的?为什么台积电能超越美国英特尔、德州仪器和日本电气等世界顶尖半导体制造商,成为全球芯片制造业中的超级巨头? 台积电成立于1987年,它不做上游的芯片设计,也不做下游的芯片组装,它只做芯片代工这一个环节。正所谓:“术业有专攻。”对比起三星、英特尔、德州仪器这种的芯片巨头,台积电是全球第一家专业的芯片代工企业。三星、英特尔和德州仪器等传统半导体巨头的业务模式,全部都是追求“大而全”,既自主设计芯片,也自建晶圆厂,从事芯片生产。
台积电创办人张忠谋
但对当时的台积电而言,英特尔、三星和德州仪器都还不算是最大的竞争对手,因为当时全世界最强大的半导体产业不在美国,也不在韩国,而在日本。在上世纪90年代,全球十大芯片制造企业中,就有五家来自日本,分别是NEC(日本电气)、日立、东芝、富士通和三菱电机。 日本不仅掌握芯片制造工艺,还同时掌握上游的光刻机技术,没有任何国家能够在芯片领域去卡日本的脖子。尼康、佳能不仅造相机,还是全球顶尖的光刻机巨头。 日本半导体产业极为完善,光刻机、晶圆厂、原材料等全产业链,日本都位居世界前列。至今,日本依然是全球芯片第一大原材料供应国。 毫无疑问,那是日本半导体产业最高光的时刻。而台积电作为1987年才成立的后起之秀,不过是个弟弟,还进入不了大哥们的视线。 今天的光刻机巨无霸阿斯麦只比台积电早3年,成立于1984年。彼时的阿斯麦只是从飞利浦分离出来的一家小公司。谁也没了到,这两家当年的小公司竟然会在后来,携手击败所有的竞争对手,共同登顶全球。
ASML发家之地,背后是飞利浦大厦
在这个过程中,台积电的崛起离不开两个技术天才。第一个是林本坚。林本坚祖籍潮汕,出生于越南,在西贡长大,中学时移民到台湾,在台湾大学获学士学位,后赴美国俄亥俄州立大学获博士学位。2000年,林本坚加入台积电。 就是这个男人,在2年后,凭一己之力彻底改变了全球半导体的产业格局。当日本尼康、佳能仍在钻研干式光刻机技术时,台积电和阿斯麦联合攻坚浸润式光刻机技术。2002年,林本坚成功首创浸润式微影技术。 这一技术的开创,直接让日本积累的光刻机技术领先优势一夜之间,荡然无存。尼康、佳能在干式光刻机研发中投入的数十亿美元都打了水漂。这是一次典型的弯道超车。当全球世界的主流半导体公司都在研发干式光刻机时,林本坚以天马行空的想象力,发明了浸润式微影技术,为浸润式光刻机的量产奠定了技术基础。 因这一技术发明,林本坚被誉为“光刻机之父”。2003年,台积电联合阿斯麦成功制造出全球第一台浸润式光刻机。
统光刻和浸没式光刻示意图
可是,芯片制造并不简单。解决了光刻机,还需要解决芯片生产工艺,就像厨子有了一套好厨具,但要炒出色香味俱全的好菜来,还需要在厨艺上进行持续锻炼。光刻机只是芯片生产设备,类似于厨具,生产工艺则类似于厨艺。只有光刻机搭配先进的生产工艺,才能量产出全球顶尖的芯片。 这就要提到第二个技术天才——梁孟松。 如果说,林本坚是“光刻机之父”,那么,梁孟松就是“当代芯片工艺领域中的顶尖大神”。根据美国专利局公开信息显示,梁孟松参与发明的半导体专利技术有181件,全部与世界先进芯片制程相关,个人参与的全球专利数累计450个。 在2003年时,梁孟松研发出全球第一个130纳米铜制程,击败美国IBM公司,当年就给台积电赚得55亿新台币,正式确立台积电在全球芯片代工中的市场地位。 2009年,梁孟松离开台积电,跳槽加入三星集团。在梁孟松的带领下,三星集团放弃开发20纳米制程,直接从28纳米制程跳跃到14纳米制程。2015年2月16日,三星集团正式发布14纳米制程芯片,而彼时的台积电生产工艺才量产到16纳米。 这是21世纪以后,台积电在芯片制程工艺方面,首次落后于三星集团。也从此以后,三星集团成为台积电最为重要的竞争对手。台积电深知梁孟松的重要性,从2011年就开始对梁孟松进行商业起诉。后来,梁孟松败诉,只好从三星离职。 但是,2017年,梁孟松加入中芯国际,任职CEO。在梁孟松加入后,中芯国际的芯片制程工艺进步神速。中芯国际从28纳米,跨越到14纳米,只用了不到300天。可是,在7纳米制程研发中,因美国封锁了中国大陆的光刻机。梁孟松和中芯国际都陷入了“巧妇难为无米之炊”的困境。中芯国际的芯片制程工艺进步也陷入了短暂的停滞。 但对台积电而言,这能极大地维持它的霸主地位。为限制三星的先进芯片产能,台积电买走了阿斯麦50%以上的EUV光刻机订单。三星虽然已经率先完成了3纳米制程的研发,可是,产能远远比不上台积电。
EUV光刻机
台积电有70多台EUV光刻机,而三星只有18台EUV光刻机,英特尔也有12台EUC光刻机,中国企业则一台EUV光刻机都没有。 在制程工艺上,台积电和三星并列前进,几成两极格局。当台积电和三星纷纷冲刺3纳米制程时,英特尔仍停留在10纳米制程,7纳米制程都要等到2023年去了。 也正是因为英特尔丧失了全球芯片制造的霸主地位,才让美国不得不推出2800亿美元的芯片补贴法案,来威逼利诱台积电和三星去美国建先进芯片厂。可这背后所反映的,恰恰是英特尔这样的美国芯片制造巨头不争气啊,被台积电和三星甩在了身后! 台积电之所以能取得今天的成功,离不开全球化条件下的尖端技术协作,但更离不开的是技术天才的杰出贡献。 在世界顶尖技术领域,带动一个国家产业发展的往往不是千千万万的普通人,而是极少数的那么一两个技术天才。 为什么华为要全球招募天才少年?在越是在技术的无人区,越是需要技术天才去突破。顶尖科技产业的竞争,本质上是人才的竞争,是极少数天才大脑的竞争。 来源:公众号 牲产队 作者:牲产队长 文章仅代表作者观点,转载请注明来源及作者 文章搜索: 牲产队长 牲产队 芯片 台积电 光刻机 |
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