芯片巨头台积电 怎么打下芯片领域半壁江山

四款主流中端手机芯片亮相,你会怎么选择?

经过上半年的旗舰布局之后,618之前各个智能手机品牌也在加紧节奏布局中端芯片产品,以收获更广的市场占有率。目前主流中端手机芯片大概分为下面四款,你又会选择相信谁呢? 高通骁龙765G 配备了Kryo 475 CPU,拥有顶级7nm EUV制程工艺,集成骁龙X52 5G调制解

人称“半导体教父”的张忠谋与国内高科技公司多由高学历、具有研发背景的工科男创立一样,具有完美的简历

1931年于乱世之中在浙江宁波出生的张忠谋,由于其家庭背景(其父曾任宁波市鄞县财政局长,其母是宁波清代著名藏书家徐时栋的后人,来源百度百科)的原因,非但没遭受流离失所的苦难,还在其少年、青年时期接受顶级教育

先是于重庆南开中学读完了高中,后是相继在美国哈佛大学,麻省理工学院完成了本科与研究生的学习。

在获得了机械系硕士学位后,张忠谋像无数毕业于麻省理工的精英学子一样,获得了进入高科技公司工作的机会,1958年,27岁的张忠谋加入了当时还没那么出名的德州仪器,在德州仪器,张忠谋一干就是接近20年。

这些年里,张忠谋不但继续攻读了斯坦福大学电机系博士学位,还一路高升到了公司副总裁的位置上,成为了三号人物

二、55岁辞职创业

张忠谋在德州仪器的十几年里,德州仪器成长为了能与摩托罗拉、英特尔等全球知名半导体企业叫上号的顶级高科技企业。1987年时,德州仪器半导体业务方面的收入,在美国仅次于摩托罗拉。

但是,纵使德州仪器再能打,当初半导体还是日本拿手好菜,不过后来由于日本的半导体产业过于强大,美国对日本进行了非常血腥的打压(美国今天打压华为相比当年打压日本,简直是小巫见大巫),具体手段是《广场协议》+两次《半导体协定》,这里不展开讲解。总之,美国小老弟日本的半导体产业被美国亲手肢解,逐渐转移到韩国和中国台湾,这才有了台积电。

有关德州仪器当年的地位,举几个例子可能更形象一些,德州仪器是以下技术的发明人,包括:

全球第一块集成电路、全球第一部手持计算机,全球第一个数字信号处理器(DSP)。

德州仪器当年发明的世界上第一块(坨)集成电路

在这样一家顶尖半导体公司工作的张忠谋,作为一个黄皮肤的中国人,一路顺风顺水的走到位高权重的位置,赚着大把大把的dollar,管着几万美国人,照理来说应该坐等退休享福就可以了,可是1987年,55岁的他,竟然辞职了

而辞职的原因,仅仅是因为与公司管理层在公司发展方向上不合:张忠谋认为,德州仪器应该把更多精力与金钱投入到半导体研发上,而不是消费电子产品。

于是乎,已经55岁的张忠谋,毅然决然的辞职回到了台湾,创建了自己的半导体公司:“台湾积体电路制造公司”,其中“积体电路”就是“集成电路”的意思。

三、从零开始

在台积电创立之前,芯片从设计到完成成品,都是由同一家公司包圆(这种芯片制造模式叫做IDM,Integrated Device Manufacture),芯片公司需要具备整个产业链上的技术与人才、生产制造设备,这就导致每家公司都无法专精于芯片产业链上的某个环节,造成了大量的资源浪费。

张忠谋正是看透了这一点,他认为,未来的芯片产业必定是要实现分工的,而这其中,晶圆制造这一环节不但市场前景广阔,而且更适合从零介入。于是,张忠谋打定主意,台积电就要专门做晶圆制造的代工,而且未来一定要成为世界级的晶圆代工工厂。

那么什么是晶圆制造呢?

任何芯片从无到有,都要经历设计、晶圆制造、封装、测试这几个主要环节。所谓晶圆制造,具体定义如下:

晶圆,是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆;晶圆制造指在硅晶片上加工制作成各种电路元件结构,而成为有特定电性功能的IC(集成电路)产品

说白了,晶圆就是芯片的母体,而晶圆制造,则是将芯片设计图纸真正在晶圆上蚀刻成电路的工艺技术。如果说芯片设计是纯脑力劳动的话,那么晶圆制造则是将理论的设计方案转化为实体集成电路的制造流程。正是因为有了专门的晶圆代工厂,才可以把一大批创业期芯片设计公司解放出来,让他们专注于自己天马星空的设计方案,而把实际制造、需要大量设备工艺与工人的的“脏活累活”交给代工厂们实现。

而这种区别于IDM模式的芯片制造模式,被称为Foundry(代工厂)模式。

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卓 胜 微:国内射频芯片龙头企业; 兆易创新:国内存储芯片设计龙头企业; 景 嘉 微:国产GPU龙头企业; 圣邦股份:国内模拟电路芯片龙头企业; 扬杰科技:国内半导体分立器件龙头企业; 中芯国际:国内晶圆代工龙头企业(港股上市); 三安光电:全球LED芯片

虽然现在芯片产业链中,晶圆代工早已成为一个最为关键的环节,但在当年,台积电尝试专注于晶圆代工领域的想法,完全是突破性的,所以初创后的前几年,台积电的模式并不被芯片大厂们所认可(主要出于图纸保密、工艺质量等考虑),因此一直处于勉强维持生存的状态。

但依靠着张忠谋在行业内浸淫多年的人脉,以及随后互联网时代的到来,台积电迎来了历史性的发展机遇:

一是世界顶级芯片大厂英特尔决定将晶圆代工的订单交给台积电,在业界打响了台积电的名号。

二是随着个人计算机、手机的兴起,对于消费级芯片的需求量爆发式增长,很多从芯片大厂辞职创业的芯片初创公司无力承担晶圆制造的成本,因而纷纷主攻轻资产的芯片设计环节,而将制造交予台积电这样的专业化代工厂。

于是,台积电逐渐腾飞,并在2000年左右收购了当时其在晶圆代工行业的主要竞争对手,由张忠谋当年在德州仪器的同事张汝京在台湾创办的“世大半导体”。至此,台积电开始逐渐走向晶圆代工领域的霸主地位,让其余竞争对手们只有跟随喘息的份儿。

张汝京

而失去了世大半导体的张汝京,在愤恨之余(出售世大半导体的决定由公司大股东决定,未与其提前商议)出走上海,成立了一家新的晶圆代工厂--中芯国际,没错,就是我们常说的中芯国际。

四、实现霸业

台积电后来的发展,简直就是一帆风顺,在张忠谋的带领下,台积电完完全全的吃到了芯片产业发展的最大一波红利——移动互联网时代带来的红利

2000年以后,笔记本电脑、手机、平板成本逐渐降低,随着互联网基础设施逐步完善,3、4G网络相继部署,消费电子产业井喷式发展,对于高端芯片的需求也随之爆发

而晶圆代工产业,也随着电脑、手机更新换代带来的芯片集成度、技术含量的逐渐提高,构建起了自己难以逾越的壁垒。尤其由于当年荷兰公司飞利浦持有台积电大量股份,而从飞利浦半导体部门拆分出来的世界唯一(唯一是修饰顶级的,我知道还有佳能和尼康)顶级光刻机(晶圆制造中最为关键的制造设备,具体参考光刻机断供,影响有多严重?)制造商ASML,与台积电的关系极其亲密,虽然ASML高端光刻机产能有限,但发货给台积电的光刻机数量却一直能够管饱。

就这样,台积电与其他晶圆代工厂的代差越来越大,在手机芯片7nm时代,一家公司占据了世界晶圆代工份额50%以上,而包括张忠谋老东家德州仪器在内的一众当年具备晶圆制造能力的半导体企业,也逐渐退出了这个领域。

截至2019年,在世界半导体行业销售额与英特尔始终接力登顶的韩国巨无霸三星,在晶圆代工领域也与台积电有着巨大的差距,只能遥居第二。

而由当年张忠谋主要竞争对手张汝京创建的大陆本土晶圆代工企业中芯国际,由于一直苦于没有ASML的高端光刻机供货,至今也只能接接中低端的代工订单,无法踏入高端芯片制造舞台

BY THE WAY,中芯国际现在的并列头号人物,联席CEO梁孟松是从台积电跳槽到三星电子,后来加入中芯国际的。梁孟松从台积电出走三星时震惊半导体业界,因此还吃了官司,大家可以自行百度下这个大神的故事。

如今,就连具备芯片全产业链能力的IDM大厂英特尔、三星,在晶圆制造方面的技术都与台积电拉开了距离,更别说没有自己的工厂,只从事芯片设计(这种模式叫做Fabless,无工厂芯片供应商)的苹果、高通、华为海思们了。目前,由于台积电的最先进的5nm制程芯片产能有限,各大芯片厂商甚至要靠的方式争夺台积电产能。

台积电第二季开始进入5纳米量产,第三季晶圆开始放量出货。据设备业者消息,苹果5纳米A14应用处理器今年在台积电投片量仍维持原计划没有下修,华为海思的5纳米Kirin 1020手机芯片投片将在第三季开始上量。另外,高通5纳米5G数据机芯片X60及5G手机芯片Snapdragon 875亦将在第四季开始投片。总体来看,今年5纳米接单满到年底。

而台积电也依靠自己在半导体行业的绝对垄断地位,虽然销售额上无法与大型科技公司相媲美,但在市值上却一飞冲天

截至2019年底,在全球上市公司市值排名中,台积电排名第22位,仅次于中国的工商银行,把中国建行、中国农行、中国平安、中国移动这些大型央企也甩在身后,在亚洲科技公司中位列第四,前三位分别是阿里、腾讯、三星电子。

但是,就算是台积电成就了今天的辉煌,台积电始终坚持自己只会专心为客户服务,不会与他们有竞争业务(即不会将业务向上下游延伸,尤其是芯片设计领域),这同与台积电同年创立的华为的原则出奇的一致,或许这就是成功企业的一个共同特征。这也让芯片设计公司敢放心的把订单交给台积电。

所以,目前台积电的主要营收,就来自于这些世界上赫赫有名的芯片设计公司们,根据财报猜测(因为台积电不透露客户具体名单),目前台积电前两大客户分别是苹果与华为海思,两大手机芯片巨头贡献台积电收入超过40%,紧跟其后的则是高通、博通、NVIDIA、AMD、联发科等你能想象到的世界上最著名的芯片设计企业。

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