中國臺灣臺積電發(fā)展史,世界最大半導體制造,是如何崛起的?
今年是臺積電成立35周年,由于疫情,官方并沒有舉辦盛大的慶?;顒?。創(chuàng)始人張忠謀言簡意賅地概括了公司的成就:如果成立時就買入臺積電股票,如今能賺1000倍。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/202305/446770.htm35年1000倍背后,見證了世界上規(guī)模最大的半導體制造廠的崛起。
《時代雜志》曾這樣描繪臺積電精準而有序的運轉(zhuǎn):每一天,在位于新竹縣的白色四方的總部內(nèi),穿著鮮艷防護服的技術人員——員工藍白色,承包商綠色,孕婦則是粉色——都會在淡黃色的防護燈下推著拋光的金屬手推車。
他們頭頂上,負責搬運的天車系統(tǒng)(OHT)在數(shù)百個機臺之間將裝有25個獨立硅片(晶圓)的9公斤前開式晶圓傳送盒(FOUP)拖到軌道上,在那里將它們一個一個地提取出來處理,很像自動點唱機選擇記錄。經(jīng)過六到八周的蝕刻和測試后,每個晶圓才能被分割成單獨的芯片,然后分發(fā)到地球上各個地方[8]。
全球前五大晶圓代工廠中,臺積電營收遙遙領先。2021年的營收比身后四位(三星、聯(lián)電、格芯、中芯)加起來還多。這一年,臺積電提供了291種不同的制程技術,為535個客戶生產(chǎn)12302種不同產(chǎn)品,占全球半導體產(chǎn)值的26%。
放眼全球,或許沒有任何一家公司能深刻的影響整個產(chǎn)業(yè)鏈的波動,以及一個地區(qū)的發(fā)展。
2021年,臺積電員工生的寶寶占中國臺灣新生兒1.7%——每100名新生兒中,約有2位“臺積電制造”。
臺積電對臺灣地區(qū)GDP影響超13%
臺積電超強的地位,也成功帶動臺灣省經(jīng)濟的發(fā)展。并且這種影響還在擴大,據(jù)臺積電最新披露的數(shù)據(jù),其營收22年上半年同比增長43.5%。
一個名副其實的耗電大戶
芯片代工是絕對的耗電大戶。
EUV光刻機重量達180噸,需要0.125萬千瓦的電力,來維持250瓦的功率。臺積電僅EUV光刻機便有30臺,如此算來,一天耗電就是90萬度。為了防止溫度過高,還需要設置龐大的水冷系統(tǒng)。
同時,芯片制造對于電力的穩(wěn)定性要求極高,一顆芯片的生產(chǎn)有幾百道工序,一旦出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定或斷電,可能就是數(shù)千萬美元的損失。
總用水量可以裝滿92.4個水立方
芯片制造同時也是用水大戶,2020年,單是臺積電一個公司的日均耗水量,就相當于天津市居民每天九分之一的耗水量。
另外,芯片制造需要使用干凈程度為自來水1000倍的超純水。晶圓廠需要用上1400至1600加侖自來水,才可能轉(zhuǎn)化為1000加侖的超純水[9]。
分開來看,用水量排名前三的工廠分別位于新竹科學園區(qū),南部科學園區(qū)以及中部科學園區(qū)。
2021年,臺灣島遭遇了半個世紀以來最嚴重的干旱。為了確保半導體產(chǎn)業(yè)能正常用水,臺灣地區(qū)采取了多種措施,比如停止了對7.4萬多公頃農(nóng)田的灌溉,又比如每周抽兩天,暫停對三個市縣居民和企業(yè)供水。
為了解決用水,臺積電與高雄市政府合作建廠,預計2026年每天可供應3萬噸再生水,供臺積電使用。
水處理和回收是臺積電節(jié)水的重要一環(huán),當前臺積電所使用的水源中,85%-90%都是再生水。臺積電的工業(yè)廢水回收率達86%,每滴水的使用率則超過350%。
也就是說,平均每滴水,都被臺積電使用了3.5次[9]。
臺積電人均薪酬跑贏了90%的臺灣人,而且贏了兩次
在全球缺芯的背景下,半導體廠家業(yè)績大漲,員工薪資福利也水漲船高。2021年,臺灣地區(qū)上市半導體公司平均的員工年薪約為46.02萬元,相比前一年增長了22.8%。
排名前十的半導體廠商當中,九家都是半導體設計廠商,前三分別是瑞鼎、聯(lián)詠以及聯(lián)發(fā)科。它們員工的年薪都在百萬元以上[7]。晶圓代工廠臺積電在其中只排在第19位,臺積電員工的人均工資只是榜首公司的一半。
即便比上不足,比下卻綽綽有余。
臺積電每兩個員工就有一個研究生
芯片制造要用電、用水,也要用人才。
三星從臺積電挖角梁孟松,全程專機接送,效果立竿見影:梁孟松在三星牽頭FinFET工藝的研發(fā),順利攻克14nm量產(chǎn)。而當梁孟松轉(zhuǎn)投中芯國際后,三個季度就實現(xiàn)了14nm技術突破,核心就在于制造工藝的切換。
臺積電創(chuàng)始人張忠謀曾是德州儀器的“三號首長”,他的同事是制造全世界第一塊芯片的電氣工程師杰克·基爾比。
為了留住人才,臺積電每年4月都會進行年度例行性調(diào)薪,由于通脹和芯片短缺,臺積電今年平均調(diào)薪幅度將達8%,吊打通脹不說,與往年平均調(diào)漲3-5%幅度相比還高出一截[10]。
碩士畢業(yè)能入職臺積電,那還讀什么博士
雖然臺大化學系研究生在擴招,但卻沒人愿讀博士了。
在臺大化學系,碩士生一畢業(yè),就有將近9成進入臺積電成為制程工程師,年薪百萬新臺幣,誰還三年又三年?
臺大的博士學生數(shù)量在2012到2020年之間,減少了15%,但碩士生的數(shù)量卻一直在增加。同一時期,化學系博士生每年新生注冊數(shù)從32人減少至15人,少的這一半都得怪臺積電——它給的實在太多了。
股價一跌,高管一年白干
魏哲家1988年加入臺積電,在加入臺積電以前,是新加坡特許半導體的副總,技術實力一流。在臺積電的23年里,掌管過8寸晶圓廠,技術部,業(yè)務部,如今官至總裁。
2021年,魏哲家的薪酬是臺積電薪酬中位數(shù)的194倍。
臺積電為了使高管與公司利益更加一致,強制規(guī)定高管強制持股,并且持股價值為其薪資的倍數(shù)。一旦公司市值下滑,高管很可能一年白干。
高管人人是股東的辦法,果然是高。
研發(fā)支出超中芯國際7.3倍
在臺灣地區(qū)全體制造業(yè)公司的研發(fā)開支中,臺積電一家的開支就占據(jù)約20%,即便放在A股,臺積電的研發(fā)支出也高的可怕。
與半導體設計企業(yè)主要人員為研發(fā)人員的情況相比,臺積電這樣的半導體制造企業(yè),很多員工是產(chǎn)線上的基層員工,但這并不意味著技術含金量的缺失。
比如臺積電目前正在研發(fā)的3nm,精細程度堪比在頭發(fā)絲的寬度上雕刻出清明上河圖。
3nm工藝晶體管密度達到了破天荒的2.5億/mm2,是7nm的3.6倍。這個密度形象化比喻一下,就是將奔騰4處理器縮小到針頭大小。3nm工藝代工的芯片,晶體管的理論密度較5nm工藝將提升70%,運行速度將提升15%,能效將提升30%。
目前,臺積電全球?qū)@倲?shù)超50000件,是我國科研院所專利持有量排名前7名的總和。
生產(chǎn)晶圓面積能鋪滿140.5個足球場
晶圓是最常用的半導體材料,晶圓越大,同一圓片上可生產(chǎn)的集成電路就越多,從而也降低了成本。
對于14nm以下的制程,目前最佳的尺寸就是12寸。所以12寸晶圓對高端芯片的意義重大,掌握12寸晶圓制造加工技術的企業(yè)理所當然地就成為了高端芯片的最大受益者。
賬面現(xiàn)金能買300架空客,資本開支是中芯國際的七倍
臺積電的龐大同樣體現(xiàn)在其資產(chǎn)上。
由于制造工藝持續(xù)迭代,臺積電也需要持續(xù)購買新的設備,建設新的產(chǎn)線。芯片代工就是一個花的多賺的多的金錢游戲。
中立的超級工程
臺積電的崛起有四重因素作用:美國加州伯克利的人才、德州儀器的管理、IBM的技術授權、以及美國芯片公司的訂單。
而它的高速發(fā)展則取決于張忠謀強調(diào)的“中立的服務理念,贏得伙伴信任”,臺積電既不做芯片設計,也不涉足終端產(chǎn)品,而是將龐大的資本開支義無反顧的投向制造工藝的進步。
然而,當半導體供應鏈開始和國際形勢掛鉤,大洋兩岸犬牙交錯的勢力開始碰撞時,臺積電還可以若無其事的左右逢源嗎?
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