圓晶代工廠臺積電（TSM.US）正迎來“春天”。

　　國際電子消費巨頭蘋果自主研發、采用5nm制程、代號“Lifuka”的圖像處理器（GPU）研發正在按計劃推進，量產之后將用在iMac上。而這款芯片，將交給臺積電生產。

　　蘋果另一款自研ARM處理器的MacBook和iMac機型，將用上臺積電的5nm工藝。

　　iPhone 12系列的A14處理器，也將由臺積電代工。

　　最新消息顯示，蘋果向臺積電追加了2020Q4的A13、A12處理器芯片大約7萬~8萬片，將后者四季度7nm芯片總投片量推高到17萬~18萬片的規模。

　　給臺積電帶來業務增長的不僅僅是蘋果。

　　聯發科受中國手機廠商訂單量提高的影響，2020Q4向臺積電追加了2萬~2.5萬片7nm芯片的訂單。

　　芯片巨頭高通也據傳將會把訂單轉給臺積電，原因是高通原本交由三星代工的5nm產品開發進度出現了問題。

　　在上周召開的臺積電技術研討會上，該公司聲稱，公司擁有約60%的EUV晶圓累計生產量，即為產業鏈貢獻了流程的芯片產能。

　　2020Q2，臺積電的營收達到了3106.29億新臺幣（約合105.85億美元），同比增長28.86%；持續經營活動現金流凈額達到1703.35億新臺幣（約合58.04億美元），同比增幅為44.64%。

　　專業機構預測，臺積電還有望在2020Q3錄得約53.9%的市占率，以及約113.5億美元的營收，成為全球圓晶代工廠無可辯駁的龍頭。

　　數據來源：產業研究機構TrendForce集邦咨詢旗下拓墣產業研究院

　　上馬尖端技術研發，臺積電一騎絕塵

　　說起臺積電這個名字，中國大陸的讀者應該不會感到陌生。

　　臺積電此前表示2020年9月14日之后不再向華為高端芯片代工服務，由此帶來的后果大家都知道了——由于沒有其他代工廠可以進行生產，華為的麒麟系列高端芯片成了“絕唱”。

　　臺積電卻沒有受到太大影響，2020Q3的5nm剩余產能都將轉給其他用戶，包括蘋果、高通、AMD、聯發科等等。

　　如今臺積電忙得貨都接不完，為了完成華為的剩余訂單，還要24小時不停歇生產，甚至還要設法騰挪其他客戶的產能。

　　誰讓人家在技術上做到了全球頂尖呢？

　　臺積電的3nm芯片還沒開始量產，2nm工藝研發中心就開始建設了。

　　這座研發中心將會擁有一條先進的生產線，同時配套以8000名工程師；為配合2nm工藝的研發，臺積電還被爆料一口氣購買了2臺光刻機。臺積電預測他們已安裝了全世界約50%的激活光刻機機器。

　　據外媒的初步預計，公司2020年全年資本支出將進一步提升，達到160億美元左右。

　　更不得了的是，臺積電的一名高管還在網上透露，稱臺積電已開始利用人工智能和機器學習技術，主要用于芯片生產過程中的數據處理。

　　“臺積電已在他們的設備中部署了大量的傳感器，確保任何有用的數據都能被收集，他們利用人工智能和機器學習將數據轉化為相關的信息，改善他們的芯片生產，他們不浪費任何一個學習的機會。”

　　這名高管說道。

　　大陸與臺積電至少差6年

　　臺積電創始人張忠謀曾表示，在制程方面的競爭不是花很多錢、投入舉國之力就能做成的，因此大陸很難像臺積電一樣早出頂尖水平的芯片。

　　對中國企業來說，“制裁”的巴掌真的很痛。就連家大業大且頭鐵的華為，都承認未來將在美國的施壓下艱難度日。

　　如今大陸積極向臺積電看齊，力求補齊高端制造產業鏈的空白。

　　2008年中國大陸啟動的“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品（核高基）”國家科技重大專項，期望于芯片、軟件及電子器件領域，追趕全球技術。

　　大陸目前最領先的圓晶廠中芯國際，就是申請到該專項補貼的公司之一。無論是資本支出、營收還是市占率，中芯國際在全球范圍內都排在了第五的位置。

　　目前公司基于Fin-FET設計生產的14nm芯片已經完成了出貨；與臺積電7nm技術相近的芯片工藝也正在研發中。

　　根據高盛的預測，中芯國際2022年可升級到7nm工藝，2024年下半年升級到5nm工藝。

　　大陸消費者常常對中芯國際給予厚望，希望它能取代臺積電的位置，向華為供應高端芯片，緩解供應鏈受到“制裁”的危機。

　　但中芯國際要趕上臺積電，不是這么容易的。

　　“假如一家公司在一個行業發展得很久，積累的經驗就比新的競爭者多，只要自己不糟蹋機會，就可以長期保持優勢。”臺積電創始人張忠謀在采訪中說。

　　隨著芯片制造工藝不斷向高端發展，其研發成本將會越來越高。

　　研發16nm芯片的制造工藝，大約需要16.43美元的研發成本，10nm為16.37美元，7nm成本18.26美元，5nm和3nm分別漲到23.57美元、30.45美元。

　　半導體行業的“摩爾定律”指出，集成電路上可以容納的晶體管數目在大約每經過24個月便會增加一倍。換言之，處理器的性能每隔2年翻一倍。

　　這樣算下來，已經實現了5nm芯片量產的臺積電，其技術已經領先中芯國際快6年了。

　　要趕上這6年里落下的腳步，談何容易？況且這還沒算上臺積電也在向前飛奔的速度。

　　在這6年終，充裕的營收和高額的研發費用，將為臺積電向前發展帶來更強勁的動能。

　　2020H1臺積電研發費用錄得498.62億新臺幣（約合17億美元），同比增長19.26%，占營收比重達到8%。

　　2020H1中芯國際研發費用占營收比重達到17.58%之高，但數額僅為3.24億美元，且同比不過增長了2.4%。

　　大陸的光刻機之痛

　　與此同時，一些技術上的硬傷，目前大陸企業始終無法克服。

　　結合ASML的聲明和臺積電的內部采購單，臺積電預測公司已安裝全球約50%的激活光刻機。而中芯國際一臺都沒有。

　　如果中芯國際不能拿到極紫外光刻機（EUV），公司的芯片生產工藝，將被卡在7/8nm的水平。

　　用于生產7納米及更先進制程芯片的EUV光刻機，目前只有荷蘭的阿斯麥（ASML）公司能生產，每臺機器的售價往往超過1億美元。

　　然而，由于《瓦森納協定》的存在和美國的多次干預，該公司沒有出售給中國公司，憑白讓中芯國際在光刻機上花費了1.2億美元和2年的時間。

　　其實大陸也有公司買到了ASML的光刻機，但這件事說來話長……

　　2019年12月，弘芯半導體高調為“首臺高端光刻機設備”進廠舉行儀式。雖然官方沒有公布具體信息，但可以確定是一臺ASML光刻機，售價也是數千萬美元級別的。

　　武漢弘芯半導體在業內擁有一定的名氣，因為號稱擁有先進的技術，原定于2020年將開始7nm芯片的自主研發。

　　弘芯甚至聘請了多位半導體產業大咖，包括曾就職于臺積電的元老級人物蔣尚義，他曾經帶領臺積電先后攻克多項核心技術。

　　但后來，這臺光刻機被扒出不是EUV光刻機，而是DUV（深紫外光光刻機），通常用來生產14nm芯片，并不是臺積電用來制造5nm芯片用的尖端產品。

　　更諷刺的是，2020年7月，武漢弘芯半導體項目因資金供應存在問題項目可能停擺。

　　而這臺吸引了國人目光的光刻機，也被抵押了。

　　面對技術封鎖，華為坐不住了。

　　有消息顯示，華為正在著手研發自己的光刻機，力求突圍。

　　社交媒體上關于華為光刻機專利的消息，包括一項“通過光的移動，而不是機械移動來實現光刻精度”的專利，是一大技術創新。

　　華為還在網上公開發布了光刻工藝工程師的職位，并在全國范圍內頻繁挖人。

　　光刻機雖極其復雜且精妙，卻并非遙不可及。

　　2018年8月份，清華大學的研究團研發出了雙工作臺光刻機，使得中國成為全球第2個具備開發雙工作臺光刻機的國家；

　　2019年4月，武漢光電國家技術研究中心甘棕松團隊采用遠場光學的辦法，成功刻出9nm寬的線段；

　　2020年7月，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研發出了一種新型5nm超高精度激光光刻加工方法。

　　美國半導體產業調查公司VLSI Research總裁里斯托·普哈卡（Risto Puhakka）認為，針對EUV光刻機零部件的研究非常之多，但他認為中國大陸仍未制造出可以開展生產的光刻機。

　　“自主研發光刻機將是漫長的過程。我不是說不可能，但這是一條漫長且艱難的道路。”他說。

　　小結

　　多虧了懂王的“制裁”，大陸企業方才夢中驚醒，發現自己所處的位置已經快要看不見臺積電的尾燈了。

　　但如今才開始追趕，可能會面臨諸多的難題，甚至有可能花很大力氣研發出來了高端芯片，市場卻又被更高端、成本更低廉的芯片搶占，于是連變現的空間都被壓縮殆盡。

　　“你已經積累了很多經驗，這些經驗給你帶來創新和降低成本的機會，利用這個機會，就會在技術和成本削減方面，繼續領先于你的競爭對手。”

　　臺積電創始人張忠謀認為，不管是工藝，還是成本，都不是用很大的投資就很快可以獲得的，所以大陸需要時間才能趕上。