世界正为中国南方这家工厂焦虑

随着万物互联时代的到来,越来越多人相信,芯片将在未来取代石油,成为全球最重要的战略资源。
2021-03-11 10:30 · 微信公众号:华商韬略  张静波   
   

“不管对手是谁,我们都会成为赢家。”

自从1947年第一颗晶体管诞生以来,全球产业的神经还从未像今天这样,被某家工厂牵动。

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2021年,全球芯片告急!

从大众、福特、通用到丰田……几乎所有汽车大厂,都因芯片短缺被迫减产、停产,甚至解散员工。

奥迪宣布全球裁员1万人!福特不得不减产其最赚钱的F150皮卡。

专业人士估计,2021年芯片短缺将给全球汽车产业造成610亿美元的损失。

十年前的日本311大地震,汽车业也曾遭遇缺芯,但这一次,和汽车业一起争夺芯片的,多了不止一个数量级。

从Xbox到VR/AR,从电视、手表到F35战斗机,乃至数以千亿级的IoT设备……全世界所有科技产品,都在贪婪地吞噬着芯片产能。

受此刺激,费城半导体指数一路飙升,力压纳斯达克。

随着万物互联时代的到来,越来越多人相信,芯片将在未来取代石油,成为全球最重要的战略资源。

而在这百年大变局的关头,全世界却惊讶地发现,自己正极度依赖中国南方一个工厂。

它,就是台积电。

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还在怀疑?来看张图。

这是2020年全球晶圆产能排名,TSMC也就是台积电排第二,三星排第一。

但不要被表象欺骗。我们都知道,三星垄断了全球近一半的内存,也因此,其晶圆产能大多给了内存。

单论逻辑芯片,也就是负责各种运算的CPU、GPU、FPGA等,台积电是当仁不让的地表之王。

市场研究机构TrendForce的数据显示,台积电在全球芯片代工市场的份额高达51.5%,遥遥领先于三星。

这还是2020年二季度的数据,现在份额更高。按台积电的说法,其产能是第二名三星的3倍以上。

事实上,台积电一家的芯片代工产能,超过大陆、美国、日本和欧洲的总和。

就这,还不足以体现台积电的统治力。

全球芯片产能分10纳米以上成熟制程和10纳米以下先进制程。目前,全世界只有三星和台积电量产了10纳米以下先进制程。

最先进的7纳米和5纳米,台积电一度垄断了全世界98%的产能。就连英特尔,也只能望洋兴叹。

最近一年发布的旗舰手机,从苹果iPhone 12到华为Mate 40,其搭载的芯片都使用了10纳米以下先进制程。

这意味着,它们大多依赖台积电的工厂。

手机只是台积电全球影响力的冰山一角。事实上,从世界上最快的超级计算机——日本富岳(Fugaku)。

到全世界最先进的战斗机——F-35。

世界上很多最硬核的科技产品,其内部都跳动着台积电制造的“心脏”。

无论苹果、谷歌,还是高通、英伟达……全世界最炫酷的科技公司,都将芯片交给台积电代工。

车载芯片巨头英飞凌、恩智浦,虽有自己的工厂,但涉及先进制程,一样依赖台积电。

如此惊人的统治力,就连彭博社也禁不住惊呼:全世界正危险地依赖台积电。许多人由此联想到洛克菲勒。

19世纪末,洛克菲勒财团垄断了全美90%以上的石油供给。

当时的媒体,曾用“一只长满触手、盘踞在白宫和国会大厦上空的章鱼”来形容它的统治力。即便如此,其影响也主要在美国境内。

而今天的台积电,拥有最重要战略资源的生产能力,其影响遍及全球。

这种影响力的形成,得益于30多年前全球半导体产业的一次巨变。

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上世纪70年代末,那些雄心勃勃、想要设计更高性能计算机的人们,都对越来越复杂的逻辑电路感到沮丧。

这时,加州理工学院教授卡弗·米德站出来,创建了一套简单的设计规则,将半导体产业带进超大规模集成电路(VLSI)时代。

米德还倡导一种无晶圆厂的芯片制造模式,即:

由无晶圆厂(Fabless)设计芯片,再交给芯片代工厂制造(Foundry)。

这个想法,在当时太过激进,再加上建厂门槛高,响应者寥寥。

直到1987年,德州仪器一个叫张忠谋的华裔工程师,受邀回到台湾,大胆指出:台湾要想在半导体世界立足,就必须走芯片代工模式。

当时,全世界所有芯片厂都是自己设计、自己制造,也就是IDM模式。

张忠谋的做法,无异于拿台湾半导体产业的未来做一次豪赌。好在,他赌对了时机。

就在他创办台积电的前一年,美国人用近乎强盗式的手段,逼日本签下“屈辱”的日美半导体协议。

靠着这一纸协议重夺半导体霸主之位的美国,急于将芯片制造外包出去,自己则集中精力搞更赚钱的芯片设计。

台湾则成为理想的产能输出地。包括英特尔、赛灵思(Xilinx)在内,一大批美国芯片厂都将产能部分或全部外包给了台积电。

有了订单的台积电风生水起。

巨头们一开始对台积电毫无戒心,甚至还弹冠相庆。毕竟,把产能外包给台积电,自己可专心搞设计,多赚点钱,何乐而不为。

但事情很快就起了变化。

随着芯片制程的推进,从3μm到90nm,再到28nm、10nm……建一个芯片工厂的开支呈几何级上涨。

最早,不到1亿,之后是几亿、几十亿,现在则需150亿—200亿美元。

很多芯片大厂发现:一方面,它们把订单给了台积电。

另一方面,它们却需要越来越多的钱来改进新工艺、投资新产线,但自己内部的订单慢慢开始养不活这些先进制程,又不能转型做代工。

而他们的对手台积电,则拥有来自全球的订单,包括那些因台积电才繁荣起来的无晶圆厂IC设计公司,如高通、英伟达、Xilinx,等等。

源源不断的订单,使得台积电有足够的底气,不惜血本将先进制程进行到底。

过去十年,台积电的资本开支从20多亿美元,猛增至2021年的280亿美元,是日本和欧洲之和的2倍。

这些钱,统统被用来建厂、买设备、改进工艺。事实上,台积电一家就买走了全球六成以上的EUV光刻机。

在这场残酷的烧钱大战中,大多数厂商掉了队。

从欧洲的英飞凌、恩智浦,到日本的瑞萨、索尼,都退出了先进制程的竞争。

21世纪初,90纳米时代,全球有18家厂商竞争。如今,5纳米时代,只剩三星和台积电两个玩家。

AMD最早也有晶圆厂,后来扛不住,把工厂卖了。

独立出来的格芯(GlobalFoundries),曾野心勃勃想要征服7纳米,怎奈实力不济,最终败下阵来。

就连英特尔,也在7纳米制程上“翻车”,至今无法量产。

数十年来,欧美日半导体巨头为了节省成本及赚更多的钱,纷纷将芯片制造外包给了亚洲工厂。

这笔当初看似很划算的买卖,现如今正变成一柄扎向其心窝的利刃。

随着这一产能大转移,美国占全球半导体产能的份额,从1990年的37%锐减至2019年的12.8%,欧洲更跌至5.8%。

当全球爆发芯片危机时,它们才发现,自己是如此依赖太平洋上的这座小岛。

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从去年下半年开始,台积电的电话就被打爆了。

全球纷至沓来的订单,美、日、德等国政府的亲自“关照”,让台积电加快了扩产的步伐。

这是一幅台积电先进制程产线布局图。

扩产早在几年前就已开始。

这些年,台积电从台北、台中到台南,到处疯狂卖地、建厂。所到之处,房价、地价飙升。

这是台南一处闲置多年的彩晶厂房,比一个足球场还大。台积电于2020年大手笔买下,打算将它打造成一个半导体工厂。

台南是这几年,台积电很倚重的一个地方。

这里有世界上最先进的5纳米工厂,代号F18,总投资300亿美元,被张忠谋称为世界第一厂。

两年多前,这里还是一片甘蔗地。2018年1月,项目一期动工时,张忠谋亲自铲下第一抔土。

如今,它已是全世界最重要的半导体先进制程制造基地,先后为华为麒麟9000和苹果A14芯片代工。

二期、三期也在火速赶工中。

为了加快建设进度,台积电开出每天4000新台币、2倍于行业平均水平的高工资。

从各地蜂拥赶来的建筑商和工人不能满足需求,当地甚至出现了用工荒。互联网上,到处是台积电紧急招工的帖子。

短缺的不止是人工,还有水。

生产芯片需要大量的淡水。为给台积电F18工厂供水,台南市专门在其东南角修建了南科第四座自来水加压站(图中红框处)。

今年以来,台湾地区遭遇旱灾。水荒之下,在台积电工厂门外,为其供水的运水车,排起了长队。

一边是台积电因为全球芯片告急,在加班加点。另一边,却是全球主要经济体不断加重的芯片焦虑症。

过去20年,大陆芯片消费量世界占比,从18%猛增至60%;同期,芯片产能却只占到全球的13.9%。

换句话说,我们现在每年都需要大量进口芯片。

比我们更焦虑的,是美国。

2020年,美国政府是以几乎“威逼利诱”的方式,邀请台积电到美国建厂,以获得5纳米先进制程。

不久前,又有高通、英特尔在内,全美21家芯片巨头CEO联合致信拜登总统,敦促白宫加大在半导体制造和基础应用研究上的投入。

即便这样,还是不放心。毕竟,台积电离大陆太近。

为此,美国国防部前副部长鲍勃·沃克曾忧心忡忡地指出:我们从领先两代到落后两代,只相隔110英里!

就连欧洲也开始不淡定,不但力邀台积电,还宣布未来三年投入1450亿欧元,重振半导体产业。

暗流涌动下,世界局势变得不再平静。张忠谋曾一度坦言:台积电已成为地缘战略家的必争之地。

尽管局势微妙,但30年前首创芯片代工模式的他,依旧信心满满:“我们不知道谁能拔得头筹,但不管对手是谁,我们都会成为赢家。”

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