國華的世界
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台積電計劃在美國設廠生產5nm芯片的新聞，讓世人，尤其是華人，將目光投向了台積電。那麽，台積電是如何從一家名不見經傳的企業成長為一家連美國都要搶的香香饃饃的呢？它未來的發展前景如何呢？本文嚐試從相關資料中去發掘一些線索。
總部位於台灣新竹的台積電，是全球第一家專注於代工的集成電路製造企業，也是晶圓代工模式的首創者。台積電創始人張忠謀(圖 Google Images)於1987年創辦台積電前曾先後在美國希凡尼亞公司半導體部門(Sylvania Semiconductor)，德州儀器(Texas Instruments圖 Google Images),及通用儀器公司任職，在半導體業界積累了豐富的工作經驗和廣泛的人脈，為日後台積電的發展壯大奠定了行業管理和人才的基礎。
台積電創業初期的1987年，日本東芝私下出售設備給蘇聯的秘密被美國發現，長期被日本半導碾壓的美國，借機對日企實施製裁，向日本存儲芯片課以100%的關稅，並啟動了對日 “301”調查。曾經在世界十大半導體企業中占六家的日本，從此再也沒能有翻身的機會，因為美國在扶持包括台積電在內新的半導體企業。
初創的台積電擁有大批美國回流的人才，如首任技術執行官胡正明(係加州伯克利大學教授 ),胡正明的門生梁孟鬆(來自AMD),研發隊長蔣尚義(曾在德州儀器，惠普工作 圖)，後接任張忠謀任CEO的蔡力行(美國康奈爾大學博士),技術核心人物餘振華(喬治亞理工博士)。技術方麵，而IBM也將相關技術授權予台積電。1988年，張忠謀將老朋友安迪·格魯夫(時任英特爾公司董事長和首席執行官)請到台灣對台積電開展認證，爭取為英特爾代工產品。格魯夫團隊對台積電進行嚴苛的考核，提出了200多個台積電必須立刻改進的工藝。經過整改後，台積電終於拿下了英特認證和訂單，同時也建立起了國際化水準的規章製度，為之後獲取包括美國在內的國際訂單打開了大門。可以說美國從人才、技術、和資金(英特爾訂單)方麵確保了初生的台積電的生存。
1988至1997年，是台積電站穩腳跟，並追趕世界先進水平的10年。台積電在飛利浦的技術支持下，以落後當時世界領先的Intel 2個世代的3.0um及2.5um切入市場，逐步獲得來自德州儀器、意法半導體和後來的英偉達等美國公司的訂單，從而基本保持產能滿負荷運轉。1988年公司營收超過新台幣10億；1991年公司實現盈利新台幣5億，到1993年時，營收就超過了新台幣100億。1994年營收達新台幣193億(約6億美元)，1995年營收超過10億美元，1998年營收超過新台幣500億。與此同時，台積電還先後在台灣證券交易所(1994年9月5日), 紐約證券交易所(1997年10月8日)上市，為其後的發展壯大準備了充沛的資金。
1999-2009的十年間，台積電斥巨資購入高端製程設備，並投入大量研發資金，逐步在技術工藝上領先。1999年公司首先推出可商業量產的0.18um銅製程製造服務。2000台積電在使用各家IDM (Integrated Device Manufacture 集芯片設計、芯片製造、芯片封裝和測試等多個產業鏈環節於一身的半導體企業，如三星、德州儀器[TI])獨立開發的製程技術基礎上，與它們合作開發具有標準流程，能夠通用的新流程設計，並於2001年，推出業界第一套參考設計流程(Reference Design Flow 圖)，幫助降低客戶開發0.25微米及0.18微米時的設計障礙，達到快速量產晶片的目的。2005年率先在業界實現65nm芯片的試產，2007年更將工藝節點推進至45nm。至此，台積電縮小了與領頭羊Intel的技術差距。在此期間，公司擴充產能，新建了4座晶圓廠(包括兩座12寸晶圓廠)。
2000年“互聯網泡沫”破滅，半導體行業也受到衝擊。但台積電卻因其激進的設備折舊(5年)，穩健的財務狀況毫發無傷的渡過了此次半導體行業低潮。此時台積電還趁勢收購了張忠謀的前德州儀器同事張汝京創立的世大半導體在完成市場份額大一統的路上走出了第一步。台積電羽翼漸豐，其獨創的代工模式得到了業界的認可。但因技術均需IBM授權，依然被矽穀公司們認為是打工的二流企業。
一直想要翻身做主人的台積電。終於，等來了機遇：銅製程工藝,和新光刻技術。2003年，但張忠謀婉拒了不成熟的IBM銅製程工藝技術，讓蔣尚義率隊(蔣尚義、餘振華、梁孟鬆、孫元成、楊光磊、林本堅等)研發自己的銅製程工藝，並用一年多的時間(2004年)成功地研製出自己的銅製程工藝，終結了IBM的代工技術霸權。
新光刻技術的突破，讓台積電實現了光刻設備技術的超越。2004年，台積電從IBM挖來的林本堅 (圖)另辟蹊徑，研發濕法光刻技術。雖遭到了當時“光刻機霸主”日本佳能和尼康的抵製，但荷蘭小廠阿斯麥爾（ASML）願意嚐試。最終，台積電的濕法光刻技術成功了，阿斯麥爾也隨之從默默無聞而迅速崛起成為高端光刻設備霸主，讓曾經獨占行業鼇頭的日企俯首稱臣。台積電也因其研發的技術和投資而擁有優先購買ASML光刻機的權利，保證自己在高端光刻設備上領先競爭對手一代以上。
台積電的這兩次彎道超車，令其代工工藝一騎絕塵。2004年，台積電囊括了全球一半的芯片代工訂單，排在其後的韓國三星，則拿下全球30%份額。而昔日半導體的霸主日企，一夜回到解放前，不得不屈尊去爭取台積電和三星留下的業務了。後來IBM甚至退出了晶片代工，以15億美元的補貼，將代工業務轉給了格芯(Global Foundries年)，此為後話。
時間來到2010年，在半導體行業演藝的主要是台積電和韓國三星了。這時的爭鋒焦點在在28納米製程的關鍵技術 - 後閘級(Gate-last)方案vs前閘級(Gate-first)方案。台積電的蔣尚義選擇了後閘級方案。正確的判斷和嚴格的工藝，成功量產使台積電的28nm製程因其HP(高性能)和 LP(低功耗)，擊敗了低良率的三星前閘級方案，一舉甩開了包括三星和格芯在內的其他晶圓廠。2011年開始量產後，台積電領先了競爭對手3年時間。這時台積電迅速擴張先進產能，位於新竹的第十二廠、台中的第十五廠、台南的第十四廠，都在以接近平時三倍的速度擴建。2011年到2013年期間，超大規模的12寸晶圓廠全球一共隻增加了3座，而台積電一家就新建一座，擴建兩座。台灣省西海岸線上空，一架架飛機忙碌的運送著來自歐美日的芯片加工設備。也正因為如此，台積電才在每一個先進製程節點都能快速搶占客戶資源、擴大先發優勢，2012年，台積電在28nm製程工藝芯片市場的占有率接近100%。
2010年在台積電的發展史上，有著重要的意義。和三星的專利官司如火如荼般進行中的蘋果，與台積電達成合作意向：將整代芯片訂單交給台積電，由後者替蘋果製造A8芯片。為確保成功，台積電專門開發了繞過三星專利的兩個A8版本讓蘋果挑選。2014年，蘋果宣布A8芯片由台積電獨家代工。台積電的股價聞聲飆升，台灣媒體稱其是：“一隻手機救台灣”、 “張忠謀揭竿滅三星”。
但是，台積電原本視為囊中之物的蘋果A9芯片訂單，卻被三星拿下了。三星以全球首個14nm FinFET工藝擊敗了台積電。是次競標失敗中讓台積電尤為憤怒的，是梁孟鬆(圖)這位昔日台積電FinFet量產的執行者。正是他改換門庭投靠競爭對手，幫助三星贏得A9芯片大單。FinFet即芯片3D化，是台積電高管，原加州伯克利大學胡正明教授發明的。梁孟鬆曾師從胡正明教授麾下，為其得意門生。之前台積電研發FinFet近十年，原準備用於20nm以下製程，豈料讓三星搶了先。FinFET一事讓台積電痛定思痛，決心要通過法律手段把梁孟鬆攆出三星，並獲得了成功 – 台灣法院強力判決梁孟鬆不得在2015年底前回到三星。
梁孟鬆自然不服，再次向台灣最高法院提起上訴。官司一直打到2015年8月，讓疲於應訴的梁孟鬆、無暇工作，而三星又急於求成，致三星的20納米工藝製程良率和功耗控製，遠遜台積電，結果在A9芯片上翻車了。導致蘋果將部分A9訂單從三星轉移給了台積電，2016年的蘋果A10芯片(圖)又全部由台積電代工。而蘋果A10之後的代工名單中，就再也沒有三星了，隻剩下孤獨求敗的台積電了。台積電再次占領了全球半導體代工市場一半以上的份額。曾經雄心勃勃要“Kill Taiwan”的三星，得準備好要在相當一段時間裏仰視台積電了。
2017年4月，台積電的7nm晶片開始風險生產，2018年進入量產。台積電宣稱2019年3月進入風險生產階段的5nm技術，現在(2020年)仍在試產階段，尚未確定能否達成今(2020)年第二季進入量產的目標。
（未完待續）
參考資料
與非網.(2020). 獨霸晶圓代工龍頭寶座，台積電5nm製程推升運營. 芯熱門. 鏈接https://moore.live/news/218558/detail/
張憶東, 王文洲.(2018).張憶東:台積電的成功之路. 搜狐. 鏈接https://www.sohu.com/a/236789837_313170
中金點睛. (2019). 中金：解析全球晶圓代工龍頭的崛起之路. sina新浪財經. 鏈接 https://finance.sina.com.cn/stock/stockzmt/2019-10-15/doc-iicezuev2241047.shtml
Nenni, D.(2012). A Brief History of TSMC.SemiWiki. 鏈接 https://semiwiki.com/semiconductor-manufacturers/tsmc/1539-a-brief-history-of-tsmc/
TSMC. (2020). TSMC announces intention to build and operate an advanced semiconductor fab in the United States. tsmc. 鏈接https://www.tsmc.com/tsmcdotcom/PRListingNewsAction.do?action=detail&newsid=THGOANPGTH
Wang, J. (2020). The Billionaire Behind The Taiwanese Company Building A $12 Billion Semiconductor Factory In Arizona.Forbes. 鏈接 https://www.forbes.com/sites/jenniferwang/2020/05/15/the-billionaire-behind-the-taiwanese-company-building-a-12-billion-semiconductor-factory-in-arizona/#6296cb30700d
Wikipedia.(2020). Morris Chang. https://en.wikipedia.org/wiki/Morris_Chang
