圖片來(lái)源@視覺(jué)中國(guó)
文 | 五矩研究社，作者 | 柯基
9月11日凌晨，在一年一度的蘋果秋季發(fā)布會(huì)上，除了公布全新iphone之外，還有蘋果全新的A系列芯片——A13仿生芯片。
在介紹芯片環(huán)節(jié)中，讓網(wǎng)友們感到驚訝的是今年蘋果也玩起PPT與友商芯片性能進(jìn)行了對(duì)比，其中除了有驍龍855和驍龍845之外，華為P30 Pro使用的麒麟980也赫然在列。
雖然這在蘋果發(fā)布會(huì)上很少見(jiàn)，但這種與友商芯片對(duì)比的形式，已然成為了新品手機(jī)發(fā)布會(huì)上說(shuō)明自己手機(jī)好壞最硬核的證明，所以在手機(jī)發(fā)布會(huì)的現(xiàn)場(chǎng)上，其實(shí)也是芯片品牌廠商PK的戰(zhàn)場(chǎng)。
在芯片廠商盡情地在前場(chǎng)激情廝殺的同時(shí)，后方芯片制造也隱藏著更加激烈的戰(zhàn)場(chǎng)，在這場(chǎng)沒(méi)有硝煙的爭(zhēng)奪中，發(fā)生過(guò)太多爾虞我詐，而且有時(shí)候如果競(jìng)爭(zhēng)過(guò)于激烈還容易發(fā)生擦槍走火殃及前方戰(zhàn)場(chǎng)的慘案。
而在全球戰(zhàn)情復(fù)雜的芯片戰(zhàn)場(chǎng)之中，對(duì)于入局稍晚一步的新生晶圓代工企業(yè)來(lái)說(shuō)又意味著什么？
還記得1946年2月14日，世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC在美國(guó)問(wèn)世，它是一個(gè)由17468個(gè)電子管、6萬(wàn)個(gè)電阻器、1萬(wàn)個(gè)電容器和6千個(gè)開(kāi)關(guān)組成，重達(dá)30噸，占地160平方米的龐然大物，但如果將其和現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)相比，計(jì)算能力還不如今天的便攜計(jì)算器。
73年后，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)已經(jīng)薄到可以隨身攜帶，而且運(yùn)算能力也大大加強(qiáng)，這一切全都仰賴著半導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)和電子電路的發(fā)展。
世界上首次發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體的人是英國(guó)電子學(xué)之父法拉第，從那以后，這種處于絕緣體到導(dǎo)體之間且擁有可控導(dǎo)電性的材料便開(kāi)始應(yīng)用在電子器件上，尤其在二次世界大戰(zhàn)期間，因戰(zhàn)事對(duì)雷達(dá)和無(wú)線電技術(shù)的大量需求，英美軍方開(kāi)始加大投入研究半導(dǎo)體器件。
然而最初被人們所認(rèn)識(shí)的半導(dǎo)體大多為金屬硫化物或氧化物，這些并不是制造電子器件的最佳材料，加上慢慢人們開(kāi)始意識(shí)到用電子管制造的機(jī)器不僅體積龐大，而且造價(jià)也十分昂貴，1947年12月，貝爾實(shí)驗(yàn)室的肖克利、布拉頓、巴頓用鍺制造出了第一個(gè)晶體管。
相較于真空三極管，由晶體管構(gòu)成的計(jì)算機(jī)更小、更省電，同時(shí)運(yùn)算速度也大幅度的提高，但到此為止電路還是由分立元件構(gòu)成，直到德州儀器的杰克基爾比無(wú)意中生成的一個(gè)想法。
1958年，他在鍺半導(dǎo)體芯片上添加了三極管等多個(gè)元件，并將元件之間用細(xì)金屬連線連接，從而形成了世界上一塊集成電路，此后不久，仙童半導(dǎo)體的諾伊斯也在第二年研制出了另一種基于硅平面工藝的集成電路。
集成電路徹底改變了電子產(chǎn)品的樣貌，不過(guò)自然界鍺含量非常有限，相反硅在地球上的存量倒是十分豐富，地上隨處可見(jiàn)的沙子主要成分就是二氧化硅，再者二氧化硅在常溫常壓下有著非常好的強(qiáng)度和耐腐蝕性，所以集成電路的原材料便從鍺換成了硅。
此后仙童半導(dǎo)體因發(fā)明者的身份迎來(lái)了短暫輝煌，到仙童半導(dǎo)體沒(méi)落后，涌現(xiàn)出如英特爾、AMD等多家半導(dǎo)體公司均坐落在美國(guó)西海岸的一條狹長(zhǎng)地帶，久而久之這個(gè)地方的名字也就成為了世界各地半導(dǎo)體工業(yè)聚集區(qū)的代名詞，它就是硅谷。
如果說(shuō)硅谷見(jiàn)證了世界半導(dǎo)體的高速發(fā)展，那么英特爾的創(chuàng)始人戈登·摩爾則預(yù)言了晶體管的發(fā)展速度，即“當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍”。
摩爾定律下近年來(lái)微處理器晶體管個(gè)數(shù)發(fā)展（維基百科）
的確在摩爾定律的預(yù)測(cè)之下，集成電路上的晶體管數(shù)量從上世紀(jì)六十年代的不到10個(gè)，增加到八十年代10萬(wàn)個(gè)、九十年代增加到1000萬(wàn)個(gè)、再到現(xiàn)在高達(dá)數(shù)億至103億個(gè)，因此摩爾定律也成為了后續(xù)半導(dǎo)體公司互相追趕的標(biāo)桿。
而早期半導(dǎo)體公司多是從IC設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試到銷售都一手包辦的整合元件制造商(簡(jiǎn)稱IDM)， 但越往后由于半導(dǎo)體晶片的設(shè)計(jì)和制作越來(lái)越復(fù)雜、花費(fèi)越來(lái)越高，單獨(dú)的一家半導(dǎo)體公司往往難以負(fù)擔(dān)從上游到下游的高額研發(fā)與制作費(fèi)用。
于是從1980年代末期開(kāi)始，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)逐漸走向?qū)I(yè)分工的模式，分成專門負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的上游公司和負(fù)責(zé)封裝與制造生產(chǎn)的下游企業(yè)，然而促成這種分化的開(kāi)始則是源于臺(tái)積電的成立。
1987年，當(dāng)張忠謀準(zhǔn)備創(chuàng)立臺(tái)積電的時(shí)候，世界上的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已由英特爾和德州儀器為代表的IDM大廠把持著，張忠謀心里清楚，迎面對(duì)抗這些大廠無(wú)疑是以卵擊石，故而他決定另辟蹊徑，將臺(tái)積電打造成一家專門的晶圓代工公司。
此后臺(tái)積電便最先在晶圓制造的產(chǎn)業(yè)鏈中開(kāi)辟出了一條只負(fù)責(zé)芯片制造或封測(cè)的獨(dú)特代工模式，即人們常說(shuō)的Foundry模式，而且臺(tái)積電的成功也讓這種新興的Foundry模式迅速發(fā)展，成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的主要模式。
不久在臺(tái)積電的周圍出現(xiàn)了多方勢(shì)力前來(lái)“搶肉吃”，可對(duì)最早占據(jù)高地的臺(tái)積電來(lái)說(shuō)局勢(shì)早已成“易守難攻”之勢(shì)，這么多年臺(tái)積電一直穩(wěn)居晶圓代工龍頭的寶座，而且連后幾名的排名也鮮有變化。
不過(guò)即使表面再毫無(wú)波瀾，只要不是一灘死水，水面之下也會(huì)有暗潮涌動(dòng)，晶圓代工也是一樣。
張忠謀做了第一個(gè)敢吃螃蟹的人，隨著新的模式逐漸被市場(chǎng)所接受，開(kāi)始苦盡甘來(lái)的時(shí)候，卻引來(lái)了臺(tái)灣省另一家半導(dǎo)體公司——聯(lián)華電子的戰(zhàn)火。
聯(lián)電是一家擁有多年歷史的IDM公司，為對(duì)抗臺(tái)積電，1995年不惜放棄自有品牌，轉(zhuǎn)型為純專業(yè)晶圓代工廠，與美國(guó)、加拿大等地的11家IC設(shè)計(jì)公司合資成立聯(lián)誠(chéng)、 聯(lián)瑞、聯(lián)嘉晶圓代工公司。
兩年后，晶圓廠開(kāi)始投入試產(chǎn)并取得喜人的產(chǎn)出，就在聯(lián)電逐漸看到打敗臺(tái)積電的希望，摩拳擦掌地放出“聯(lián)電在兩年內(nèi)一定干掉臺(tái)積電”豪情壯語(yǔ)的兩天后，一場(chǎng)無(wú)情的大火摧毀了聯(lián)電旗下的聯(lián)瑞廠房。
這場(chǎng)大火不僅毀掉了價(jià)值百億廠房，還葬送了原本預(yù)計(jì)盈利20億元的訂單，一時(shí)之間，聯(lián)電從英姿勃發(fā)變?yōu)閭_(tái)高筑，錯(cuò)失半導(dǎo)體發(fā)展高峰期不說(shuō)，還造成了大量訂單客戶流失。
聯(lián)電的遭遇只能歸因于“流年不利”，而不是敗倒在和臺(tái)積電正面技術(shù)比拼之下，所以在聯(lián)電心中不免留有一絲遺憾，而另一邊臺(tái)積電依靠穩(wěn)扎穩(wěn)打依然坐穩(wěn)老大的位置，同時(shí)臺(tái)積電心里也清楚如果一直處于高位不免總要擔(dān)心會(huì)有人爬上來(lái)將自己推下來(lái)，最好的辦法還是自己足夠強(qiáng)大。
當(dāng)半導(dǎo)體元件越來(lái)越小，不僅晶圓本身需要進(jìn)步，中間負(fù)責(zé)連接的金屬導(dǎo)線也需要更新，當(dāng)時(shí)解決導(dǎo)線落后問(wèn)題的解決方法主要有兩種，一種是直接換材料，用電阻更低的銅代替鋁，另一種則是選用Low-K Dielectric (低介電質(zhì)絕緣) 作為介電層材料。
恰好2000年，來(lái)自美國(guó)的專利“富人”IBM就帶著銅制程和Low-K材料的0.13微米新技術(shù)同時(shí)找到了臺(tái)積電和聯(lián)電兜售，面對(duì)現(xiàn)成的新技術(shù)，聯(lián)電欣然接受，而臺(tái)積電則是選擇自己研發(fā)。
可讓聯(lián)電萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到IBM的技術(shù)只限于實(shí)驗(yàn)室，在現(xiàn)實(shí)制造上良率過(guò)低，達(dá)不到量產(chǎn)。反觀臺(tái)積電2003年自主研發(fā)的0.13微米制程技術(shù)得到了客戶的好評(píng)，從營(yíng)業(yè)額又一次大大拉遠(yuǎn)了聯(lián)電追趕的距離。
眼看著臺(tái)灣省已經(jīng)再無(wú)和臺(tái)積電比擬的對(duì)手存在，臺(tái)積電便放眼國(guó)際，用主動(dòng)出擊的策略開(kāi)始挑戰(zhàn)IDM大廠，首先迎戰(zhàn)的就是亞洲戰(zhàn)區(qū)的三星。
當(dāng)時(shí)三星不僅自己設(shè)計(jì)生產(chǎn)處理器，自給自足自己的電子產(chǎn)品，還手握蘋果手機(jī)處理器訂單，可以說(shuō)是要風(fēng)得風(fēng)要雨得雨，不過(guò)伴隨著后期三星手機(jī)與蘋果手機(jī)出現(xiàn)摩擦，臺(tái)積電馬上看準(zhǔn)三星和蘋果打官司關(guān)系出現(xiàn)裂痕的時(shí)機(jī)，2014年開(kāi)始打進(jìn)了蘋果A系列處理器供應(yīng)鏈之中。
被臺(tái)積電搶走蘋果這塊蛋糕之后，在2015年，二者之間的局勢(shì)又一次出現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)，而這次是在制程上。
圖源：西南證券
之前在20nm制程上臺(tái)積電是領(lǐng)先于三星的，然而不久前還在苦惱20nm制程的良率問(wèn)題的三星卻搖身一變，跳過(guò)16nm直接推出14nm制程，從落后到領(lǐng)先僅用了不到半年的時(shí)間。
三星的外掛式增長(zhǎng)讓外界開(kāi)始將原因歸咎于從臺(tái)積電離職后歸入三星門下的梁孟松身上，梁孟松曾在臺(tái)積電立下比比戰(zhàn)功，2009年離開(kāi)臺(tái)積電后，被三星挖角，也是在三星任職期間，三星的制程技術(shù)得到了飛速發(fā)展，2011年底臺(tái)積電正式以泄露行業(yè)機(jī)密為由起訴梁孟松。
當(dāng)然一個(gè)公司的進(jìn)步不能全都?xì)w結(jié)在一個(gè)人身上，只不過(guò)一切都太過(guò)于巧合，結(jié)束官司后，梁孟松也從三星出來(lái)，于2017年10月正式加入中芯國(guó)際，然而歷史總是如此地相似，在梁孟松加入之前，臺(tái)積電也曾用相同的手段對(duì)待過(guò)中芯國(guó)際這個(gè)新興的半導(dǎo)體公司。
中芯國(guó)際與臺(tái)積電的聯(lián)系始于中芯國(guó)際的創(chuàng)始人——張汝京。
在創(chuàng)辦中芯國(guó)際之前，張汝京曾在臺(tái)灣省創(chuàng)立了一家名為世大的半導(dǎo)體公司，這是繼臺(tái)積電、聯(lián)華電子之后，臺(tái)灣的第三家晶圓代工廠商，后來(lái)隨著世大越做越大，開(kāi)始威脅到臺(tái)積電在臺(tái)灣的地位，所以張忠謀便出面和張汝京討論收購(gòu)世大的計(jì)劃。
2000年臺(tái)積電收購(gòu)世大半導(dǎo)體，同年8月24日，中芯國(guó)際正式在上海建廠打樁，之后僅用13個(gè)月的時(shí)間，中芯國(guó)際就擁有了一座八英寸晶圓代工廠，這個(gè)速度堪稱業(yè)界奇跡。
而中芯國(guó)際高速發(fā)展的同時(shí)卻引來(lái)了臺(tái)積電的頻繁訴訟騷擾。
原因是張汝京在創(chuàng)立中芯國(guó)際的時(shí)候，初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)大多數(shù)是原來(lái)臺(tái)積電的老員工，2003年8月，在中芯國(guó)際即將在香港上市的關(guān)鍵時(shí)刻，臺(tái)積電看準(zhǔn)時(shí)機(jī)，在美國(guó)加州以離職員工涉嫌泄露商業(yè)機(jī)密為由起訴中芯國(guó)際，此后臺(tái)積電用相同的手法多次騷擾中芯國(guó)際。
面對(duì)臺(tái)積電無(wú)休無(wú)止的官司，二者的矛盾終于在2009年9月徹底爆發(fā)，距上一次糾紛和解僅隔1年零7個(gè)月，臺(tái)積電第四次對(duì)中芯國(guó)際提起訴訟并取得了勝訴，而在雙方就賠償細(xì)則簽下和解協(xié)議的幾個(gè)小時(shí)后，張汝京用自退的方式結(jié)束了這場(chǎng)與臺(tái)積電的羈絆。
雖然中芯國(guó)際為此付出了慘痛的代價(jià)，但并沒(méi)有阻擋中芯國(guó)際的飛速發(fā)展，如今它已穩(wěn)居全球前十大純晶圓廠排名中前五之位。
而對(duì)于戰(zhàn)役的勝利者臺(tái)積電來(lái)說(shuō)，征程還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有結(jié)束，反而此時(shí)的戰(zhàn)局已呈現(xiàn)金字塔之勢(shì)，越接近塔尖的位置承受的壓力就越大，而且稍有不慎還會(huì)連累到前方上游企業(yè)身上。
制造芯片的每一個(gè)環(huán)節(jié)都無(wú)比關(guān)鍵，環(huán)環(huán)相扣，只要一環(huán)掉隊(duì)，往往就會(huì)產(chǎn)生牽一發(fā)而動(dòng)全身的多米諾效應(yīng)，晶圓代工雖沒(méi)有設(shè)計(jì)廠商那般光環(huán)萬(wàn)丈，卻是整體中最基礎(chǔ)也是最關(guān)鍵的一環(huán)，就像水電煤氣一樣，平時(shí)很容易被人忽略，但如果哪天出了問(wèn)題就會(huì)影響正常生活。
最近一家榜上有名的代工廠與臺(tái)積電的官司就波及到了上游企業(yè)，只不過(guò)這次官司的原告不再是臺(tái)積電，而是來(lái)自美國(guó)的格芯。
格芯是2009年3月從AMD公司拆分出來(lái)的晶圓廠，雖說(shuō)是根正苗紅，但在代工業(yè)務(wù)上走得卻相當(dāng)坎坷，例如當(dāng)臺(tái)積電在2011年量產(chǎn)28納米制程的時(shí)候，格芯足足晚了一年多才正式量產(chǎn)，所以創(chuàng)立至今，格芯的營(yíng)利始終是負(fù)數(shù)，尤其2014這一年凈虧損竟高達(dá)15億美元。
其實(shí)導(dǎo)致虧損大部分原因是出在格芯自己身上，因?yàn)楦裥镜?4納米FinFET工藝是來(lái)自三星授權(quán)，而7納米制程技術(shù)也全靠2014年買下的IBM半導(dǎo)體事業(yè)獲取的，沒(méi)有自主研發(fā)能力讓格芯在這個(gè)用技術(shù)說(shuō)話的行業(yè)舉步維艱。
而且在摩爾定律之下，要想在制程上不掉隊(duì)，就要投入高額的研發(fā)經(jīng)費(fèi)，這恰恰是格芯拿不出來(lái)的，終于2018年8月27日，格芯再也挺不住，宣布擱置7奈米以下制程技術(shù)，然而就在一周前，聯(lián)電也宣布不再投資12納米以下的先進(jìn)工藝。
格芯的體量已無(wú)單挑臺(tái)積電的實(shí)力，但這幾年邊敲側(cè)擊格芯也沒(méi)有坐以待斃。
2017年格芯曾向歐盟執(zhí)行機(jī)構(gòu)歐洲委員會(huì)指控臺(tái)積電操控市場(chǎng)，2018年又向中國(guó)主管部門對(duì)臺(tái)積電提起反壟斷調(diào)查，加上今年8月26日發(fā)生的格芯在美國(guó)及德國(guó)法院控告臺(tái)積電及其客戶侵犯公司16項(xiàng)專利技術(shù)。
格芯一次次騷擾臺(tái)積電是希望借此動(dòng)搖臺(tái)積電客戶向臺(tái)積電施壓并影響其決策，為自己博取一絲利益，只不過(guò)這次格芯的炮火不僅指向臺(tái)積電，還包括蘋果、博通、高通、英偉達(dá)、思科、谷歌、聯(lián)想在內(nèi)的多家高科技企業(yè)。
格芯在提起法律訴訟的同時(shí)，還申請(qǐng)了法院禁制令，以阻止臺(tái)積電使用侵權(quán)技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品被進(jìn)口至美國(guó)和德國(guó)，所以一旦臺(tái)積電和格芯之間的官司破裂，格芯的做法將直接威脅到臺(tái)積電的客戶們。
代工廠商競(jìng)爭(zhēng)“誤傷”案例不只格芯和臺(tái)積電這一次，當(dāng)初三星為和臺(tái)積電搶回蘋果芯片的時(shí)候，曾在制程上窮追不舍，終于在2015年推出的iPhone 6s上和臺(tái)積電一起為蘋果A9處理器代工。
只不過(guò)三星在追趕臺(tái)積電的過(guò)程中未免過(guò)于急躁，導(dǎo)致臺(tái)灣省發(fā)行的iPhone 6s中，由三星14nm代工的手機(jī)在效能和電池續(xù)航力上都不及臺(tái)積電16nm代工的版本，從而引發(fā)了蘋果芯片門事故。
都說(shuō)鷸蚌相爭(zhēng)漁翁得利，可在當(dāng)年的這場(chǎng)三星和臺(tái)積電競(jìng)爭(zhēng)中，蘋果首次采用的雙代工模式非但沒(méi)占得便宜，反而遭到用戶大規(guī)模退貨，此后蘋果手機(jī)處理器便長(zhǎng)期由臺(tái)積電代工。
可以說(shuō)，芯片制造到銷售，只要是芯片產(chǎn)業(yè)鏈上的公司其實(shí)都是“一根繩上的螞蚱”，然而當(dāng)全球化將他們的命運(yùn)緊密地聯(lián)系在一起的時(shí)候，起步較晚的新生晶圓代工們又將如何自保甚至是逆襲？
根據(jù)拓墣產(chǎn)業(yè)研究院公布的最新報(bào)告顯示，2019年第二季晶圓代工業(yè)者排名前五與去年相同，臺(tái)積電以49.2%市場(chǎng)份額穩(wěn)居第一，與第二名三星拉開(kāi)一定的差距，反而第三至第五名份額相差不大。
由此可見(jiàn)，未來(lái)晶圓代工廠之間最激烈的戰(zhàn)火將在第一二名之間發(fā)生，不過(guò)在摩爾定律的重壓之下，雖然臺(tái)積電和三星還在制程上窮追猛打，但從近幾年開(kāi)始，摩爾定律即將失效的言論便開(kāi)始層出不窮。
今年一月份，英偉達(dá)CEO黃仁勛在CES 2019展會(huì)上，就這樣預(yù)測(cè)了摩爾定律即將結(jié)束的未來(lái)：“摩爾定律過(guò)去是每5年增長(zhǎng)10倍，每10年增長(zhǎng)100倍。而如今，摩爾定律每年只能增長(zhǎng)幾個(gè)百分點(diǎn)，每10年可能只有2倍。因此，摩爾定律結(jié)束了。”
在視頻網(wǎng)站上，名為DataGraph的賬號(hào)也上傳了一段關(guān)于50年間摩爾定律vs.CPU/GPU發(fā)展進(jìn)程的視頻。
不到5分鐘的視頻中，將1965年提出摩爾定律開(kāi)始一直演示到2019年，而越到最后，后期產(chǎn)品的更新速度越來(lái)越跟不上摩爾定律的速度，直到屏幕上顯示出2025年摩爾定律即將結(jié)束的結(jié)論。
不論摩爾定律未來(lái)是否會(huì)失效，半導(dǎo)體發(fā)展至今，臺(tái)積電和三星也還是不斷在突破極限，反而近年來(lái)，摩爾定律失效現(xiàn)象帶來(lái)的芯片制造廠商進(jìn)步放慢，對(duì)新生的半導(dǎo)體企業(yè)來(lái)說(shuō)未必不是一件利好信息。
要知道排名三四的格芯和聯(lián)電都已在制程上止步，此時(shí)正好是第五名的中芯國(guó)際趕超前面兩座大山的時(shí)機(jī)。
所以較之與格芯和聯(lián)電制程停步，三星臺(tái)積電制程暫緩，現(xiàn)在新生的“中芯”面臨是挑戰(zhàn)更是實(shí)現(xiàn)逆襲的機(jī)遇。
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文章90%的內(nèi)容都是在回顧歷史…能否多一些對(duì)中芯和中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀優(yōu)劣勢(shì)的描述，以及未來(lái)的展望？
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