過去十幾年間，臺積電的耀眼光芒，讓半導體業(yè)界其他企業(yè)的進步，都顯得黯然失色。而在疫情肆虐和中美摩擦日益嚴峻的2020，臺積電更是捷報頻頻。2020年第二季度臺積電凈利潤暴漲81%，創(chuàng)下六年來最大利潤記錄，同時二季度占全球代工市場份額的51.9%；根據(jù)企業(yè)追蹤機構CEO Score和韓聯(lián)社的分析數(shù)據(jù)，本周四臺積電以總市值3063億美元榮登全球半導體企業(yè)榜首，三星其次，然后是英偉達和英特爾，博通第五；再加上傳來其先進的3nm工藝制程也將于明年下半年量產(chǎn)的消息。正所謂“鯤之大，不知其幾千里也”。 “積土成山，風雨興焉；積水成淵，蛟龍生焉”。臺積電能成為今天市值第一，占據(jù)代工半壁江山，造就一代半導體王國。這一路走來，臺積電以技術取勝，也見證許多競爭對手的起落，其背后是多種因素使然，或因為張忠謀的帶領，或因為敏銳的市場嗅覺，或因為多年高強度的研發(fā)投入，或因為對先進封裝制程的追逐，總之，不能一言以蔽之。 不過需要關注的是，在半導體界，選擇和努力同樣重要，臺積電前COO蔣尚義在退休時講了一句話：“當初做的一些決定，事前根本不知道是對是錯，很多決定都是因為執(zhí)行得很好，才變成對的決定。”對于臺積電來說，有三個節(jié)點的選擇對其如今的地位起了至關重要的作用。

研究出0.13微米銅制程

臺積電于1987年創(chuàng)立，最初的技術來自于飛利浦公司，最開始臺積電從量產(chǎn)0.8微米芯片開始發(fā)展。原本是臺積電仰望飛利浦的技術，但是后來臺積電逐漸趕超。發(fā)生如此重大反轉變化的關鍵是，臺積電于2000年開始投入研發(fā)的0.13微米銅制程技術。而余振華是當年帶領臺積電開發(fā)0.13微米銅制程的重要人物。 余振華在一次人物專訪中談到，大約1997年，臺積電獲悉了IBM發(fā)表的銅制程技術，那是臺積電第一次聽到銅制程，以前都是用鋁！銅的電阻系數(shù)比鋁還要低三倍，當電流流量大時，會產(chǎn)生電遷移 （electromigration）現(xiàn)象，而電阻系數(shù)低可以降低電遷移所導致的原子流失。對于半導體技術來說，阻抗低是一項優(yōu)勢。但是之前銅制程的技術尚未成熟，只能先開發(fā)鋁制程。 余振華透露，臺積電并不是一開始就決定要自行開發(fā)銅制程。當時，IBM 想要把這個技術賣給臺積電，而臺積電認為IBM技術不成熟，不如自己干。后來余振華帶領一組開發(fā)團隊到臺南，前后待了一年半。而那時候聯(lián)電則向IBM買技術，兩家公司用不同方式競爭銅制程的未來。 當時余振華帶領著一支獨立的研發(fā)團隊，與IBM領頭的世界級研發(fā)大聯(lián)盟競爭，戰(zhàn)況極為激烈。“那時候我們在臺南，每天早上開會前第一件事，就是先問對手有沒有消息，有沒有開記者會宣布做出來了。有沒有？有沒有？沒有，好，那開會。晚上開會前再問一次，有沒有？有 沒有？沒有，好，大家晚安?！庇嗾袢A描述到，可以看出當時與對手競爭的焦灼心情。 銅制程的研發(fā)完全要靠自己，沒有借鑒。關鍵是，除了銅，還有Low-K Dielectric（低介電質(zhì)絕緣），電容與電阻決定了技術。余振華描述銅是骨頭，Low K像肌肉一樣，這兩者都很重要。臺積電是直接在生產(chǎn)線上開發(fā)，這要求很高，一步都不能錯，于是在無塵室里，其他人都穿白色無塵衣，但負責開發(fā)銅制程的人員是穿粉紅色無塵衣！因為當時臺積電對銅制程不了解，怕制程中的污染擴散，因此擬定了非常嚴格的開發(fā)步驟。連在里面走路的路線都在地板上畫好，不能走偏。 嚴謹?shù)拈_發(fā)過程，很快就讓臺積電收獲了成果。當時臺積電選了幾個客戶嘗試銅制程，獲得 非常好的成果。于是，余振華的頂頭上司蔣尚義，做了一個很大膽的決定，跳過0.15微米，直接量產(chǎn)0.13微米。0.13微米是在2000年開始生產(chǎn)，當時遇到網(wǎng)絡泡沫，各家公司業(yè)績都直線落，但憑借 0.13 微米臺積電不但支撐住了業(yè)績，還大幅提升了市占率。經(jīng)此一役，臺積電的技術，尤其是銅制程相關的技術，從此被肯定為第一流，遠遠的把其他公司甩在后頭。 臺積電的銅制程已經(jīng)走向市場，而IBM的技術在當時比臺積電領先2代。但十年后，IBM倒貼15億美元，將代工業(yè)務轉給了格芯，徹底退出了代工領域。 銅制程是奠定臺積電霸主地位的關鍵技術。那么，在銅制程之后呢？

張忠謀回歸，押寶28nm大殺四方

2009年，金融危機的余韻還在繼續(xù)，臺積電正處于內(nèi)憂外患之際：內(nèi)部，蔡力行實行了嚴酷的裁員潮，而且公司新產(chǎn)線良率也遲遲得不到改善，客戶甚至取消訂單；外部三星開始進軍芯片代工，并且來勢洶洶。于是已經(jīng)78高齡退休的張忠謀重新回爐。 張忠謀看到了未來智能手機市場需求的潛力，他立即將2010年的資本支出增加了一倍，達到59億美元，主要集中在28nm制程上，這是當時最先進的晶圓制程。盡管大膽的投資策略震驚了業(yè)界，但也為臺積電接下來幾年的快速增長奠定了基礎。 當時臨危受命的蔣尚義投入28nm制程的研發(fā)中，更為重要的是蔣尚義選擇了后閘級方案，而非三星正在研發(fā)的前閘級。這又是一次類似于0.13微米戰(zhàn)役的巨大獲勝，正確的判斷、嚴格的工藝，臺積電良率大幅提升。終于，在2011年10月24日，臺積電宣布，其28nm工藝的量產(chǎn)和生產(chǎn)晶圓已經(jīng)發(fā)貨給客戶。臺積電領導晶圓代工部門實現(xiàn)28nm節(jié)點的批量生產(chǎn)。 28nm工藝節(jié)點的突破對臺積電和業(yè)界來說都是一個巨大的節(jié)點！對臺積電來說，28nm節(jié)點不但貢獻了巨大的營收，還鞏固了市場地位。當年一起競爭的28nm制程格羅方德、聯(lián)電等大廠，無不紛紛敗下陣來，無論是在資金和技術上都難以追趕，還相繼宣布退出先進制程競賽。 在2011年量產(chǎn)的當年28nm節(jié)點就貢獻了1.5億美元（約43億新臺幣）的營收。2013年增長至60億美元（約1765億元新臺幣）。到2014年，臺積電營收突破7500億元新臺幣，比2013年增加了28%，28nm營收占比超過3成，臺積電在晶圓代工市場的市占率也從2009年的45%提高到了52%以上。臺積電 2016 年28nm占據(jù) 60%以上的市場，且收入占比維持25%左右。臺積電自2013年很長一段時間以來，28nm工藝一直占據(jù)其收入的 20%以上比重，是前二大收入來源，且大部分時間是第一大制程業(yè)務。

臺積電28nm節(jié)點占營收的百分比（圖源：西南證券） 另一方面，臺積電的客戶也得以采用最先進的技術來滿足市場需求。五個臺積電28nm客戶分別是Xilinx，Altera，Nvidia，AMD和高通。28nm滿足了Altera FPGA新技術，AMD的圖形IP借用臺積電的28nm技術實現(xiàn)了圖形性能的下一個重大飛躍，英偉達提供出市場上最節(jié)能的GPU和最高性能的圖形處理器，高通在28nm節(jié)點上推出了第一個集成的智能手機處理器Snapdragon S4類處理器。 在行動裝置、高效能運算、汽車電子及物聯(lián)網(wǎng)四個快速成長的主要市場，臺積電分別建立了四個不同的技術平臺，而在這四個技術平臺中都有28nm的身影，可以看出 28納米的地位之顯赫。

臺積電的四大技術平臺中都有28nm的身影（圖源：西南證券） 然而，此時的臺積電將目光放在了更遠的大洋之外，那里有能支撐任何一個代工廠走向世界頂峰的超級客戶：蘋果。

進軍封裝領域，獨霸蘋果訂單

早年，蘋果iPhone處理器一直是三星的禁臠。但臺積卻能從A11開始，接連獨拿兩代iPhone處理器訂單，讓業(yè)績與股價持續(xù)翻紅。關鍵就是臺積電的全新封裝技術InFo，它減少手機30%的厚度，騰出寶貴的手機空間給電池或其他零件。 時間回到2011年的臺積電第三季法說會上。當時，張忠謀毫無預兆的擲出一個震撼彈─臺積電要進軍封裝領域。這一個炸彈一經(jīng)擲出，硝煙一直彌漫到現(xiàn)在。從價格偏貴導致鮮有人問津的CoWoS開始，到首度用在iPhone 7與7Plus的InFO封裝技術。正是最不被人看好的整合連結與封裝部門，為臺積電贏家通吃奠定了堅實的基礎。 要知道，晶圓廠向封裝領域進軍，這在業(yè)界看來，臺積電根本不可能成功！首先，在成本面上就難與傳統(tǒng)封測廠競爭，因為封裝廠也在不斷發(fā)展新技術，而臺積電的人力成本遠高過封裝業(yè)，因此要求產(chǎn)品毛利要達到50%，但日月光、矽品只要20%就能做了。另外，外資分析師也看衰，美商伯恩斯坦證券分析師Mark Li當時的研究報告寫著：“InFo會讓臺積相對于英特爾與三星更有競爭力嗎？不，我們不認為?！? 為何會這么認為呢？當時三星和英特爾的扇出型晶圓級封裝的專利數(shù)分別名列全球第二、三，而剛入門的臺積電連前十的門檻都沒摸到。這樣看來，業(yè)界看衰似乎都是合理的。 在默默無聞的那些年，我們不知道臺積電經(jīng)歷了什么，有的說臺積付出了昂貴的學費，5年間產(chǎn)線燒壞了幾千片昂貴的晶圓，也有的說良率一直上不去，眾說紛紜，具體實況我們不去考究了，畢竟其結果是美的。 2016年，CoWoS的新客戶開始如雨后春筍般出。英偉達推出了該公司第一款采用CoWoS封裝的繪圖芯片GP100；谷歌的AI芯片TPU 2.0，就是AlphaGo打敗世界棋王柯潔背后的那款新品；英特爾與Facebook合作推出的Nervana類神經(jīng)網(wǎng)路處理器。這些巨頭的AI芯片都采用臺積電CoWoS封裝制造。 2018年臺積電已完成搭載7nm邏輯IC及第二代高頻寬記憶體（HBM 2）的 CoWoS 封裝量產(chǎn)，并借由高制造良率、更大硅中介層與封裝尺寸能力的增強、以及功能豐富的矽中介層，例如內(nèi)含嵌入式電容器的矽中介層，使得臺積電在 CoWoS 技術上的領先地位得以更加強化。 另外，2019年10月，臺積電在美國舉辦的開放創(chuàng)新平臺論壇上，臺積電與ARM公司共同發(fā)布了業(yè)界首款采用CoWoS封裝并獲得硅晶驗證的7納米芯粒(Chiplet)系統(tǒng)。 除了CoWoS和InFO這兩大2.5D IC封裝技術外，臺積電在3D IC封裝上還有SoIC 及 WoW。2019年，臺積電已順利試產(chǎn) 7nm系統(tǒng)整合芯片（SoIC）及 16 納米晶圓堆疊晶圓（WoW）等 3D IC 封裝制程，預期 2021 年之后進入量產(chǎn)。 在手機市場疲軟已漸成現(xiàn)實的情況下，物聯(lián)網(wǎng)是臺積電下一個發(fā)展目標，張忠謀此前直指，如果想要掌握物聯(lián)網(wǎng)商機，就要掌握三大技術：系統(tǒng)封裝、低功耗、傳感器。在物聯(lián)網(wǎng)領域，臺積電把自己放在很重要的位置上。

結語

變革半導體的游戲規(guī)則，一步步坐穩(wěn)代工龍頭，在封裝的邊緣不斷試探，抗住疫情的蹂躪，利潤創(chuàng)下8年紀錄，超越三星英特爾英偉達，市值登上第一，我們不知道臺積電這頭大象的舞池盡頭在哪？只知道要盡情享受，接著奏樂，接著舞~