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台積電的EUV光刻機不能用了?深謀遠慮的張忠謀終究是漏算了一籌
2022/09/06
2022/09/06

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台積電

台積電的崛起過程中最為重要的人物就是其創始人張忠謀。出生于1931年的張忠謀在1985年,已經54歲的高齡時辭去了當時擔任的德州儀器首席運營官的職務,回到了當時半導體產業基礎為零的台灣,從一片空白中創建出了日后全球市值最高的半導體企業——台積電。

年輕時的張忠謀

對于張忠謀來說,這是一個賭上了自己所有名譽和聲望的決定,他用自己在半導體產業積攢了半輩子的聲望,來換取一個台灣半導體產業崛起的機會。在台積電最初的2億美元投資中,來自台灣的投資為1億美元,飛利浦投資了5000萬美元,剩下則是當地一些企業的捧場。而對于張忠謀自身來說,這是一場一旦失敗自己就將一無所有的賭局。

全球半導體產業變更

雖然台積電面臨著技術不足、工程師匱乏的問題,但是台積電也看到了芯片產業變革的預兆。在上世紀80、90年代,來自日本的半導體廠商占據了大部分的市場份額,全球前十大半導體企業中,日本的NEC、東芝、日立、富士通、三菱、松下占據了其中六席,前三更是全部被日系半導體廠商收入囊中。日系半導體廠商崛起的一個重要因素就是當時半導體所采用的IDM((Integrated Device Manufacture)模式。

IDM模式簡單來說就是一種垂直整合模式,包括芯片設計、芯片制造、芯片封裝和測試在內的全部流程都由一家企業所獨立完成。得益于當時日本科技產業的高速發展,在上游半導體材料領域有東京電子、住友化學、信越化學等材料巨頭,在光刻機領域有尼康和佳能這兩大光刻機巨頭(ASML當時還遠遠無法和這兩大巨頭競爭),在半導體廠商中也在全球前十中拿下六席。

NEC芯片

這種IDM模式也讓日本成為全球半導體行業的最大贏家,但是利潤獨占的模式也引起了其他國家的不滿,特別是昔日的半導體產業霸主美國。在動用了「301調查」以及《美日半導體協定》等手段之后,日本半導體產業遭受了重創。

這時台積電也迎來了最好的機會,張忠謀知道在IDM領域很難從零開始和這些半導體巨頭競爭,于是台積電開始集中發力Foundary模式,也就是台積電僅負責整個芯片產業鏈中的制造這一環節,其他如芯片設計等環節則被台積電所放棄。如此一來的結果就是如英偉達(Nvidia)等只負責芯片設計的企業崛起,同時台積電也憑借芯片制造這一單點實現突破,逐漸反超眾多IDM企業并成為全球芯片制造領域的王者。

張忠謀

相對于日系半導體廠商一家獨大的IDM模式,台積電的崛起間接促進了高通、英偉達、博通以及AMD等廠商的發展,這種共贏的模式也使得台積電走上了快速發展的道路,其4195億美元的市值也力壓三星電子3016億美元市值、德州儀器1504億美元市值、高通1438億美元市值、英特爾1281億美元市值成為全球市值最高的半導體企業。

台積電的成功可以說是張忠謀個人卓越眼光的直接結果,如果沒有他獨辟蹊徑,從單點突破打破IDM模式,那麼基本上就不會有如今台積電所獲得的巨大成功。但是芯片產業的發展實際上也超過了張忠謀當初的預計,如今台積電正面臨一個嚴重的問題,而EUV光刻機也不得不停機。

台積電將關閉部分EUV光刻機

這個制約台積電發展的最大因素就是電力供應不足。一台EUV光刻機每天就要用掉3萬度電,目前台積電大約擁有80台EUV光刻機,那麼也就意味著僅僅這80台EUV光刻機一年就要用掉8億度電,再加上其他設備之后更是使得台積電的用電總量水漲船高。2021年台積電實際用電量已接近170億度,占全台灣用電量的8%左右。如今隨著全球能源供應緊張,台積電缺電的問題也就更加凸顯,因此不得不關閉部分EUV光刻機。

為了緩解台積電的用電問題,張忠謀之前也做過相關布局,那就是在其他地區建廠。但是如今看來亞利桑那州的工廠已經出現了大幅延期,再加上不斷增長的建設和原材料費用,最初預定的120億美元也已經顯得岌岌可危。

台積電亞利桑那工廠

對于台積電來說,亞利桑那工廠的延期不僅僅是經濟上的損失,更為重要的則是失去了戰略先機以及發展的機會。隨著芯片制程的進一步提升,未來3nm、2nm、1nm的耗電量將進一步提升,以如今台積電的客觀條件,其在先進制程上的繼續研究和發展無疑是寸步難行的。

不可否認張忠謀從零建設起台積電堪稱一個奇跡,但如今這個奇跡也已經走到了盡頭。大家認為台積電應該如何解決電力資源這個客觀問題?

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