台积电，凭啥称霸？

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来源：内容来自风传媒。

台积电作为一家纯晶圆代工制造厂，为无晶圆厂芯片设计公司提供了可靠的制造产能。更重要的是，台积电由一位了解产业游戏规则、曾任职美国半导体主流企业的资深经理人经营，唯一的问题是技术落后。台积电成立时，其制程技术大约比产业领先的垂直整合制造商落后了两个制程节点，还无法为无晶圆厂芯片设计公司的创新产品提供服务。因此，台积电必须从捡拾垂直整合制造商的“剩菜”开始，而不是和无晶圆厂芯片设计公司结盟。当时大多数的美国无晶圆厂芯片设计公司都是委托日本的半导体制造商代工，因日本的制造品质和良率享有盛名。

创业维艰

虽然业绩欠佳，但台积电致力于技术学习。在成立约四到五年后，即1991至1992年间，台积电与市场领先者之间的技术差距已缩小至一个制程节点，此后无晶圆厂芯片设计公司的订单即逐渐涌入。创业维艰，1987年至1992年，对台积电最终的成功来说，是既辛苦又关键的阶段，在这段艰难的岁月中，工研院和飞利浦的技术根基和经营团队的人脉网络是公司重要的资产。

台积电最早、也是最重要的“剩菜”订单来自英特尔，它委托台积电代工制造MCU 80C51芯片，采用1.5微米制程。曾繁城从电子所的VLSI计划一起移转台积电，在公司创立初期担任生产和研发主任，他回忆道：“在1987年年底左右，英特尔的新任执行长安迪．葛洛夫（Andy Grove）拜访台积电，Morris（张忠谋）要求我针对我们的6吋晶圆生产线以及1.5微米制程技术进行简报。为了给客人留下深刻的印象，我强调我们的生产线良率超过80％。然而Andy似乎并不在乎良率多少，他只问我们在制造过程中是否遇到任何『意外的灾难』，我说没有。后来我了解到，英特尔在开发相同制程时曾碰到过一些灾难性的问题。”

经过葛洛夫的认可之后，英特尔于1988年2月开始向台积电下代工订单，每月订购两千片至三千片晶圆。英特尔于1982年首次采用1.5微米制程节点，开始量产其80286处理器，到了1988年，英特尔处理器即将过渡到0.8和1.0微米的制程节点，因此英特尔这张订单，代表了它对其非核心产品的微控制器（MCU）所采取的第二来源采购策略，使用的是成熟技术。英特尔对其主力产品CPU则采用单一采购来源策略，全部自行生产，并无委外代工。

在下订单之前，英特尔曾要求台积电特别为它们建立一条与英特尔完全相同的生产线，以实践英特尔著名的“完全复制（copy exact）”模式，但被曾繁城拒绝。曾繁城坚持，台积电应该设计自己的生产线，并选择自己的设备来为多个客户服务。但是，曾繁城同意按照英特尔生产线的标准程序进行生产控制，例如通过从生产过程中不同地方（当时约有20个点）收集数据，进行统计制程管控（statistical processing control），做为制造数据分析和生产最佳化的基础。这一项努力使得台积电获得了英特尔的认证，成为合格的代工制造厂。曾繁城表示，英特尔的订单对台积电的营收贡献并不大，但对台积电在产业界的声誉却是巨大的助力，当时英特尔在产业中，被认定是制造典范。

获得英特尔的认证后，台积电随后赢得了其他垂直整合制造商的订单，包括超微半导体，该公司先前都是委托日本东芝代工。英特尔后来还与台积电签订了制造芯片组的合约，但只委托所谓的“南桥”部分，英特尔保留了“北桥”芯片组由内部生产。 “南桥”连接CPU与电脑外部设备，如硬碟、USB等，从事低速数据传输；而“北桥”则连接CPU与电脑内部芯片，必须进行高速数据传输。 “南桥”芯片组通常采用比CPU落后一到两代的制程技术，这与台积电当时的技术能力契合。

无晶圆厂的逆转

为技术领先的垂直整合制造商代工，强化了台积电的技术基础，为真正的晶圆代工模式做好了准备。早期的无晶圆厂芯片设计公司客户包括：Altera、ISSI、ATI，以及几乎所有台湾的无晶圆厂芯片设计公司，都是台积电的客户。尽管有来自联电和新加坡的特许半导体的竞争，自晶圆代工成为一个产业以来，台积电一直是该产业中领先的服务提供者。 2004年，台积电占晶圆代工市场的47%，几乎达到一半，到2023年市占率更达到了61%。 2004年台积电所服务的约300个客户中，无晶圆厂芯片设计公司占大多数，垂直整合制造商则是次要的客户，逆转了早期的客户组成。

从2004年台积电年报可知，它的主要无晶圆厂芯片设计公司客户包括了：阿尔特拉、ATI、博通、迈威尔（Marvell）、英伟达、高通和威盛电子。主要的垂直整合客户则包括：亚德诺半导体、飞思卡尔（Freescale）、飞利浦和德州仪器。其中值得注意的是，威盛电子是唯一一家进入前十大芯片设计公司名单的台湾公司，其余均为美国芯片设计公司。在所有客户中，没有一个客户占台积电总营收10％以上。

英伟达创办人兼执行长黄仁勋，将“纯晶圆代工模式”视为一种平台模式。他曾评论道：“平台并不制造自己的产品，只帮别人制造产品。一个成功的平台，具有四个关键要素：技术、产能、定价和交货承诺。二十年前（实际上是1997年），当我与张忠谋在新竹见面时，我从谈话中得到的重要讯息是『诚信和信赖』。我当时认为这是老生常谈，但他却是认真的。诚信和信赖是台积电的核心价值，做为一个平台，如果你不能赢得他人的信赖，你就无法为他们建立一个生态系统。”英伟达自成立以来，一直依赖台积电为其制造显示卡。如今，英伟达成为全球最有价值的无晶圆厂芯片设计公司，英伟达的成功彰显了晶圆代工模式的力量。

2004年的客户清单也体现了台积电自1987年创业以来，半导体产业演进的轨迹。阿尔特拉和威盛电子代表个人电脑的附加元件和芯片组，ATI和英伟达代表个人电脑的显示卡，博通和迈威尔代表基于个人电脑的网路通信，高通则代表无线通讯和手机。自从个人电脑发明以来，台积电为半导体产业的创新提供了一个平台，早期大多数的创新都是针对个人电脑应用，直到2000年代无线通讯崛起后，个人电脑的角色才逐渐式微。

个人电脑的应用提供了台积电成立后的二十年成长基础，这些应用都是透过英特尔所发明和主导的微处理器来实现。正如台积电前研发长孙元成所说：“在个人电脑时代，我们专注于芯片组、FPGA、显示卡。当基于个人电脑的网路通讯开始扩散时，我们制造NPU（network processing unit）；当无线通讯出现时，我们为无线手机制造低功耗、低漏电的CMOS和RF（射频）芯片；然后是智能型手机的应用处理器（application processor）。除了英特尔的x86微处理器之外，我们基本上制造了所有为数字革命提供燃料的产品。”

这段话说明了除了英特尔之外，台积电可能是数字革命中最重要的兵工厂。如果没有台积电，许多数字创新就可能无法实现。以无线通讯为例，英特尔忽视了其重要性，直到为时已晚，才企图介入这个市场。而无线通讯的拓荒者高通，自1990年代末期以来一直是台积电的重要客户。

高通功不可没

早期高通采取一项策略，即透过向基地台设备商和手机制造商销售功能强大、但价格实惠的半导体芯片，来推广其无线通讯系统的CDMA（code division multiple access）专利技术，这些芯片促进了CDMA 通讯网路的投资，以及相关手机的制造，高通则从系统中所涵盖的专利收取授权费。在高通的背后，如果没有一个强大且成本低廉的晶圆代工厂来为它制造芯片，这种商业模式就无法发挥作用。

高通公司成立于1985年，并于1990年代初开始推广其发明的CDMA蜂巢式无线通讯网路技术，它创建了多种ASIC芯片，方便基地台和手机制造商采用CDMA技术。 1993年，高通把这些ASIC整合到一个单芯片中，称为MSM（mobile station modem，移动通讯站数据机），以简化最终产品的设计。该芯片委托IBM以0.8微米制程制造。 MSM芯片受到好评，并首先被韩国手机制造商采用，包括乐喜金星、海力士、三星和Maxon等品牌，高通随后也推出了自己的手机CD－7000，将MSM与英特尔微处理器结合使用。

为了进一步推广CDMA技术，高通认为有必要将其MSM基频芯片组与微处理器进一步整合。它与英特尔进行了谈判，并获得了英特尔的同意，在芯片中嵌入一颗英特尔特制的微处理器来支援MSM，这项合作一直持续到1997年。那时英特尔拒绝提供一颗新的微处理器，以搭配高通升级MSM的需要，尽管MSM在市场上相当成功。然而，无论MSM芯片有多受欢迎，从产量或单价的角度来看，要与英特尔的核心CPU竞争企业内部资源，仍是困难的，当时英特尔也没有成为晶圆代工厂的想法。错失了为高通打造通讯应用微处理器的机会，英特尔失去第一次行动通讯来敲门的商机。

被英特尔拒绝后，高通转向安谋（ARM）授权技术，自行开发处理器，并与台积电签约委托制造。 1998年2月，台积电向高通交付了第一款基于ARM核心处理器的MSM芯片组，采用0.35微米制程，这是台积电第一次踏入处理器的领域。由于这款芯片的成功，高通决定专注手机芯片的设计与销售，放弃手机制造，并于2000年将其手机制造部门出售给日本公司京瓷（Kyocera）。到了2002年，高通的MSM芯片的出货量已累积到2.4亿片。在高通2002年的年报中有如下的揭露：“QCT部门（高通的CDMA技术部门，负责销售微芯片）外包所有芯片制造和组装，以及大部分芯片测试工作，我们依赖少数有限的第三方来执行这项任务，其中有些部分只有单一来源，而我们与此单一来源并没有长期合约。”此一单一来源，指的就是台积电。这一声明显示即使高通了解单一供应源的风险，也无能为力，因为高阶制程的产能不易获得，直到2005年三星加入晶圆代工行列，高通才有了第二供应源。

虽然高通对“复数供应源”的商业策略非常认真，然而与台积电的合作关系一直稳固。台积电专精的CMOS电晶体因其低功耗的优势，非常适合移动芯片，而高通芯片被认为是台积电从1998年开始，开发0.18微米节点以下的低功耗、低漏电制程技术的主要载具。自第三代通讯时代以来，CDMA技术成为主流技术，高通也成为全球领先的无晶圆厂芯片设计公司，也是台积电多年来的顶级客户。 2007年智能型手机问世后，苹果也加入无晶圆厂芯片设计阵营。苹果的加入，也肇因于英特尔拒绝为其提供处理器，这是英特尔第二次错失行动芯片的商机。英特尔在CPU太过成功，才会两次无视行动革命到来的信号。成功是失败之母，再回首，已百年身。

正式称霸

诚如孙元成说的，所有英特尔不做的，台积电都可以做。高通和苹果都透过台积电的平台，取得自己需要的手机芯片，完全按照自己的理想图设计，无须和英特尔这种大牌供应商商量或妥协。这些芯片开启了行动通讯的新时代，也把台积电拱上一个新高点。虽然高通和苹果的芯片，有许多功能重叠、相互竞争之处，但在同一个平台上制造，毫无窒碍，也没有泄漏商业机密的疑虑，显现纯晶圆代工厂的信赖平台的强大威力。

纯晶圆代工厂不与客户竞争，但客户却可能与客户竞争。英特尔是台积电最早的客户之一，台积电对英特尔奉若神明，绝不挑战英特尔。但随着x86微处理器的另一家主要生产商超微半导体，从2019年起成为台积电的客户，开始委托台积电制造Ryzen－3000系列微处理器，与英特尔x86系列竞争市场，不挑战英特尔的立场，就此崩溃了。在此之前，2009年超微将其制造厂分割独立，成为格罗方德，承接晶圆代工业务，与台积电竞争；超微母公司则变身为一家芯片设计公司。切割当初，超微承诺将长期采购格罗方德的服务，但后来因为格罗方德技术落后，超微决定毁约赔款，转向台积电下单。这项决定，使超微在处理器市场的竞争力快速提升，2009年超微在x86中央处理器的市场占有率是12.2％，到2023年时，市占率提升到31.1％，充分显示台积电的价值。 2020年，苹果公司也决定结束与英特尔的长期合作，为苹果电脑自行设计CPU，并委托台积电制造。

台积电在10纳米制程节点以下的进步，推动了新一波半导体产品创新，以应对人工智能和云端服务等高效能运算（HPC）的需求。 2021年，英特尔宣布将建立一个晶圆代工制造部门来与台积电竞争，显示出即使强大如英特尔，也意识到完全垂直整合的商业模式无法持续，因为研发和制造须达到的规模经济门槛愈来愈高。这一项决定，等于宣示了芯片设计和制造的分离，已经成为半导体产业的常态。

英特尔因为在新制程技术开发碰到一些困难，无法及时支应新世代处理器生产的需求，为避免市场继续被超微侵蚀，自2024年起也委托台积电代工制造处理器Lunar Lake。台积电欣然接受，并忠诚执行任务，老客户超微和苹果，也没有抗议的声音，显示台积电的信赖平台，对所有芯片设计业者，都是开放的。从此时起，台积电已经成为所有逻辑芯片的“晶圆厂”，不分主流产品或支流产品，万流归宗，完全落实了米德—康威的愿景。一个发想于硅谷的产业乌托邦，四十年后，终于在远处海外边陲的一个岛屿上，获得实现。

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