全球芯片戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)處于白熱化階段，三星和臺(tái)積電的鏖戰(zhàn)愈演愈烈。而我們的中芯國(guó)際，終于迎來了絕佳的發(fā)展機(jī)會(huì)。

三星鏖戰(zhàn)臺(tái)積電，誰能笑到最后？

在芯片制造領(lǐng)域，三星和臺(tái)積電是一對(duì)老冤家。如今，三星又有了新的招數(shù)。 有消息稱，三星電子計(jì)劃未來十年投資133萬億韓元（約1160億美元），擴(kuò)大其邏輯芯片和芯片代工業(yè)務(wù)。

隨著我國(guó)芯片被美國(guó)“卡脖子”，越來越多的同胞開始關(guān)注芯片發(fā)展，今天我們就來談?wù)勅菫槭裁匆罅υ谛酒芯亢痛ゎI(lǐng)域挑戰(zhàn)臺(tái)積電。

要想了解這些，我們首先要知道臺(tái)積電是如何崛起成為芯片制造領(lǐng)域的霸主的。

上世紀(jì)80年代美日半導(dǎo)體之戰(zhàn)時(shí)，大多數(shù)半導(dǎo)體企業(yè)都是將芯片的設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試作為一個(gè)開發(fā)整體也叫IDM模式。

不管是英特爾還是日本的尼康、東芝都是這樣的企業(yè)。所以以前的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入門檻極高，要技術(shù)資金雙投入才能制造出一流的企業(yè)。

那個(gè)時(shí)候?qū)τ谖覈?guó)來說，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈就是一座大山，我國(guó)和西方技術(shù)少說也有幾十年的差距。美國(guó)開始研發(fā)64KB存儲(chǔ)芯片的時(shí)候，我們還在研究1KB。

此時(shí)美國(guó)在半導(dǎo)體領(lǐng)域被日本揍的是節(jié)節(jié)敗退，美國(guó)專家預(yù)測(cè)美國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)份額可能在90年代會(huì)從70%跌到30%左右。

這對(duì)于一直耀武揚(yáng)威慣了的美國(guó)來說是不可接受的，而且挑戰(zhàn)自己的還是頭號(hào)小弟日本。所以美國(guó)開始主動(dòng)干預(yù)，首先聯(lián)合全美14家頂尖的半導(dǎo)體領(lǐng)域的公司組成了美國(guó)半導(dǎo)體制造技術(shù)聯(lián)盟，美國(guó)國(guó)防研究局砸錢給他們一起搞研發(fā)。

其次美國(guó)一系列對(duì)日本半導(dǎo)體的制裁接踵而至，先是說日本芯片威脅美國(guó)國(guó)土安全，后是借著東芝賣蘇聯(lián)機(jī)床開啟了對(duì)日本半導(dǎo)體的“血腥清洗”。

第一步讓日本開放市場(chǎng)，第二步征收高額關(guān)稅、第三步逮捕日本企業(yè)高管，第四步簽訂了一系列不平等條約，讓日本無法在消費(fèi)半導(dǎo)體發(fā)力。這一系列行為看起來是不是特別熟悉？

制裁完之后，美國(guó)又開始扶持能制約日本半導(dǎo)體的對(duì)手，一個(gè)是三星，另一個(gè)就是臺(tái)積電。三星延續(xù)了IDM模式，目前也是世界最大的IDM公司，而臺(tái)積電走向了與之相反的另外一條路。

張忠謀作為臺(tái)積電的締造者，決定將芯片設(shè)計(jì)和制造拆分出來，臺(tái)積電從1987年開始專心從事芯片制造領(lǐng)域，成為了最大的代工公司。這大大降低了芯片產(chǎn)業(yè)的準(zhǔn)入門檻，依托于這種模式，一大堆頂尖的芯片設(shè)計(jì)公司出現(xiàn)，例如AMD、高通、蘋果、華為海思等。而這種代工模式叫做Fabless模式。

但這里面有個(gè)小插曲，其實(shí)Fabless這套模式的設(shè)計(jì)者是叫曹興誠(chéng)。比起張忠謀這個(gè)年少成名留洋過海，哈佛MBA畢業(yè)，25歲坐上德州儀器第三把交椅的大佬來說，曹興誠(chéng)就是個(gè)“弟中弟”。

后來曹興誠(chéng)成為了聯(lián)華電子的一把手，那時(shí)候的曹興誠(chéng)對(duì)張忠謀仰慕已久，所以1984 年給在美國(guó)的張忠謀發(fā)了自己策劃的《擴(kuò)大聯(lián)華電子》企劃書，詳細(xì)闡述了自己對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的理解，也提出了“晶圓代工”Fabless概念的雛形?？上У氖沁@份計(jì)劃發(fā)出后杳無音訊。

第二年，張忠謀從德州儀器請(qǐng)辭離開美國(guó)，回到臺(tái)灣當(dāng)工研院的院長(zhǎng)，也成了曹興誠(chéng)的老板。次年張忠謀竟然宣布創(chuàng)辦“史上第一間晶圓代工廠”臺(tái)積電，建設(shè)方案就是曹興誠(chéng)自己曾經(jīng)遞給張忠謀的那份企劃書的模型。曹興誠(chéng)怒發(fā)沖冠，多次公開指責(zé)張忠謀，但是張忠謀一言不發(fā)。

不過曹興誠(chéng)的怒火沒有平息，反而越燒越旺，帶著自己的聯(lián)華電子也開始進(jìn)軍晶圓代工領(lǐng)域，并扶持起芯片設(shè)計(jì)公司聯(lián)發(fā)科。

聯(lián)華電子在曹興誠(chéng)的領(lǐng)導(dǎo)下發(fā)展迅速，甚至和臺(tái)積電硬拼，通過并購(gòu)和合作占據(jù)代工市場(chǎng)40%的份額，成為僅次于臺(tái)積電的芯片代工企業(yè)?？上н@種輝煌并沒有持續(xù)很久，原因是臺(tái)積電在技術(shù)上得到了重大突破。

臺(tái)積電的起點(diǎn)一開始就比聯(lián)華電子高了很多，從創(chuàng)立之初就獲得了英特爾和飛利浦的支持，得到了豐厚的技術(shù)和資金支持。加上以前德州儀器的很多伙伴紛紛加入臺(tái)積電，例如蔣尚義和梁孟松讓臺(tái)積電在技術(shù)上大放異彩。隨著在銅制程工藝和EUV光刻機(jī)的突破，臺(tái)積電迅速崛起，不過這兩項(xiàng)技術(shù)到底有什么特別的？

銅制程工藝的原理，是利用銅導(dǎo)線電阻值小，單位面積可承載較大的電流，可以生產(chǎn)電路更密集的芯片。在此之前芯片都是使用鉛導(dǎo)線，因?yàn)殂~的抗電子遷移能力比鉛好太多，可以大幅度提高芯片的穩(wěn)定性，所以用銅替代了鉛。

所以銅制程技術(shù)在半導(dǎo)體制程設(shè)備中也十分關(guān)鍵。因?yàn)樯婕暗叫酒谋∧こ练e、蝕刻、電化學(xué)電鍍及化學(xué)機(jī)械研磨，要造出納米級(jí)別的銅絲，其制造工藝極為復(fù)雜。

不過在此之前，銅制程的技術(shù)專利都掌握在IBM和摩托羅拉公司手中，而IBM一直都是通過技術(shù)讓臺(tái)積電成為其附庸，而在2003年臺(tái)積電率先開發(fā)出比IBM更成熟更先進(jìn)的銅制程技術(shù)，一下擺脫IBM的掣肘。IBM無奈將自己的芯片代工技術(shù)打包送給別人，退出代工市場(chǎng)。

攻克銅制程工藝之后，臺(tái)積電的技術(shù)大佬林本堅(jiān)帶領(lǐng)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，開始研發(fā)浸入式光刻技術(shù)。在芯片128nm轉(zhuǎn)64nm的制造過程中，光刻機(jī)巨頭都意識(shí)到想要制造更小的芯片，一定要將紫外線光源的波長(zhǎng)從193nm減小到157nm，所以日本尼康等企業(yè)斥巨資開始投入研究。但是林本堅(jiān)覺得如果通過光源成本太高，可以利用液體光刻膠折射，可將紫外線的波長(zhǎng)縮小到157nm。

可惜的是林本堅(jiān)研發(fā)的技術(shù)沒有得到廣泛認(rèn)同，尤其是各個(gè)國(guó)家都在干式光刻機(jī)投入巨資研究縮小光源的方法，大量的“沉沒成本”最后成了技術(shù)的“面子之爭(zhēng)”。甚至當(dāng)時(shí)臺(tái)積電的COO蔣尚義讓林本堅(jiān)“不要攪局”，但此時(shí)ASML提出愿意嘗試，僅僅兩年就成功走向輝煌，將尼康打得體無完膚。

新的銅制程技術(shù)和新的光刻機(jī)技術(shù)讓臺(tái)積電瞬間大放異彩，2004年就奪下了全球超過一半的代工訂單。反觀聯(lián)發(fā)科并沒有類似的技術(shù)出現(xiàn)，而曹興誠(chéng)本人也陷入了一些麻煩之中。曹興誠(chéng)為了保住聯(lián)華電子，只能忍痛離開自己注入心血的聯(lián)華電子，也徹底失去了超越臺(tái)積電的可能。

相比較聯(lián)華電子的落寞，臺(tái)積電此時(shí)是意氣風(fēng)發(fā)，兩項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)一下讓臺(tái)積電成為半導(dǎo)體領(lǐng)域的霸主。臺(tái)積電沒了對(duì)手自然就容易墮落。

那三星又是如何跟臺(tái)積電杠上的呢？

三星之前一直在搶奪日本尼康CRAM芯片的市場(chǎng)，CRAM芯片是一種具備儲(chǔ)功能的芯片，原理是利用金屬硫化物具有優(yōu)異量子尺寸效應(yīng)，在加不同強(qiáng)度和不同時(shí)長(zhǎng)的電脈沖，使其在不同程度電流焦耳熱的作用下，分別呈現(xiàn)出不同電阻特性來實(shí)現(xiàn)的。

簡(jiǎn)單理解就是金屬硫化物在吸收一定的電脈沖的能量發(fā)熱時(shí)，會(huì)實(shí)現(xiàn)多種狀態(tài)的結(jié)晶態(tài)或者非結(jié)晶態(tài)的變化。因?yàn)楦鞣N狀態(tài)下的電阻不同，所以通過電阻差異，電腦可以分析出儲(chǔ)存的內(nèi)容。

在1997年三星通過反周期投資，賠本賺吆喝迅速搶占了絕大多數(shù)的CRAM芯片市場(chǎng)，成為CRAM的霸主。而此時(shí)三星擁有了龐大的資金鏈，加上之前的技術(shù)儲(chǔ)備，開始進(jìn)軍芯片代工領(lǐng)域。因?yàn)樗行酒径家庾R(shí)到了“晶圓代工”Fabless的優(yōu)勢(shì)。

三星通過游說高通和蘋果獲得了第一筆訂單，而此時(shí)臺(tái)積電的 CEO 蔡力行暫緩了 40 nm 先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的采購(gòu)，同時(shí)大幅裁員，內(nèi)部出現(xiàn)動(dòng)蕩，臺(tái)積電的核心成員梁孟松憤怒出走。

反觀三星借此機(jī)會(huì)將梁孟松等一眾技術(shù)大佬高薪挖入三星，同時(shí)聯(lián)合蘋果 等公司共同研發(fā)出“蜂鳥”手機(jī)芯片。蘋果將其用于初代 iPad 與 iPhone4的制造 ，三星則用于手機(jī)，至此三星的芯片代工產(chǎn)業(yè)名聲大噪。

臺(tái)積電身陷內(nèi)憂外患之中，退休很久的張忠謀被迫重新掛帥出征，通過回聘曾經(jīng)辭掉的員工，后大力投入研發(fā)，勉強(qiáng)穩(wěn)住了局面。因?yàn)槿菫榱俗约旱氖謾C(jī)市場(chǎng)開始擠壓蘋果的芯片制程，所以蘋果開始選擇別的企業(yè)替代三星。而三星也因?yàn)樵诖み^程中，偷學(xué)別家企業(yè)的專利，用在自家產(chǎn)品身上來?yè)寠Z市場(chǎng)，口碑急劇下滑。

而臺(tái)積電逆勢(shì)而生，建立新的技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)“夜鶯部隊(duì)”三班倒進(jìn)行研發(fā)工作，重新?lián)寠Z訂單，在14nm芯片制程中擊敗三星，獲得大量訂單，又在7nm、5nm制程率先取得優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在在3nm發(fā)力。

這種情況下，三星自然也是不甘落后，于是就有了三星電子133萬億韓元的芯片代工升級(jí)計(jì)劃，相當(dāng)于是繼續(xù)向臺(tái)積電宣戰(zhàn)。就在這兩家打得熱火朝天時(shí)，我們的中芯國(guó)際可以說是迎來了發(fā)展良機(jī)。

中芯國(guó)際能否逆勢(shì)崛起？

中芯國(guó)際作為中國(guó)大陸最大的晶圓代工廠，也是世界頂尖的芯片制造商，世界排名第五，背靠中國(guó)龐大的市場(chǎng)和資金支持，可以說得天獨(dú)厚。但是目前中芯國(guó)際剛剛達(dá)到14nm芯片制程工藝，綜合來看比起臺(tái)積電和三星還有不小的差距。另外，中芯國(guó)際和臺(tái)積電也有不少糾葛。

1977年中芯國(guó)際的創(chuàng)始人張汝京入職德州儀器，成為張忠謀的下屬。兩人一直在德州儀器共事了近十年，私人關(guān)系極好。

但是張忠謀回到臺(tái)灣創(chuàng)辦了臺(tái)積電以后，發(fā)展得越來越好，張汝京也心動(dòng)了，在1997年辭去德州儀器的工作，創(chuàng)辦了“世大半導(dǎo)體”。在德州儀器一群老友的支持下，世大發(fā)展迅速。但即將騰飛的世大引起了張忠謀的注意，以50億美元強(qiáng)行收購(gòu)世大。而張汝京對(duì)于收購(gòu)一事，一開始一無所知，事后極為窩火對(duì)張忠謀充滿怨恨。

張汝京氣不過全家移居上海并在開曼群島注冊(cè)了中芯國(guó)際，通過挖張忠謀的墻角，獲得了大量技術(shù)和人才，并在大陸建廠，促使中芯國(guó)際快速發(fā)展。

隨著中芯國(guó)際的發(fā)展，專利成為了最要命的問題。臺(tái)積電發(fā)起了對(duì)中芯國(guó)際的訴訟，第一次訴訟從2002年一直折騰到2005年。最終中芯國(guó)際和臺(tái)積電達(dá)成庭外和解。

但2006年臺(tái)積電又開始了對(duì)中芯國(guó)際的第二次訴訟，原因是中芯國(guó)際未經(jīng)允許使用了臺(tái)積電90nm技術(shù)，這次官司又是三年，最后還是以庭外和解告終。但這次中芯國(guó)際要在4年內(nèi)支付2億美元現(xiàn)金給臺(tái)積電，臺(tái)積電將持有中芯國(guó)際10%股份，而且張汝京必須離職。

一系列的打擊導(dǎo)致中芯國(guó)際險(xiǎn)些分崩離析，技術(shù)差距越拉越大。但是隨著我國(guó)對(duì)芯片領(lǐng)域的需求越來越大，中芯國(guó)際的重要性也開始日益凸顯，2014年中芯國(guó)際和長(zhǎng)電科技合作，并獲得300億人民幣的基金投資。

2015年中芯國(guó)際成為中國(guó)大陸第一家實(shí)現(xiàn)28納米芯片制程的企業(yè)；2016年原臺(tái)積電的大佬蔣尚義加入中芯國(guó)際；2017年梁孟松結(jié)束和三星的工作契約后加入中芯國(guó)際領(lǐng)導(dǎo)研發(fā)工作；2019中芯國(guó)際就28nm、14nm、12nm等芯片已進(jìn)入規(guī)?；慨a(chǎn)階段，新一代的7nm芯片技術(shù)的開發(fā)也已經(jīng)完成。

可以說，中芯國(guó)際的發(fā)展態(tài)勢(shì)越來越好，但卻引起了美國(guó)的注意。2020年12月18日，中芯國(guó)際被美國(guó)列入實(shí)體清單，一系列先進(jìn)的半導(dǎo)體設(shè)備都無法采購(gòu)，這對(duì)于中芯無異于致命打擊。此外，美國(guó)還對(duì)中國(guó)很多企業(yè)實(shí)施制裁，讓中國(guó)高端半導(dǎo)體行業(yè)陷入困境。

但令美國(guó)有沒有想到的是，全球芯片短缺危機(jī)居然在2021年爆發(fā)了，就連美國(guó)自己也沒有躲過這一波。因此美國(guó)放松了對(duì)芯片制造設(shè)備的管控。中芯國(guó)際很有可能迎來絕佳的發(fā)展機(jī)會(huì)。

需要注意的是，在不依賴美國(guó)技術(shù)的前提下，我國(guó)的芯片制程工藝能力只能在90nm左右。但是先進(jìn)技術(shù)是買不來的，所以必須還是需要自研。

所以從某種程度上來說，我們應(yīng)該“感謝”美國(guó)，因?yàn)槊绹?guó)讓我們知道了我們?cè)诰芗庸ず椭圃祛I(lǐng)域和對(duì)手的差距，尤其是芯片領(lǐng)域的差距，從而促進(jìn)我們更加大力發(fā)展。

看到差距才能進(jìn)步，而且我們也不需要妄自菲薄。雖然先進(jìn)工藝存在差距，但我們是全世界唯一一個(gè)能獨(dú)立制造芯片的國(guó)家，在任何工藝都不依賴國(guó)外技術(shù)的情況下，我們可以制造出90nm的芯片，這一點(diǎn)美國(guó)、日本、韓國(guó)都做不到。

因?yàn)辇嫶蟮氖袌?chǎng)需求，2020年一年中國(guó)就進(jìn)口了3800億美元的芯片，激增了約14%。龐大的市場(chǎng)需求必然會(huì)促使企業(yè)加速研發(fā)。

隨著摩爾定律發(fā)展到極致，硅基芯片研究速度放緩，目前全世界只有臺(tái)積電、三星、英特爾、中芯國(guó)際沒有放棄7nm以下的芯片制程研究工作。

目前國(guó)家在“十四五”規(guī)劃建議提出，深入推進(jìn)科技體制改革，完善國(guó)家科技治理體系，優(yōu)化國(guó)家科技規(guī)劃體系和運(yùn)行機(jī)制，其中就包括加大研發(fā)投入，健全政府投入為主、社會(huì)多渠道投入機(jī)制，加大對(duì)基礎(chǔ)前沿研究的支持。戒驕戒躁，徐徐圖之，實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國(guó)的夢(mèng)想其實(shí)并不遙遠(yuǎn)。