台积电靠技术与烧钱上位 最大敌人是三星而非中芯国际

极客网·极客观察(小刀)7月20日 谁是台积电?今天就来聊一聊。

台积电是一家位于中国台湾的半导体企业,在纽交所上市。按市值计算,它是全球最大的半导体企业。2020年二季度,高通市值约为1040亿美元,Nvidia为2580亿美元,英特尔2470亿美元,三星2900亿美元,但台积电达到了3100亿美元,它们都是半导体巨头。最近中芯国际上市,市值冲到6000亿人民币,相当于858亿美元。

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对于整个5G产业来说,到底华为影响力大,还是台积电大?台积电的对手是谁?它是怎样走向成功的?在回答这些问题之前,我们先要了解一下台积电的商业模式,了解一下它的历史。

从德州仪器到台积电

1959年,德仪公司的Jack Kilby发明集成电路,后来获得诺贝尔物理学奖,因为他制造了第一块IC。他设计的芯片实际上就是一块锗,上面有一些导线和焊接材料。这块IC只有两个晶体管,只是用来验证概念,不是真正的商业产品。由此开始,企业开始大规模制造IC,半导体产业由此形成。

在摩尔定律的驱动下,IC成为强大的处理引擎,塑造当今数字世界。现在一块小芯片有500多亿晶体管,密度降到3纳米。因为晶体管高度密集,需要精密的制造工艺,甚至接近量子极限。当企业在圆晶上形成电路时,需要完成复杂的处理,涉及到光刻和化学处理,比如表面钝化、热氧化、平面扩散、结隔离。

制造IC十分昂贵。按照摩尔第二定律的阐述,半导体工厂的成本4年翻一倍。台积电刚刚宣布要在美国亚利桑那建一座工厂,成本120亿美元。建一座IC工厂的成本比建一座石油钻井平台贵5-10倍,比核电厂也要贵几倍。在私营科技投资中,IC工厂可能是昂贵的。

就算你有了新工厂,有了优势,这种竞争优势也无法保持太久。核电厂可以连续运营几十年,IC工厂大约5年就会被淘汰。为了生存,半导体企业需要将大量营收投向研发,修建新工厂,购买新设备。整个半导体行业大约将30%的营收拿来投资,如果你跟不上行业步伐,那就只能淘汰。

因为成本极高,所以半导体企业被硬生生分成两派:一类是有厂半导体企业,自己投入巨资制造芯片;另一类没有制造厂,它只是设计芯片,并不制造,这样就能节省成本。美国高通、Nvidia不制造芯片,它们提供高价值设计,与代工厂签约生产芯片,比如与台积电合作。

到了今天,有能力制造芯片的企业已经不多,规模是生存的关键因素,台积电顺理成章成为全球最大芯片制造商。

华为、台积电和美国

华为和高通一样,自己设计芯片但并不制造芯片。台积电约有20%的营收来自华为,禁令生效之后,双方业务中断,无论对华为还是对台积电都是一记重拳。

就算华为真的能设计出芯片替代高通芯片,它也没有办法自己制造,至少暂时无法制造。想进入芯片制造行业,越早越好,越晚门槛越高,这也是摩尔第二定律阐述过的。制造芯片拥有很长的“学习曲线”,光有钱还不行,还要花很多时间来学习。

遭到美国打压之后,华为更加依赖中芯国际。当年创建中芯国际时,华为也是创始成员。原本中芯国际在纽交所上市,2019年退市。曾经台积电指控中芯国际窃取专利技术,后来中芯国际赔了一大笔钱才和解。

大家想必已经明白,就眼下来说,华为找不到伙伴替代台积电,中芯国际也不能。

整个行业高度依赖台积电不是什么好事。市场咨询公司EJL Wireless Research的CEO就曾说过:“我希望台湾不要出现地震,如果台积电停工,整个半导体行业将会残废。”苹果、高通、Nvidia都需要台积电,整个5G产业离不开台积电。2020年,在整个芯片制造市场,台积电占的份额高达54.1%,三星15.9%、Golbal Foundries 7.7%、UMC 7.4%、中芯国际4.5%。

美国企业青睐轻资产模式,没有自己的芯片制造厂,这是一大弱点。2015年,全球芯片制造产能只有13%来自北美,但在无厂IC市场美国占了69%。

美国似乎已经意识到这种危险,5G时代这种危险更加显眼,所以美国政府准备投入200多亿美元,劫持半导体企业建厂。

200亿美元根本就是杯水车薪,也许可以买一座先进工厂,但5年之后就会淘汰。美国资本市场也讨厌企业花钱。

在美国,最大的芯片制造企业是英特尔,因为建厂花钱太多,投资者很不喜欢它。所以美国人只能在心中祈祷台积电平平安安。如果华为突然从地球消失,5G产业会受到影响,但并不致命,如果台积电突然消失,情况就不一样了。

我们再将目光回到中芯国际身上,就算它获得技术,未来十年也很难拿到顶级客户的订单,因为专利、制造技术不如台积电。分析师预计,去年中芯国际的资本支出约为47亿美元,但相比台积电只有三分之一,但今年中芯国际的支出至少翻倍。

台积电与三星的资本大战

2018年,台积电在台南市的新工厂破土动工,投资接近400亿美元。如今那里一片繁荣,全球各地的人才和资金涌入台南。今年下半年,台南工厂将为苹果生产5纳米芯片。到了2022年芯片制程将会缩小到3纳米,进一步满足5G设备的要求。行业人士认为,台南工厂将会成为5G产业最关键的供应基地。

1987年台积电成立,当时的台积电很弱小,只能避开高成本高端产品,积蓄力量;从2000年开始,台积电开始向高端领地挺进,一跃成为龙头老大;2010年之后,智能手机需求大增,5G投资明显增加,台积电加速前进。

2009年时,由于金融危机爆发,台积电收益恶化,但它还是坚持投资不动摇。当时分析师都批评台积电,不过后来智能手机普及,需求猛增,台积电成为最大赢家。

第四大芯片代工厂联华电子和第三大代工厂GlobalFoundries都遭遇挫折,被迫削减投资。从2013年开始,台积电每年都要掏100亿美元购买新设备,研发新技术,当中大多钱都是自掏腰包。

由于行业需求降温,截止2019年12月的一年,台积电净利率下降2个百分点,年利润117亿美元。尽管如此,台积电的利润率仍然维持在32%。

在短期之内,中芯国际无法威胁到台积电,真正的敌人可能是三星。2016年,三星争夺iPhone芯片订单时失利,台积电成为赢家。三星电子大力削减价格,争夺新客户(比如高通),以填充产能空缺。当时台积电一些人也建议降价,不过台积电高层没有这样做。幸好,比特大陆、华为为台积电送上新订单,高通和Nvidia也支持台积电,三星未能击败台积电。

现在三星的策略又有了变化,它的目标是增强芯片设计实力。为了成为全球逻辑芯片和芯片制造巨无霸,为此三星计划投资1100亿美元,当中636亿美元投向研发,招募15000名芯片设计、制造技术专家。不只如此,三星还向硅谷挺进,准备从加州招一批设计师。

从资本投入看,三星未来10年将会投入1100亿美元,台积电每年投入100亿美元,二者的投入基本相当。

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