台积电|台积电包揽全球50%光刻机，未来的高端芯片制造与大陆无关？
_本文原题：台积电包揽全球50%光刻机 ， 未来的高端芯片制造与大陆无关？
圆晶代工厂台积电（TSM.US）正迎来“春天” 。
国际电子消费巨头苹果自主研发、采用5nm制程、代号“Lifuka”的图像处理器（GPU）研发正在按计划推进 ， 量产之后将用在iMac上 。 而这款芯片 ， 将交给台积电生产 。
苹果另一款自研ARM处理器的MacBook和iMac机型 ， 将用上台积电的5nm工艺 。
iPhone 12系列的A14处理器 ， 也将由台积电代工 。
最新消息显示 ， 苹果向台积电追加了2020Q4的A13、A12处理器芯片大约7万~8万片 ， 将后者四季度7nm芯片总投片量推高到17万~18万片的规模 。
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给台积电带来业务增长的不仅仅是苹果 。
联发科受中国手机厂商订单量提高的影响 ， 2020Q4向台积电追加了2万~2.5万片7nm芯片的订单 。
芯片巨头高通也据传将会把订单转给台积电 ， 原因是高通原本交由三星代工的5nm产品开发进度出现了问题 。
在上周召开的台积电技术研讨会上 ， 该公司声称 ， 公司拥有约60%的EUV晶圆累计生产量 ， 即为产业链贡献了流程的芯片产能 。
2020Q2 ， 台积电的营收达到了3106.29亿新台币（约合105.85亿美元） ， 同比增长28.86%；持续经营活动现金流净额达到1703.35亿新台币（约合58.04亿美元） ， 同比增幅为44.64% 。
专业机构预测 ， 台积电还有望在2020Q3录得约53.9%的市占率 ， 以及约113.5亿美元的营收 ， 成为全球圆晶代工厂无可辩驳的龙头 。
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数据来源：产业研究机构TrendForce集邦咨询旗下拓墣产业研究院
上马尖端技术研发 ， 台积电一骑绝尘
说起台积电这个名字 ， 中国大陆的读者应该不会感到陌生 。
台积电此前表示2020年9月14日之后不再向华为高端芯片代工服务 ， 由此带来的后果大家都知道了——由于没有其他代工厂可以进行生产 ， 华为的麒麟系列高端芯片成了“绝唱” 。
台积电却没有受到太大影响 ， 2020Q3的5nm剩余产能都将转给其他用户 ， 包括苹果、高通、AMD、联发科等等 。
如今台积电忙得货都接不完 ， 为了完成华为的剩余订单 ， 还要24小时不停歇生产 ， 甚至还要设法腾挪其他客户的产能 。
谁让人家在技术上做到了全球顶尖呢？
台积电的3nm芯片还没开始量产 ， 2nm工艺研发中心就开始建设了 。
这座研发中心将会拥有一条先进的生产线 ， 同时配套以8000名工程师；为配合2nm工艺的研发 ， 台积电还被爆料一口气购买了2台光刻机 。 台积电预测他们已安装了全世界约50%的激活光刻机机器 。
据外媒的初步预计 ， 公司2020年全年资本支出将进一步提升 ， 达到160亿美元左右 。
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更不得了的是 ， 台积电的一名高管还在网上透露 ， 称台积电已开始利用人工智能和机器学习技术 ， 主要用于芯片生产过程中的数据处理 。
“台积电已在他们的设备中部署了大量的传感器 ， 确保任何有用的数据都能被收集 ， 他们利用人工智能和机器学习将数据转化为相关的信息 ， 改善他们的芯片生产 ， 他们不浪费任何一个学习的机会 。 ”
这名高管说道 。
大陆与台积电至少差6年
台积电创始人张忠谋曾表示 ， 在制程方面的竞争不是花很多钱、投入举国之力就能做成的 ， 因此大陆很难像台积电一样早出顶尖水平的芯片 。
对中国企业来说 ， “制裁”的巴掌真的很痛 。 就连家大业大且头铁的华为 ， 都承认未来将在美国的施压下艰难度日 。
如今大陆积极向台积电看齐 ， 力求补齐高端制造产业链的空白 。
2008年中国大陆启动的“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品（核高基）”国家科技重大专项 ， 期望于芯片、软件及电子器件领域 ， 追赶全球技术 。
大陆目前最领先的圆晶厂中芯国际 ， 就是申请到该专项补贴的公司之一 。 无论是资本支出、营收还是市占率 ， 中芯国际在全球范围内都排在了第五的位置 。
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目前公司基于Fin-FET设计生产的14nm芯片已经完成了出货；与台积电7nm技术相近的芯片工艺也正在研发中 。
根据高盛的预测 ， 中芯国际2022年可升级到7nm工艺 ， 2024年下半年升级到5nm工艺 。
大陆消费者常常对中芯国际给予厚望 ， 希望它能取代台积电的位置 ， 向华为供应高端芯片 ， 缓解供应链受到“制裁”的危机 。
但中芯国际要赶上台积电 ， 不是这么容易的 。
“假如一家公司在一个行业发展得很久 ， 积累的经验就比新的竞争者多 ， 只要自己不糟蹋机会 ， 就可以长期保持优势 。 ”台积电创始人张忠谋在采访中说 。
随着芯片制造工艺不断向高端发展 ， 其研发成本将会越来越高 。
研发16nm芯片的制造工艺 ， 大约需要16.43美元的研发成本 ， 10nm为16.37美元 ， 7nm成本18.26美元 ， 5nm和3nm分别涨到23.57美元、30.45美元 。
半导体行业的“摩尔定律”指出 ， 集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过24个月便会增加一倍 。 换言之 ， 处理器的性能每隔2年翻一倍 。
这样算下来 ， 已经实现了5nm芯片量产的台积电 ， 其技术已经领先中芯国际快6年了 。
【台积电|台积电包揽全球50%光刻机，未来的高端芯片制造与大陆无关？】
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要赶上这6年里落下的脚步 ， 谈何容易？况且这还没算上台积电也在向前飞奔的速度 。
在这6年终 ， 充裕的营收和高额的研发费用 ， 将为台积电向前发展带来更强劲的动能 。
2020H1台积电研发费用录得498.62亿新台币（约合17亿美元） ， 同比增长19.26% ， 占营收比重达到8% 。
2020H1中芯国际研发费用占营收比重达到17.58%之高 ， 但数额仅为3.24亿美元 ， 且同比不过增长了2.4% 。
大陆的光刻机之痛
与此同时 ， 一些技术上的硬伤 ， 目前大陆企业始终无法克服 。
结合ASML的声明和台积电的内部采购单 ， 台积电预测公司已安装全球约50%的激活光刻机 。 而中芯国际一台都没有 。
如果中芯国际不能拿到极紫外光刻机（EUV） ， 公司的芯片生产工艺 ， 将被卡在7/8nm的水平 。
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用于生产7纳米及更先进制程芯片的EUV光刻机 ， 目前只有荷兰的阿斯麦（ASML）公司能生产 ， 每台机器的售价往往超过1亿美元 。
然而 ， 由于《瓦森纳协定》的存在和美国的多次干预 ， 该公司没有出售给中国公司 ， 凭白让中芯国际在光刻机上花费了1.2亿美元和2年的时间 。
其实大陆也有公司买到了ASML的光刻机 ， 但这件事说来话长……
2019年12月 ， 弘芯半导体高调为“首台高端光刻机设备”进厂举行仪式 。 虽然官方没有公布具体信息 ， 但可以确定是一台ASML光刻机 ， 售价也是数千万美元级别的 。
武汉弘芯半导体在业内拥有一定的名气 ， 因为号称拥有先进的技术 ， 原定于2020年将开始7nm芯片的自主研发 。
弘芯甚至聘请了多位半导体产业大咖 ， 包括曾就职于台积电的元老级人物蒋尚义 ， 他曾经带领台积电先后攻克多项核心技术 。
但后来 ， 这台光刻机被扒出不是EUV光刻机 ， 而是DUV（深紫外光光刻机） ， 通常用来生产14nm芯片 ， 并不是台积电用来制造5nm芯片用的尖端产品 。
更讽刺的是 ， 2020年7月 ， 武汉弘芯半导体项目因资金供应存在问题项目可能停摆 。
而这台吸引了国人目光的光刻机 ， 也被抵押了 。
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面对技术封锁 ， 华为坐不住了 。
有消息显示 ， 华为正在着手研发自己的光刻机 ， 力求突围 。
社交媒体上关于华为光刻机专利的消息 ， 包括一项“通过光的移动 ， 而不是机械移动来实现光刻精度”的专利 ， 是一大技术创新 。
华为还在网上公开发布了光刻工艺工程师的职位 ， 并在全国范围内频繁挖人 。
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光刻机虽极其复杂且精妙 ， 却并非遥不可及 。
2018年8月份 ， 清华大学的研究团研发出了双工作台光刻机 ， 使得中国成为全球第2个具备开发双工作台光刻机的国家；
2019年4月 ， 武汉光电国家技术研究中心甘棕松团队采用远场光学的办法 ， 成功刻出9nm宽的线段；
2020年7月 ， 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研发出了一种新型5nm超高精度激光光刻加工方法 。
美国半导体产业调查公司VLSI Research总裁里斯托·普哈卡（Risto Puhakka）认为 ， 针对EUV光刻机零部件的研究非常之多 ， 但他认为中国大陆仍未制造出可以开展生产的光刻机 。
“自主研发光刻机将是漫长的过程 。 我不是说不可能 ， 但这是一条漫长且艰难的道路 。 ”他说 。
小结
多亏了懂王的“制裁” ， 大陆企业方才梦中惊醒 ， 发现自己所处的位置已经快要看不见台积电的尾灯了 。
但如今才开始追赶 ， 可能会面临诸多的难题 ， 甚至有可能花很大力气研发出来了高端芯片 ， 市场却又被更高端、成本更低廉的芯片抢占 ， 于是连变现的空间都被压缩殆尽 。
“你已经积累了很多经验 ， 这些经验给你带来创新和降低成本的机会 ， 利用这个机会 ， 就会在技术和成本削减方面 ， 继续领先于你的竞争对手 。 ”
台积电创始人张忠谋认为 ， 不管是工艺 ， 还是成本 ， 都不是用很大的投资就很快可以获得的 ， 所以大陆需要时间才能赶上 。
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