隨著5G時代到來,全球半導體行業景氣度暴漲。
臺積電作為全球規模最大、技術水平最高的晶圓代工廠,憑借3nm工藝震撼世界,不僅營收大漲,市值也超過5500億美元創下最高紀錄,成為美國市值排名第九的公司。
而另一晶圓代工巨頭三星,這些年來始終在臺積電后面苦苦追趕,但就是無法消除與對方的差距。
據最新消息,在李在镕親自掌舵下,三星電子將向其下一代芯片業務投入超過1100億美元,并在2022年量產3納米芯片,押注能夠最快兩年時間拉近與臺積電的差距,并在2030年前超越臺積電搶下全球晶圓代工的頭把交椅。三星甚至向光刻機制造商阿斯麥爾(ASML)拋出橄欖枝,希望先于臺積電獲得EUV(極紫外光)光刻設備。
在半導體產業當中,最為人所津津樂道的,恐怕就是代工龍頭臺積電與對手三星的競爭了。連臺積電創辦人張忠謀都表示,三星電子是很厲害的對手。但回顧過去可以發現,三星要趕上臺積電,不容易。
▲圖片來源:臺灣科技新報
三星要”Kill Taiwan“
三星和臺積電,幾乎是同時進入電子產業的。
1987年,已經從德州儀器三把手位置上退休的張忠謀,為了圓多年的創業夢,成立了臺積電,專門為其他芯片公司做代工制造。在同一年,三星創始人李秉哲去世,三子李健熙接位,他瞅準當時美國打壓日本半導體業的機會,喊出了“二次創業”的口號,大舉進軍存儲芯片領域。
得益于老東家德州儀器的管理經驗、IBM的授權技術、大批從美國回流臺灣的人才、以及美國企業送來的訂單,專注于邏輯芯片制造這個賽道,臺積電成立后業務量不斷增加,其代工模式也漸漸得到了業界的認可。
2004年,臺積電在銅制程工藝和濕法光刻技術上率先突破,不僅終結了IBM的技術霸權,還聯手ASML擊垮了日本佳能和尼康,令臺積電的代工工藝一騎絕塵。那一年,臺積電拿下全球一半的芯片代工訂單,位列半導體行業規模前十。
而三星憑借“高薪挖人、低價賣貨”的策略,快速提升技術,用價格戰擠壓對手的市場空間,并采用“反周期”投資法,虧得越多投得越多,也在2004年,擊垮日本東芝等公司,拿下全球30%的存儲芯片份額,成為存儲芯片霸主。
但三星并不就此滿足。2005年,它開始進入12吋邏輯晶圓代工領域,跟臺積電搶奪市場。
比如,面對高通,三星讓自家手機購買高通芯片,然后說服高通把芯片代工交給三星,以買尋賣;面對蘋果,三星則使出存儲芯片、面板、芯片代工的捆綁銷售策略。2006年,三星代工收入不足1億美元,但四年后,增長了3倍。
2009年,臺積電遭遇“水逆”。
剛剛經歷全球金融危機的臺積電利潤大幅下滑,公司CEO蔡力行推行了更為嚴厲的績效考核制度,因政策執行得不近人情,公司形象嚴重受損。與此同時,公司新產線良率也遲遲不能改善,有客戶甚至取消了訂單。不僅如此,臺積電2002年銅制程突破的研發骨干梁孟松,也在這一年選擇離開。
而此時,李健熙的長子李在镕則在三星公司內部宣布了一項野心十足的計劃——Kill Taiwan,即先消滅臺灣的面板和存儲芯片產業,再打垮臺積電這個臺灣電子產業的標志,由三星完全主宰先進電子產業。
蘋果臺積電互相成就
危急時刻,已經半退休的張忠謀不得不再次出山,親自掌管臺積電的運營。
回歸后的他做了兩件事:宣布之前的裁員無效,并給已經退休的老臣蔣尚義下達了死命令,回來把公司新增的近10億美金研發費用,盡快花出去。
張忠謀和蔣尚義的回歸可謂立桿見影,臺積電不僅客戶回流,在28納米制程的關鍵技術上,蔣尚義因為選擇了后閘級方案,產品良率大幅提升,而研發前閘級的三星卻進展緩慢。
為了擴大對三星的領先優勢,臺積電又把目光投向了大洋彼岸的那個超級客戶——蘋果。
2010年,蘋果首次發布搭載自研芯片的智能手機iPhone 4,而iPhone 4搭載的Arm架構A4芯片也是由三星代工的。
那時,蘋果正被三星逼得喘不過氣來,一方面三星智能手機在全球熱賣,市場份額接近20%,對蘋果構成嚴重威脅;另一方面,蘋果又不得不從三星采購超過一半的關鍵零件,很希望能找到一家企業替代三星生產處理器芯片。
幾番接觸下來,臺積電和蘋果最終達成了合作意向:蘋果同意將整代A8芯片訂單交給臺積電,前提是臺積電準備90億美元建廠資金和6000個工人以確保產能。
接下來,2011年到2013年,臺積電新建一座并擴建兩座12寸晶圓廠,瘋狂擴產,同時還派出近百人的「One Team」奔赴美國蘋果總部,幫助蘋果解決A6芯片的設計問題,再幫助蘋果處理專利認證問題,繞過三星的專利。
臺積電甚至在竹科12廠開辟出一條“蘋果專屬”20nm A8芯片研發生產線,這是臺積電首次為客戶打造研發、生產合一的新制程生產線。
2013年,A8芯片獲得成功,臺積電終于將芯片代工合作落地到了iPhone上。截至2019年停產,搭載A8芯片的iPhone6共出貨2．5億臺,成為蘋果最暢銷的產品。
臺積電鞏固龍頭地位
憑借A8芯片,臺積電贏得了蘋果的信任,但這并不意味著它在市場的較量中完全勝過了三星。 
前面提到的梁孟松,2009年離開臺積電后,雖然礙于競業禁止協議無法立刻加入三星,但頻繁往返于韓臺之間,與三星的研發人員往來密切。而三星的技術也一年一個臺階:45nm、32nm、28nm,到2011年梁孟松正式加盟時,已經幾乎和臺積電平起平坐。
特別是,在梁孟松的幫助下,三星推出了全球首個14nm FinFET工藝。
FinFET即芯片3D化,是臺積電憋了近十年的大招,也是公認打開20nm以下制程的關鍵鑰匙,而梁孟松正是FinFet的發明人、臺積電首任CTO胡正明的得意弟子,也是臺積電FinFet量產的執行者。
憑借14nm FinFET工藝,三星拿下了蘋果A9芯片的近一半代工,臺積電本以為板上釘釘的蘋果A9芯片訂單,硬生生被三星吃去一大塊。蘋果動搖后,高通也宣布將最新的芯片交給三星代工,臺積電接連丟掉重要訂單。
張忠謀雖然承認臺積電有些落后,但他很快也發起了反擊,一方面把研發制度改為三班倒,“24小時不間斷研發“,大幅上調研發人員薪酬;另一方面在法律上圍剿梁孟松,最終法院強力判決梁孟松不得在2015年底前回到三星。
由于梁孟松疲于應訴、無暇工作,而三星又急于求成,結果在A9芯片上翻了車。雖然三星生產的A9芯片號稱制程更先進,但實測顯示,三星代工的iPhone 6s芯片續航時間比臺積電代工的少了2小時,機身溫度卻上升了10%。而臺積電采用16nm制程工藝生產的A9芯片功耗更低,甚至能達到高于三星30%的能耗優勢。
雖然蘋果官方稱臺積電和三星生產的芯片間的差異不會超過2～3%,但消費者并不買賬,紛紛退貨,三星的聲譽大受影響。蘋果不得不把給三星的A9訂單逐漸轉移給臺積電,而且A9以后的每一代A系列芯片,包括近期最新的 A14 系列處理器,蘋果就再也沒有讓三星代工。
徹底贏得蘋果信任的臺積電,再次占領了代工市場一半以上的份額(今年第三季度達到54%,三星17．4%)。
▲臺積電制程技術演進
如今,張忠謀已經徹底從臺積電退休,他的老對手李健熙則駕鶴西去,傳到新一代掌門手中的臺積電與三星,仍會將競爭延續下去。
臺積電的優勢是技術和資金實力雄厚,管理絕佳,并且一心搞研發和芯片代工,給全世界的科技企業打工,強調“中立的服務理念”,這讓客戶可以安心托付(美國因素除外)。
三星作為韓國第一大財閥,資金和技術實力同樣雄厚,可以拿出比臺積電更多的資本開支,更有著韓國人與眾不同的發瘋般勁頭和豪賭的性格。
相信未來雙方的競爭,仍將是極有看頭的產業話題。