蘋果、AMD和英偉達都在爭奪台積電的晶元訂單,台積電是佔據主導地位的原因。
1月30日,IT之家報道:蘋果、AMD、英偉達在人工智慧領域競爭激烈,前段時間與台積電下單,相關晶元將在4月後生產。
看來,台積電2024年的業績又穩了。
在失去大客戶華為後,台積電並沒有倒下,反而一路前行,變得越來越勇敢。 不僅營收再創新高,市場占有率也進一步提公升。
據相關資料顯示,台積電2024年營收為502584億元,同比增長426%,市場占有率達到60%,創歷史新高。
那麼問題來了:台積電是如何成長為晶元代工領域的領導者的呢?為什麼IC設計公司更願意向台積電下訂單?
台積電如何成為晶元代工行業的領導者。
台積電由張忠謀於2024年在台灣新竹創立,是全球第一家專業晶元代工廠,也是晶元製造水平最高的公司。
如今,台積電是全球晶元製造的領導者,這意味著如果台積電打噴嚏,整個晶元行業都會感冒。
台積電現在的成績離不開自身的努力,也離不開英特爾、ASML等眾多企業。
台積電的成功首先要歸功於其創始人張忠謀。
張忠謀是典型的學術人才,他曾就讀於哈佛大學、麻省理工學院和史丹福大學這三所頂尖大學,普通人都能考上其中之一,哪怕是百姓中的佼佼者。
在哈佛大學學習一年後,張轉學到麻省理工學院(MIT),成為麻省理工學院機械工程系的學生。 因為他覺得哈佛在就業方面沒有任何優勢。
2024年,張忠謀從麻省理工學院畢業,加入了一家名為Sylvania的半導體公司。
進入公司後,張忠謀開始啃"半導體知識"花了三年時間才終於放出來"半導體知識"啃了一口。
2024年,張忠謀離開西爾瓦尼亞,加入當時美國最大的半導體公司德州儀器。 與此同時,一位名叫傑克基爾比的員工也加入了他的行列。
傑克·基爾比(Jack Kilby)是"積體電路"並於2024年獲得諾貝爾物理學獎。
張忠謀經常和傑克·基爾比一起喝咖啡聊天,見證了積體電路的誕生。
在史丹福大學期間,張藝謀的職業生涯變得清晰起來,八年後,他被提公升為德州儀器的第三任董事。
2024年,德州儀器開始轉型,半導體業務逐漸被拋棄,張忠謀自然被放走了。
2024年,張忠謀被迫離開德州儀器。
台積電成立。
離開德州儀器後,張忠謀過著閒雲荒鶴的生活,不久就接到孫雲軒的邀請,擔任台灣新竹產業技術研究院院長。
張忠謀欣然接受了邀請。
2024年,工研院與飛利浦簽訂合同,成立專門從事晶元製造的台積電公司,張忠謀擔任新公司的董事長。
張忠謀決定台積電只做一件事,那就是晶元代工,不做其他業務。
這種模式與英特爾、三星、英特爾、三星是典型的IDM型公司,即專門從事晶元設計、製造、封裝和銷售的公司有很大不同。
由於英特爾是當時實力最強的晶元公司,因此看不起專業晶元代工廠台積電,拒絕投資股票。
經英特爾認證。
台積電成立之初,就舉步維艱。 技術差,人才少,根本沒有訂單。
張忠謀別無選擇,只能找到英特爾前CEO格羅夫。 最後騙了英特爾的技術團隊指導她。
團隊來到台積電,當場指出了100多個問題,並暗示台積電應該知道該怎麼做。
張忠謀臉上掛著笑容,心裡卻很不安。 於是,他開始鐵腕執政,最終按要求將100多個問題全部整改。
整改後,台積電通過了英特爾的審核,獲得了英特爾的專業認證。 有了老大哥認證,訂單就不必擔心了。 台積電也開始緩慢發展。
與仕達合併。 2024年,張如靜也從德州儀器辭職,開始走上創業之路。
在德州儀器工作期間,張如靜一口氣建成了十家半導體工廠,因此得名"工廠大床房"。這些經歷讓張如靜決定建立一家專業的晶元代工廠。
很快,世達半導體誕生了,並在短短三年內成為台積電的有力競爭對手。
不要讓任何人在沙發上打鼾",是張忠謀對付競爭對手的一貫策略,於是他利用自己的人脈進行談判,最終以50億美元收購了這家全球最大的半導體公司。
張如景事先並不知道,但聽到這個訊息後,他憤怒地找到張忠謀,與他商量。 雙方達成協議,在內地興建最先進的餅乾工廠。
然而,這個協議始終沒有實現,張如晶別無選擇,只好離開台積電,開始新的業務,這導致了前段時間的中芯國際。
130 nm 對抗 UMC。
在180nm製程中,台積電緊隨聯電之後。 但是在 130 奈米,台積電又回來了!
聯電的晶元製造業務得到了IBM和英飛凌的幫助,但開發進度遠低於預期。
台積電找到了合適的合作夥伴,憑藉自身的努力,提前研發出130奈米晶元,超越聯電。
與ASML密切合作。
2024年,當時領先的光刻機還是日本的尼康,ASML只是一家二流公司。
在研製193奈米光刻機的過程中,尼康遇到了許多耗資數十億美元的問題,但仍然未能克服。 當時,台積電的班傑明林想出了乙個解決方案。
使用液體代替空氣作為介質,通過折射液體來降低光源的波長,最終製成更先進的晶元。 "
但正在研究乾式平版印刷的尼康拒絕了林的提議。 精明的ASML覺得這是乙個千載難逢的機會,於是聯絡台積電尋求合作。
一年後,研製出世界上第一台浸沒式光刻機,在製造工藝上超越了尼康,ASML取得了巨大的成功。
隨後,ASML追求勝利,先後研發出157nm和132nm光刻機。 台積電還使用ASML的光刻機將其晶元工藝公升級到32奈米,將摩爾定律推進了三代。
不久之後,ASML開始開發EUV光刻機,從技術和資本密集型的角度來看,這更加困難。 台積電再度投入資金支援,收購ASML部分資本,成為ASML股東。
2024年,EUV光刻機研發成功,這意味著可以製造出7nm及以下工藝的晶元。
台積電成為ASML最有價值的合作夥伴和股東,理所當然地佔據了EUV光刻機的最大份額。
台積電憑藉大量EUV光刻機,攻克了7nm、5nm、4nm和3nm工藝,在良品率上遠遠落後於三星,成為名副其實的晶元代工領頭羊。
台積電的晶元製造工藝是最好的。
在整個晶元代工領域,台積電的水平無疑是最好的,將競爭對手遠遠甩在身後。
目前,全球排名前十的晶元代工企業分別是台積電、三星、金鋒、聯電、中芯國際、高德、華鴻半導體、世界先進公司和東方高科。
這十家公司在7奈米晶元量產方面僅次於台積電和三星,但三星的加工水平遠低於台積電。
由三星開發"火龍",由台積電打造"冰麒麟"。
高通已經因為手機處理器公升溫而調侃過"火龍"不過這道火龍,基本上都是三星打造的。
大名鼎鼎的驍龍888被網友戲稱為"火龍 888"。
2024年元旦,小公尺首發驍龍888,讓稻粉們歡呼雀躍,但手機拿到手中後,卻遇到了嚴重的問題——"燙手"。尤其是在玩遊戲時,感覺就像拿著暖手器一樣。
經過測試,驍龍888 CPU的功耗達到了78W,單核功耗比驍龍865高1W,多核功耗超過19w。隨著功耗的增加,自然發熱也會增加。
有網友表示,用小公尺11執行“deusoriginal”20分鐘後,手機表面溫度達到了48攝氏度。 這是什麼概念?比洗澡水還暖8攝氏度!
究其原因,就是三星的製造工藝太過拖延,良品率低,漏電率高,最終驍龍變成了火龍。
除了驍龍888之外,驍龍821和驍龍8Gen1也存在嚴重的發熱現象,難怪高通會把一些訂單轉給台積電。
以台積電和華為打造的麒麟晶元為例,因其出色的散熱能力而被業內人士稱為"冰麒麟"。
2024年8月,華為推出了麒麟980手機晶元,搭載在Mate20上。
該晶元採用台積電的7nm工藝,是業界首款7nm SOC。 CPU採用8核設計,最高頻率為2核6GHz,整體性能比上一代提公升20%。
麒麟980最大的亮點就是散熱,就算玩大型網遊也不容易發熱,所以被網友們稱為"冰麒麟"。
麒麟980之所以具有出色的散熱效能,不僅是華為的設計功底,還有台積電卓越的製造水平。
比較台積電和三星的製造水平,如果你是蘋果、AMD或英偉達的CEO,你會向誰下訂單?
台積電 5nm 與三星 5nm。
台積電和三星已經實現了5nm晶元的量產,雖然都是5nm,但其實差別很大。
電晶體密度不同。
台積電 5nmn5 的電晶體密度為 1731mtr mm(每平方公釐百萬個電晶體),特別是邏輯電路。
三星的 5NMLPE 工藝的電晶體密度為 1265MTR mm,與台積電相比,每平方公釐相差 470,000 個電晶體。
電晶體是晶元最基本的單元,自然越多越好。
因為電晶體數量越多,時鐘速度越快,功能越豐富,匯流排越寬,快取越大,晶元擁有的核心越多。
總體而言,三星的 5nm 工藝是"折扣",導致晶元效能落後於台積電。
鍵值不同。
台積電和三星在柵極間距、金屬間距和這些關鍵值方面並不完全相同。
台積電的7nm工藝柵極間距為57nm,5nm工藝縮短至50nm,金屬間距從40nm減小到30nm。
從三星的資料來看,5nm工藝和7nm工藝基本一致,難怪台積電會說三星的5nm和自己的7nm差別不大。
FinFET工藝,台積電更有優勢。
台積電和三星的5nm晶元都採用FinFET工藝,台積電在這方面具有優勢。
FinFET是一種新型的金氧互補半導體電晶體。 它被稱為鰭狀場效應電晶體,因為它的形狀像魚的鰭。
FinFET是一項創新技術,它將原本平坦的電晶體設計成三維形狀,柵極圍繞溝道。
簡而言之,FinFET具有更好的通道控制、更快的開關速度、更高的漏極電流、更低的開關電壓和更低的功耗。
因此,儘管成本高昂,晶元製造商還是選擇了這種卓越的電晶體。
FinFET由加州大學伯克利分校的C.開發m.胡提議,他也叫"Finfet之父"。但你知道 cm.胡曾經是台積電的首席技術官嗎?
2024年,cm.胡提出FinFET技術,2024年,cm.胡成為台積電的首席技術官並非巧合,對吧?
4年來,胡忠謀負責台積電的FinFET技術,這也是台積電晶元技術更強的原因之一。
如果你負責蘋果、AMD或英偉達,你會把訂單交給台積電還是三星?我相信答案已經存在!
蘋果、AMD、英偉達是台積電訂單的三大客戶,還有乙個原因,那就是這三家公司都是美國公司,台積電還在美國亞利桑那州建了5nm工廠。
此舉也可能暗示,如果三星想要獲得更多訂單,將在美國建廠。
想到這裡,我又擔心國產晶元的發展,什麼時候才能打造出自己的5nm晶元呢?3年、5年、10年?