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世界對台積電的晶片供應有多依賴?牽一髮而動全球

台積電生產了全球幾乎所有最先進的晶片。在地緣政治緊張和全球面臨晶片短缺的背景下,該公司的市場主導地位對全球經濟構成風險。


台灣新竹市台積電總部大樓外。 攝:Billy H.C. Kwok/Bloomberg via Getty Images
台灣新竹市台積電總部大樓外。 攝:Billy H.C. Kwok/Bloomberg via Getty Images

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台灣積體電路製造股份有限公司(Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., 2330.TW, TSM, 簡稱﹕台積電)的晶片無所不在,不過大多數消費者並不知道這一點。

該公司生產全球幾乎所有最先進的晶片,還包括很多成熟製程的晶片。這些晶片存在於數以十億計內置電子設備的產品中,包括 iPhone、個人電腦和汽車,他們生產的晶片產品上都沒有明顯的標識顯示是由他們生產的,該公司為設計這些產品的蘋果公司(Apple Inc., AAPL)和高通公司(Qualcomm Inc., QCOM)等知名公司製造晶片。

過去幾年,台積電已成為全球最重要的半導體公司,對全球經濟有巨大影響。該公司的市值約為5500億美元,在全球企業市值排行榜上位居第11。

不過該公司的主導地位將全球置於一種脆弱境地之中。隨著越來越多的技術需要複雜得令人難以置信的晶片,越來越多的晶片出自台積電之手,與此同時,該公司的所在地台灣是美中緊張關係的焦點之一,中國宣稱台灣是其領土的一部分。

分析人士稱,在一個需要巨額資本投資的行業,其他製造商將很難趕上台積電。此外,台積電現在的晶片產量無法滿足所有市場需求,這一事實在全球短缺的情況下變得更加明顯,加劇了供應瓶頸、消費者價格上漲和工人無薪休假的混亂局面,尤其是在汽車行業。

這種情況在某些方面類似於全球過去對中東石油的依賴,台灣如果出現不穩定情況,則有可能對各行各業造成影響。根據總部在台灣的半導體研究公司集邦諮詢(TrendForce),包括規模較小的製造商在內,今年第一季度全球65%的外包晶片製造收入來源於台灣的企業。台積電創造了全球56%的收入。

研究公司凱投宏觀(Capital Economics)最近寫道,依賴台灣晶片「對全球經濟構成威脅」。

在紐約證券交易所上市的台積電去年公布錄得176億美元的利潤,收入約為455億美元。

凱投宏觀稱,該公司的技術非常先進,現在全球最先進的晶片約有92%是由該公司製造,這些晶片的晶體管寬度不到人類頭髮的千分之一。其餘的最先進晶片為三星電子(Samsung Electronics Co., 005930.SE)生產。全球大約14億部智能手機處理器中的大部分是由台積電製造的。

隨著汽車自動化程度的提高,汽車製造商需要更多採用成熟製程的微控制器,根據諮詢公司 IHS Markit 的數據,這些微控制器多達60%由台積電生產。

蠶食

台積電表示,公司相信其在微控制器領域的市場份額約為35%。該公司發言人高孟華(Nina Kao)對於全球過度依賴台積電的說法提出了不同的看法,指出半導體供應鏈上有許多專業化領域。

美國、歐洲和中國正在力爭降低對台灣晶片的依賴。雖然美國擁有英特爾公司(Intel Co., INTC)、英偉達(Nvidia Corp., NVDA)和高通公司(Qualcomm Inc., QCOM)等本土巨頭,在晶片設計和知識產權方面仍處於全球領先地位,但根據波士頓諮詢公司(Boston Consulting Group Inc., BCG.XX)的數據,美國現在只佔全球晶片製造業的12%,較1990年的37%大幅下降。

在美國總統拜登(Joe Biden)的基礎設施計劃中,有500億美元是用來幫助促進國內晶片生產的。中國已將實現半導體自主化作為國家戰略計劃的一個主要目標。作為歐盟1500億美元數字產業計劃內容一部分,歐盟爭取到2030年使其下一代晶片產量佔全球產量的比例達到至少20%。

英特爾今年3月宣布投資200億美元在美國新建兩家晶片廠。知情人士稱,英特爾宣布這一消息的三個月之前,該公司時任首席執行長鮑勃·斯旺(Bob Swan)曾乘私人飛機前往台灣,以確定台積電是否會接下英特爾最新一代晶片的部分製造業務,合同的潛在價值數以十億美元計。

2020年8月,台積電在中國南京一個展覽會的攤位。
2020年8月,台積電在中國南京一個展覽會的攤位。攝:Yang Bo/China News Service via Getty Images

其中一位知情人士透露,台積電高管非常希望接下這份大單,但無法全盤接受英特爾的條件,而且在價格上也有分歧。該知情人士稱,相關談判仍未敲定。

今年1月斯旺出局。英特爾在因一系列戰略問題導致出現可能高度依賴台積電的結果之後,正設法重整業務。目前英特爾市值約2250億美元,還不到台積電的一半。

由於汽車工廠關閉以及由此產生的收入損失,美國和德國也呼籲這家台灣晶片生產商擴大供應。在當前這場缺芯困局中,汽車行業首當其衝

知情人士透露,拜登政府5月份曾召集晶片和汽車生產商開會討論相關問題,晶片供應取得了一些進展,但缺芯問題仍在發酵,美國汽車生產商認為他們還沒有看到台積電詳細的增產計劃。

而台積電方面表示,公司已經採取了前所未有的行動,與2020年相比其微控制器產量增加了60%。

財力雄厚

分析師稱,整個行業的大趨勢,加上台積電高度進取的企業文化以及雄厚的財力,意味著短時間內打造一個更加多元化的半導體供應鏈難度很大。

半導體行業已經變得技術非常複雜和資本密集,一家生產商一旦落後就很難再追上。有些公司花費數以十億美元計的資金和多年時間進行嘗試後,可能會發現技術差距甚大。

建造一家半導體工廠的成本可能高達200億美元。先進晶片製造方面,一種將複雜電路圖案印製在晶圓上的關鍵製造工具價格高達1億美元,需要使用多架飛機來交付。

台積電自己的擴張計劃將在未來三年內花費1000億美元。據半導體研究公司 VLSI Research 稱,這幾乎是整個行業資本支出的四分之一。

研究公司 IC Insights 在最近的一份報告中寫道,其他國家將最少需要五年、每年至少花費300億美元,才有可能趕上台積電和三星。

美國官員表示,中國在台灣附近的軍事活動增加後,他們認為發生衝突的可能加大了。七國集團(Group of Seven)領導人在上周對中國發出的公開指責中提到了這個問題。儘管如此,許多分析人士認為中國不會在近期內試圖收復台灣,因為此舉可能會擾亂自身晶片供應。

台灣領導人將當地的晶片產業稱為台灣的「矽盾」,幫助保護該島免受這種衝突的影響。分析人士稱,台灣政府多年來對本地晶片行業進行了大量補貼。

台積電的高孟華說,該公司的成功源自天時地利,以及正確的商業模式。她說,雖然台灣政府在其創始投資中發揮了關鍵作用,但該公司在目前設施建設過程中並沒有得到政府的經濟補貼。

勇擔風險

1987年,當張忠謀(Morris Chang)創立台積電時,他的想法是越來越多的晶片公司將把生產外包給亞洲的製造廠,即「晶圓廠」,而能否成功則完全沒有把握。

現年89歲的張忠謀喜歡打橋牌,喜歡讀莎士比亞,他早年在中國大陸和香港度過,1949年移居美國,進入哈佛大學,然後又進入麻省理工學院學習。他在美國工作了近30年,在德州儀器公司(Texas Instruments Inc., TXN)度過了他職業生涯的大部分時間。

台積電成立時,像英特爾和德州儀器這樣的巨頭都以設計、品牌化和製造自己的晶片為榮。Advanced Micro Devices Inc. (AMD)的創始人 W.J. 「Jerry」 Sanders III 曾有過一個著名的說法:「真男人就是要擁有晶圓廠」。

在台灣政府提供了大約一半的初始資金的情況下,台積電通過將自己定位為「半導體行業中的瑞士」而獲得了動力。英偉達和高通公司等公司發現,與台積電合作可以讓它們更專注於設計,無需自己費力經營工廠,也不必擔心為了生產而把知識產權交給競爭對手。AMD 出售了其晶圓廠,成為台積電最大的客戶之一,其他主要廠商也是如此,最後先進晶片製造商只剩下幾家。

台積電獲得的每一個新客戶都為該公司增加了專項資金,讓該公司可以大舉投資製造能力。 哈佛商學院教授、英特爾董事會前成員 David Yoffie 表示:「這種模式在達到非常大的規模後,才顯示出其力量。一旦這方面發生改變,遊戲的玩法也就變了。」

台積電加倍投入研發,即便在全球金融危機期間也沒有停下腳步。在其他公司縮減開支時,2009年張忠謀將台積電的資本支出提高了42%,達到27億美元,及時提高了生產能力,迎接智能手機繁榮期的到來。

台積電創辦人張忠謀。
台積電創辦人張忠謀。攝:Eason Lam/Reuters/達志影像

2013年出現了一個關鍵時刻,當時台積電開始為蘋果公司大規模生產手機晶片,現在蘋果成為了台積電最大的客戶。在此之前,擁有自己智能手機的三星一直是 iPhone 微處理器的獨家供應商。

為了完成蘋果公司的第一筆訂單,台積電投資90億美元,由6000名工人日以繼夜地工作,用11個月的時間建造了一家晶圓廠,用時之短創下紀錄。台積電現在是 iPhone 主要處理器的獨家供應商。

據現任和前任員工稱,2014年台積電試圖開發尖端晶片時,該公司重組了研發團隊,由400名工程師三班倒,24小時不間斷研發。一些員工將該計劃稱為「爆肝」計劃,因為他們覺得熬夜傷肝。

台積電還在極紫外光刻技術(EUV)上押下了重金。這種技術利用一種新型激光將電路蝕刻成比以前更薄的微處理器,使晶片能夠以更快的速度運行。

英特爾是 EUV 最大的早期投資者,2012年曾承諾投資超過40億美元。但英特爾在採用該技術方面比其主要競爭對手要慢,而且對該技術是否可行持懷疑態度。最終,英特爾認為改進現有的光刻處理方法是更可靠的選擇。

台積電與阿斯麥(ASML Holding NV)合作,並取得了領先地位。艾司摩爾是目前唯一一家能夠生產極紫外光刻技術蝕刻晶片設備的公司。這家荷蘭公司的首席執行官 Peter Wennink 說,大約五年前,在張忠謀的台灣辦公室,只是喝茶時進行了短暫的交談,張忠謀就讓台積電全力以赴投入到他們的合作中。張忠謀已於2018年退休。

在 EUV 技術的加持下,台積電與三星電子成為全球僅有的兩家能夠製造最先進晶片的公司。這種晶片刻有迄今為止最小的晶體管,用於全球頂級智能手機。

在新任 CEO 基辛格(Pat Gelsinger)的帶領下,英特爾正向 EUV 技術加速轉型。

在地緣政治的夾縫中生存

隨著市場主導地位的增強,台積電越來越難以保持其行業中立角色,尤其是在該公司兩個關鍵市場美國和中國之間的緊張關係加劇之時。

美國加大對中國的施壓,台積電也只能於去年暫停了曾經的第一大中國客戶華為(Huawei Technologies Co.)的訂單,並承諾在亞利桑那州建造一座120億美元的工廠。據兩位知情人士稱,特朗普政府承諾協助提供30億美元激勵措施,但到目前為止這些資金仍沒有到位。

台積電在亞利桑那州設廠雖然有助於增加美國本土晶片產量,但不會讓美國一躍站上技術前沿。該工廠預計到2024年投產,將生產5納米工藝晶片。而到那個時候預計最前沿的工藝為3納米製程,將由台積電在台灣生產。

知情人士透露,汽車製造商堅持要求台積電優先考慮其微控制器訂單,台積電私下對這種施壓並不非常滿意。去年隨著疫情爆發,汽車製造商削減了訂單。之後需求迅速反彈,但台積電已經將產能部署到其他產品上。

分析師們表示,台積電沒有什麼動力重新分配產能。汽車晶片利潤相對較低,而且只佔該公司收入的4%左右。

去年年底,隨著晶片短缺加劇,德國汽車製造商開始安排工人無薪休假並削減產量,他們遊說德國政府向台灣施壓。德國經濟部長阿爾特邁爾(Peter Altmaier)曾致信台灣官員,敦促他們確保台積電擴大供應,並警告稱晶片短缺可能會破壞全球經濟復甦。

阿爾特邁爾最近在柏林的一次外國記者會上表示,商談仍在繼續,但未透露相關細節。

今年5月,高端汽車製造商奧迪公司(Audi)旗下兩家工廠幾款暢銷車型停產,約10000名工人因此無薪休假。

弗吉尼亞州汽車經銷商 Audi Tysons Corner 的奧迪品牌專家 Dimitris Dotis 向客戶總結了這種情況。他寫道,包括奧迪在內,所有新車型中搭載的幾乎所有微晶片都來自台灣的台積電,預計供應鏈瓶頸將持續到2022年底。

英文原文:The World Relies on One Chip Maker in Taiwan, Leaving Everyone Vulnerable

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