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台积电为何敢称芯片“最强”?英特尔、三星和中芯国际差了多远?

更新时间:2025-05-20 20:04作者:佚名

2025年3月,特朗普引用了《CHIPS法案》,向TSMC增加了1000亿美元,以加速在美国亚利桑那州的一家工厂的建设,目的是在2030年将其美国的生产能力提高到全球总数的25。

这不仅是对TSMC的技术霸权的关注,而且还强调了西方对芯片供应链安全性的焦虑。作为高端芯片的重要铸造厂,TSMC控制着全球技术行业的重要生命线。同时,TSMC近年来也倾向于做出全球安排,从日本库曼托到德国德国,试图巩固其在供应链分散趋势中的领导地位,同时还应对政府以及上游和下游制造商的压力。

台积电为何敢称芯片“最强”?英特尔、三星和中芯国际差了多远?

从竞争对手的角度来看,三星,英特尔和国内SMIC都遵循各自的策略,全球芯片市场正在发生变化。

TSMC领导了多少竞争对手? TSMC在Chip Foundry的领先地位上坚定地站着,这不仅是因为它可以使芯片“小”制作,而且因为其在产量率和包装技术方面的性能远远超过了竞争对手。

首先,收益率。简而言之,这是由晶圆制成的芯片。其中有多少人完美无瑕,可以直接出售给买家。在2024年,TSMC的3NM工艺产量率高达90,远远超过了三星的70和英特尔的5NM工艺50。这个差距有多大?用外行的话来说,一家烘焙店是烤饼干。 TSMC的烘焙100元可以吃掉。三星只能烘烤70元。英特尔甚至更糟,只剩下50元可以吃。这个成就取决于什么? TSMC以极高的精度将生产细分为每个链接,并且每个步骤都是如此准确,以至于几乎浪费了材料。然后是包装技术,这是TSMC的另一个绝对优势。当芯片缩小到不再收缩的地步时,该怎么办?答案是“异质整合”,这意味着不是被刻板地结合不同的芯片。

TSMC的芯片堆栈技术牛cow(基板上的晶圆上的芯片)就像构建块,将几芯片堆放到一个小型建筑物中,这不仅可以插入更多功能,还可以解决散热和信号的问题。

例如,通过此技巧,NVIDIA的H200芯片具有超强的性能。预计货物将在2025年增加40,成为AI行业中最热门的产品。还有晶圆级包装(FOWLP),就像将芯片塞入一个小的纳米尺度盒中,它不仅整洁而有序,而且还可以节省空间并将整体性能提升到一个新的水平。 TSMC将这些技术集成到其3D面料平台中,该平台比三星的2.5D软件包和英特尔的Foveros更好。苹果,AMD,高通公司和中国接受者等客户几乎别无选择,只能将TSMC用作铸造厂。

至于最大的竞争对手韩国三星,它采用了一个单站(IDM)模型来设计和制造芯片。尽管其GAA技术首先是大量生产的,但其产量瓶颈限制了其竞争力。近年来已经开始下降的英特尔已转向内部铸造型模型,并推出了RibbonFet(GAA变体)和Powervia(后动力技术),试图重新获得市场,但预计将推迟到2026年的大规模生产。

由于美国设备禁令的影响,SMIC只能依靠DUV技术来实现14纳米的过程。随着次要暴露,它几乎无法达到7纳米芯片的较低收益率。它缺乏竞争力,很难进入高端市场。相比之下,TSMC专注于纯游戏模型,专注于制造而不是设计,并在技术和客户生态系统的优势上坚定地领导着。

如果我们查看上游,中游和下游成功协调的宏观观点,芯片制造业实际上是一个非常复杂的生态系统,涵盖了上游设备和材料,中游晶圆制造以及下游设计和应用。 TSMC的优势在于能够认识到其位置,“诚实地”经营OEM工厂,而不是威胁其他人的工作,以便成功地协调上游,中游和下游。

上游:荷兰ASML的EUV光刻机器是该过程的核心。 2024年,有60个单位运送了,TSMC实际上抓住了近40的份额!应用材料提供CVD和PVD设备,以准确沉积纳米尺度膜。

东京维利技术(TEL)的干蚀刻技术可确保模式的准确性。就材料而言,来自德国默克公司的光鸟和美国杜邦的高纯硅晶圆构成了芯片制造的基础。中游:凭借其领先的EUV和包装技术,三星和英特尔在技术创新方面追逐,而SMIC由于设备的限制而落后。下游:NVIDIA的GPU和AMD的ZEN 5 CPU依靠TSMC的3纳米和4纳米的过程,苹果M系列芯片的性能提高了40。相比之下,华为基林芯片受到7NM技术的限制,很难竞争。

从Chip Foundry霸主到地缘政治谈判芯片? TSMC通过其EUV流程,高收益率和高级包装技术建立了科学和工业的双重堡垒,但是TSMC的未来正在通过地缘政治风暴进行测试。

特朗普政府将半导体视为战略资产。它不仅要求TSMC通过《CHIPS法案》扩大其在美国的生产能力,而且还试图重塑全球供应链结构并减少对亚洲单个地区的依赖,并努力将NVIDIA和AMD的AI生命线掌握在自己的手中。但是,美国的压力是一把双刃剑:尽管TSMC已经获得了巨大的补贴和订单,但它必须面临海外工厂的建设成本和技术泄漏的高度,这加深了其西部战略的内部差异。地缘政治的影响可能远不止于此。美国阻止了中国的技术,试图“脱落”芯片供应链,间接推动TSMC将其生产能力驱散到日本,欧洲和其他地方,以应对链条破裂的潜在风险。这种趋势可能会重塑TSMC的全球布局:Kumamoto的4纳米生产线针对亚太市场,而德累斯顿的12纳米工厂则锁定在欧洲汽车行业,甚至可能在未来在东南亚或印度找到新的据点。

但是,不能低估权力下放带来的挑战:海外工厂的运营成本和技术整合困难可能会削弱TSMC的原始集中竞争优势。同时,其他国家的行动正在加速半导体区域的成极化。三星扩大了其在韩国和美国的工厂,试图抓住中高端市场。日本在开发2纳米技术方面进行了大量投资,目的是恢复当地行业。我的国家正在寻求低端市场的突破,并逐渐与领导者的差距缩小。

对于TSMC而言,这项竞争不再只是技术竞争,而是如何在政治游戏和供应链稳定之间找到生存之间的平衡。这家Chip Foundry巨头已经在全球压力下变成了更加分散的,充满了不确定性和地缘政治风险。

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