11 月24 日，臺灣叱咤全球的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)再進入一個新的里程碑！那就是晶圓代工龍頭臺積電位在南科的3 納米廠正式舉行上梁典禮。根據(jù)外媒《彭博社》的報導(dǎo)指出，臺積電的3 納米制程預(yù)計將在2022 年的下半年正式量產(chǎn)。臺積電董事長劉德音也表示，3 納米廠廠房基地面積約為35 公頃，無塵室面積將超過16 萬平方公尺，大約是22 座標(biāo)準(zhǔn)足球場大小。而屆時當(dāng)3 納米進入量產(chǎn)時，當(dāng)年產(chǎn)能預(yù)估將超過每年60 萬片12 吋晶圓，這也將使得臺積電繼續(xù)保持技術(shù)領(lǐng)先地位。
根據(jù)市場研究及調(diào)查機構(gòu)《IC INSIGHTS》的最新研究數(shù)據(jù)顯示，2020 年全球前15 大半導(dǎo)體廠當(dāng)中，臺積電的年營收可望達454.2 億美元，將僅次南韓三星（Samsung）及處理器龍頭英特爾（Intel），居全球第3 大半導(dǎo)體廠。不過，相較于三星有記憶體及晶圓制造，英特爾以銷售處理器及其他芯片為主的商業(yè)模式，臺積電則是其中唯一的純晶圓代工廠。
另外，根據(jù)TrendForce 旗下拓墣產(chǎn)業(yè)研究院的調(diào)研結(jié)果顯示，2020 年第3 季臺積電在全球晶圓代工市場的市占率高達53.9%，也就是在前10 名的晶圓代工企業(yè)當(dāng)中，其他9 名的總和都沒有臺積電一家多。而這今日的臺灣之光，掌握全球半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)的重要關(guān)鍵，當(dāng)時是如何建立？這就得從1974 年在臺北的一場會議中談起。
推動經(jīng)濟轉(zhuǎn)型促成兩大龍頭
1974 年，當(dāng)時的行政院秘書長費驊，會同包括經(jīng)濟部長孫運璿、交通部長高玉樹、電信總局局長方賢齊、工研院院長王兆振與電信研究所所長康寶煌等政府官員，再加上美國無線電公司（ RCA）研究主任潘文淵聚在一起討論如何促進臺灣經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，希望能從原本的紡織業(yè)轉(zhuǎn)而發(fā)展電子業(yè)。討論結(jié)果最后決定，藉由政府的主導(dǎo)來發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)，由經(jīng)濟部在工研院底下設(shè)立「電子工業(yè)研究發(fā)展中心」，也就是后來的工研院電子所，以電子表使用的芯片為基礎(chǔ)，預(yù)計自美國引進集成電路技術(shù)。
潘文淵邀集海外華人組成「電子技術(shù)顧問委員會」（TAC），為工研院擬定技術(shù)合作邀請函，詢問30 多家美國半導(dǎo)體廠商技術(shù)移轉(zhuǎn)的意愿，最后選定RCA。當(dāng)時RCA 已經(jīng)在臺灣設(shè)廠生產(chǎn)電子產(chǎn)品，而且愿意代訓(xùn)人才，并負有更新技術(shù)之義務(wù)，以及買回所生產(chǎn)出的芯片，因而雀屏中選。當(dāng)時工研院選派楊丁元、史欽泰、章青駒等多人赴美國RCA 工廠培訓(xùn)，回臺灣在電子所設(shè)立集成電路示范工廠，后來這些人均成為臺灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵人物。
而電子示范工廠生產(chǎn)的首批電子表電路CD4007 A 的良率為55.7%，但4 個月后便超過RCA 估計的最高良率80%。此后甚至超越美國的平均良率83%，而達到88%，連RCA 都自嘆不如。后來，RCA 甚至一度請求工研院將示范工廠或是技術(shù)賣回RCA，但為工研院拒絕，之后開啟了臺灣集成電路產(chǎn)業(yè)的輝煌世代。
不過，產(chǎn)品大受歡迎的情況下，卻產(chǎn)生了另一個問題，那就示范工廠越來越商業(yè)化，需要擴廠的資金需求也越來越高，而這與工研院身為研究機構(gòu)，準(zhǔn)備專心第二期集成電路研究計畫產(chǎn)生沖突，因此決定將示范工廠切割出去，這也就是在1980 年成立衍生公司聯(lián)華電子（聯(lián)電）的由來。
至于，后來臺積電的成立，則是工研院電子所「超大型集成電路計畫」的產(chǎn)物，之后成為繼聯(lián)電后的第2 家衍生公司。如同聯(lián)電一般，1987 年成立臺積電之際，時任行政院長俞國華希望民間持股能夠至少有51%，以便確保臺積電成為民營公司，但是同樣因為臺灣企業(yè)家缺乏信心而募資不順，最后只得尋求外資合作，之后由行政院開發(fā)基金投資48.3%、荷蘭飛利浦公司投資27.5%，本地民間資本僅占24.2%。
英特爾也幫了一把
臺積電創(chuàng)立后，1988 年董事長張忠謀做了一個關(guān)鍵的決定，那就是透過私人情誼將老朋友Andy Grove（前英特爾創(chuàng)辦人暨執(zhí)行長）請到臺灣對臺積電展開認證，并爭取為英特爾代工產(chǎn)品。當(dāng)時，拿到英特爾的認證對于臺積電來說至關(guān)重要，因為拿到世界級的認證就是對其生產(chǎn)能力最好的背書，同時也為公司建立起了規(guī)章制度上的國際化標(biāo)準(zhǔn)。
在順利通過英特爾的認證之后，等于為其所擁有的晶圓代工模式打開生意的大門，使得成立不久的臺積電逐漸步上穩(wěn)健的經(jīng)營軌道，并在1994 年9 月5 日正式在臺灣證券交易所上市，股票代碼為2330.TW。之后的1997 年10 月8 日，臺積電海外存托憑證又在紐約證券交易所上市，股票代碼為TSM.N。
而隨著臺積電后來在晶圓代工領(lǐng)域驚人的成功，尤其是在營業(yè)額屢創(chuàng)新高之際，依舊維持將近50% 的毛利率，臺灣及世界各地的半導(dǎo)體設(shè)計公司因此大幅增加，加速了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步。之后，許多企業(yè)爭相模仿，首先是新加坡的特許半導(dǎo)體（Chartered Semiconductor）也以純晶圓代工模式與臺積電競爭，此外，南韓三星、日本的富士重工、川崎鋼鐵、神戶鋼鐵與山葉以及美國的英特爾等公司，也在自身業(yè)務(wù)外投入晶圓代工產(chǎn)業(yè)。
面對晶圓代工市場的百花齊放，此時的臺積電仍依照自己既定的步伐邁進。1999 年，臺積電領(lǐng)先業(yè)界推出可商業(yè)量產(chǎn)的0.18 微米銅制程制造服務(wù)。2001 年，臺積電推出業(yè)界第一套參考設(shè)計流程（Reference DesignFlow），協(xié)助開發(fā)0.25 微米及0.18 微米的客戶降低設(shè)計障礙，以達到快速量產(chǎn)之目標(biāo)。2005 年，領(lǐng)先業(yè)界成功試產(chǎn)65 納米制程芯片。同年6 月，張忠謀辭去臺積電執(zhí)行職務(wù)，將棒子移交給其一手培養(yǎng)起來的接班人蔡力行，自己則僅擔(dān)任董事長的職務(wù)。
世代交替幾經(jīng)波折
不過，世代輪替后的臺積電并沒有因此而一帆風(fēng)順。首先是2008 年全球金融海嘯沖擊，使得2009 年營收較2008 年下滑了11.2%，而且還因為勞資爭議事件鬧的滿城風(fēng)雨。再加上當(dāng)時臺積電正在積極開發(fā)的40 納米制程遇上瓶頸，這些因素都讓公司營運面臨虧損的危機。
2009 年6 月，在卸任4 年之后，張忠謀以78 歲高齡，重新回鍋擔(dān)任臺積電執(zhí)行長職務(wù)，透過一系列的危機處理，使臺積電的營運重回正軌。而其中之一的關(guān)鍵，就是繼40 納米制程之后的28 納米制程，臺積電決定采用與英特爾相同的Gate-last 架構(gòu)，放棄IBM 的Gate-First 架構(gòu)，使得當(dāng)時同樣在開發(fā)28 納米制程的競爭對手聯(lián)電、三星、格羅方德都還持續(xù)在研發(fā)卡關(guān)的時刻，臺積電能在2011 年正式量產(chǎn)28 納米制程。
28 納米制程搶先成關(guān)鍵
有人稱28 納米制程為幫助臺積電后來全面脫胎換骨的關(guān)鍵，現(xiàn)在看來一點都不為過。原因在于當(dāng)其他競爭對手都還持續(xù)在與28 納米制程技術(shù)奮斗之際，臺積電率先推出28 納米制程芯片，使得制程技術(shù)和臺積電落差無法縮小落差的情況下，只能在65 及40 納米的技術(shù)節(jié)點上彼此削價競爭。使得當(dāng)初以高階芯片為主的IC 設(shè)計公司在選擇代工廠之際，可說除了臺積電以外，就沒有第二選擇，也因此使得臺積電在28 納米節(jié)點上的優(yōu)勢維持了數(shù)年之久，而該制程亦可說是歷年來對臺積電營收貢獻最大的制程之一，這也使得臺積電之后進一步拉大與其他競爭對手差距，成為持續(xù)穩(wěn)坐晶圓代工龍頭的最大助力。
2013 年，臺積電挾28 納米制程的技術(shù)與市場優(yōu)勢，推出半節(jié)點升級的20 納米制程，只是，20 納米為28 納米制程所改良而來，在芯片面積微縮及功耗提升有限的情況下，較知名的除了蘋果的A8 處理器外，正式采用的客戶并不多，未能延續(xù)臺積電在28 納米制程上的優(yōu)勢，使得這時的臺積電開始將期望放在下一個全節(jié)點提升的16納米制程發(fā)展上。
被迫與三星分單反突顯優(yōu)勢
2014 年，臺積電推出在20 納米制程基礎(chǔ)上加入FinFET 技術(shù)而成16 納米制程，并且取得使用于搭載于蘋果iPhone 6s 和iPhone 6s+ 智慧型手機上A9 處理器的部分訂單。當(dāng)時，臺積電的競爭對手南韓三星，因為在28 納米制程上始終無法突破臺積電的優(yōu)勢之后，就將發(fā)展目標(biāo)進一步跳過20 納米制程，放置到更先進的14 納米制程上，并且找來前臺積電負責(zé)研發(fā)的梁孟松進行技術(shù)指點，之后領(lǐng)先臺積電的16 納米制程，率先推出14 納米制程，后來還與先前持續(xù)在制程上領(lǐng)先臺積電共享蘋果A9 處理器訂單。
當(dāng)時，蘋果采取了使用雙供應(yīng)商的策略，同樣的芯片設(shè)計分別由三星電子和臺積電完成晶圓代工。三星生產(chǎn)的芯片代號為APL0898，使用14 納米制程制造，面積為96 平方公厘；而臺積電生產(chǎn)的芯片代號為APL1022，使用了16 納米制程制造，面積為104.5 平方公厘。雖然略有區(qū)別，但是蘋果宣稱性能并無顯著區(qū)別。
之后，2015 年10 月，市場卻傳出，根據(jù)測試程式的結(jié)果，搭載三星代工芯片的iPhone 續(xù)航能力，較搭載臺積電代工芯片的iPhone 更低的情況，一系列報導(dǎo)引起了消費者熱議。雖然，這消息為蘋果及三星所否認。但是自A9 系列處理器之后，蘋果自A10 系列處理器開始，直到近期最新的A14 系列處理器，蘋果就再也沒有讓三星進行代工，可以想像這次事件影響的巨大。
制程優(yōu)勢一路領(lǐng)先
雖然臺積電與三星在16 及14 納米制程上仍在激烈競爭，但當(dāng)時的臺積電已經(jīng)開始著手新一代10 納米制程的開發(fā)，而這其中還加入臺積電后來關(guān)鍵的致勝武器──InFO 扇出型晶圓級封裝技術(shù)，并在2016 年正式推出。事實上，扇出型晶圓級封裝技術(shù)早在2010 年就已經(jīng)被英特爾研發(fā)出來，最初用在英特爾的行動解決方案上，但可惜的是，英特爾并未堅持下去，反而臺積電接手該技術(shù)的研發(fā)，并推出完全版的InFO 封裝技術(shù)。而該封裝技術(shù)的最大好處就是降低成本、加快芯片制造周期，在制程良率達到最佳水平時效率尤其明顯。
隨著10 納米制程之后，臺積電緊接著迎接個位數(shù)納米制程的來臨。臺積電的第1 代7 納米制程于2017 年4 月開始開始大規(guī)模投產(chǎn)，相較于上一代的10 納米FinFET 制程技術(shù)，臺積電的7 納米制程技術(shù)在邏輯閘密度提高1.6 倍，運算速度增快約20%，功耗降低約40%。至于，第二代的7 納米（N7+）制程技術(shù)，在采用了及紫外光曝光技術(shù)（EUV） 之后，則于2018 年8 月開始試產(chǎn)。
而臺積電也曾表示，自2020 年7 月份終于生產(chǎn)出了第10 億個7 納米制程芯片之后，換句話說，7 納米制程自投產(chǎn)開始，到生產(chǎn)出第10 億個芯片僅花費27 個月的時間，在平均每個月生產(chǎn)出3,700 萬片7 納米芯片的情況下，使得該制程較過去的其他制程都要更快達到其量產(chǎn)規(guī)模。另外，目前采用7 納米制程的客戶有數(shù)十家，其所生產(chǎn)的產(chǎn)品搭載在100 多種的產(chǎn)品上，而如果將這10 億個內(nèi)含數(shù)十億個電機體的7 納米芯片鋪平，則足以覆蓋13 個紐約曼哈頓。
緊接著7 納米制程的發(fā)展，2020 年臺積電的5 納米制程也進入正式的量產(chǎn)階段。而根據(jù)臺積電公布的資料顯示，5 納米制程將會是臺積電的再一個重要制程節(jié)點，其中將分為N5、N5P 兩個版本。N5 相較于前一個節(jié)點的N7 的7 納米制程性能要再提升15%、功耗降低30%。而更先進的N5P 則將在N5 的基礎(chǔ)上再將性能提升7%、功耗降低15%，而N5P 制程技術(shù)則預(yù)計于2021 年正式量產(chǎn)。
回顧歷程，臺積電在1987 年成立時由1 座6 吋廠開始，如今已經(jīng)發(fā)展成擁有4 座12 吋超大晶圓廠、4 座8 吋晶圓廠和1 座6 吋晶圓廠，并擁有一家百分之百持有之海外子公司──臺積電（南京）有限公司之12 吋晶圓廠，及2 家百分之百持有之海外子公司──WaferTech 美國子公司、臺積電（中國）有限公司之8 吋晶圓廠，再加上4 座后段封測廠的跨國性大型半導(dǎo)體公司。
截至2019 年為止，臺積電也提供最廣泛的先進制程、特殊制程及先進封裝等272 種制程技術(shù)，為499 個客戶生產(chǎn)1 萬761 種不同產(chǎn)品。而2020 年前3 季也繳出，收達新臺幣9,777.22 億元，較2019 年同期增加29.9%，毛利率52.8%，較2019 年同期增加8.5 個百分點，稅后純益3,751.19 億元，較2019 年同期增加63.6%，每股EPS 為14.47 元的亮麗成績。緊接著，隨著南科3 納米廠的逐步完工，預(yù)計臺積電未來還將持續(xù)發(fā)展，其將能為者個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來什么樣的改變，也讓大家持續(xù)期待。