11 月 24 日，台湾叱咤全球的半导体产业再进入一个新的里程碑！那就是晶圆代工龙头台积电位在南科的 3 奈米厂正式举行上梁典礼。根据外媒《彭博社》的报导指出，台积电的 3 奈米制程预计将在 2022 年的下半年正式量产。台积电董事长刘德音也表示，3 奈米厂厂房基地面积约为 35 公顷，无尘室面积将超过 16 万平方米，大约是 22 座标准足球场大小。而届时当 3 奈米进入量产时，当年产能预估将超过每年 60 万片 12 吋晶圆，这也将使得台积电继续保持技术领先地位。
根据市场研究及调查机构《IC INSIGHTS》的最新研究数据显示，2020 年全球前 15 大半导体厂当中，台积电的年营收可望达 454.2 亿美元，将仅次韩国三星（Samsung）及处理器龙头英特尔（Intel），居全球第 3 大半导体厂。不过，相较于三星有内存及晶圆制造，英特尔以销售处理器及其他芯片为主的商业模式，台积电则是其中唯一的纯晶圆代工厂。
另外，根据 TrendForce 旗下拓墣产业研究院的调研结果显示，2020 年第 3 季台积电在全球晶圆代工市场的市占率高达 53.9%，也就是在前 10 名的晶圆代工企业当中，其他 9 名的总和都没有台积电一家多。而这今日的台湾之光，掌握全球半导体制造产业的重要关键，当时是如何建立？这就得从 1974 年在台北的一场会议中谈起。
推动经济转型促成两大龙头
1974 年，当时的行政院秘书长费骅，会同包括经济部长孙运璿、交通部长高玉树、电信总局局长方贤齐、工研院院长王兆振与电信研究所所长康宝煌等-官员，再加上美国无线电公司（RCA）研究主任潘文渊聚在一起讨论如何促进台湾经济转型，希望能从原本的纺织业转而发展电子业。讨论结果最后决定，借由-的主导来发展积体电路产业，由经济部在工研院底下设立“电子工业研究发展中心”，也就是后来的工研院电子所，以电子表使用的芯片为基础，预计自美国引进积体电路技术。
潘文渊邀集海外华人组成“电子技术顾问委员会”（TAC），为工研院拟定技术合作邀请函，询问 30 多家美国半导体厂商技术移转的意愿，最后选定 RCA。当时 RCA 已经在台湾设厂生产电子产品，而且愿意代训人才，并负有更新技术之义务，以及买回所生产出的芯片，因而雀屏中选。当时工研院选派杨丁元、史钦泰、章青驹等多人赴美国 RCA 工厂培训，回台湾在电子所设立积体电路示范工厂，后来这些人均成为台湾半导体产业的关键人物。
而电子示范工厂生产的首批电子表电路 CD4007 A 的良率为 55.7%，但 4 个月后便超过 RCA 估计的最高良率 80%。此后甚至超越美国的平均良率 83%，而达到 88%，连 RCA 都自叹不如。后来，RCA 甚至一度请求工研院将示范工厂或是技术卖回 RCA，但为工研院拒绝，之后开启了台湾积体电路产业的辉煌世代。
不过，产品大受欢迎的情况下，却产生了另一个问题，那就示范工厂越来越商业化，需要扩厂的资金需求也越来越高，而这与工研院身为研究机构，准备专心第二期积体电路研究计划产生冲突，因此决定将示范工厂切割出去，这也就是在 1980 年成立衍生公司联华电子（联电）的由来。
至于，后来台积电的成立，则是工研院电子所“超大型积体电路计划”的产物，之后成为继联电后的第 2 家衍生公司。如同联电一般，1987 年成立台积电之际，时任行政院长俞国华希望民间持股能够至少有 51%，以便确保台积电成为民营公司，但是同样因为台湾企业家缺乏信心而募资不顺，最后只得寻求外资合作，之后由行政院开发基金投资 48.3%、荷兰飞利浦公司投资 27.5%，本地民间资本仅占 24.2%。
英特尔也帮了一把
台积电创立后，1988 年董事长张忠谋做了一个关键的决定，那就是透过私人情谊将老朋友 Andy Grove（前英特尔创办人暨首席执行官）请到台湾对台积电展开认证，并争取为英特尔代工产品。当时，拿到英特尔的认证对于台积电来说至关重要，因为拿到世界级的认证就是对其生产能力最好的背书，同时也为公司建立起了规章制度上的国际化标准。
在顺利通过英特尔的认证之后，等于为其所拥有的晶圆代工模式打开生意的大门，使得成立不久的台积电逐渐步上稳健的经营轨道，并在 1994 年 9 月 5 日正式在台湾证券交易所上市，股票代码为 2330.TW。之后的 1997 年 10 月 8 日，台积电海外存托凭证又在纽约证券交易所上市，股票代码为 TSM.N。
而随着台积电后来在晶圆代工领域惊人的成功，尤其是在营业额屡创新高之际，依旧维持将近 50% 的毛利率，台湾及世界各地的半导体设计公司因此大幅增加，加速了半导体产业的技术进步。之后，许多企业争相模仿，首先是新加坡的特许半导体（Chartered Semiconductor）也以纯晶圆代工模式与台积电竞争，此外，韩国三星、日本的富士重工、川崎钢铁、神户钢铁与山叶以及美国的英特尔等公司，也在自身业务外投入晶圆代工产业。
面对晶圆代工市场的百花齐放，此时的台积电仍依照自己既定的步伐迈进。1999 年，台积电领先业界推出可商业量产的 0.18 微米铜制程制造服务。2001 年，台积电推出业界第一套参考设计流程（Reference DesignFlow），协助开发 0.25 微米及 0.18 微米的客户降低设计障碍，以达到快速量产之目标。2005 年，领先业界成功试产 65 奈米制程芯片。同年 6 月，张忠谋辞去台积电执行职务，将棒子移交给其一手培养起来的接班人蔡力行，自己则仅担任董事长的职务。
世代交替几经波折
不过，世代轮替后的台积电并没有因此而一帆风顺。首先是 2008 年全球金融海啸冲击，使得 2009 年营收较 2008 年下滑了 11.2%，而且还因为劳资争议事件闹的满城风雨。再加上当时台积电正在积极开发的 40 奈米制程遇上瓶颈，这些因素都让公司营运面临亏损的危机。
2009 年 6 月，在卸任 4 年之后，张忠谋以 78 岁高龄，重新回锅担任台积电首席执行官职务，透过一系列的危机处理，使台积电的营运重回正轨。而其中之一的关键，就是继 40 奈米制程之后的 28 奈米制程，台积电决定采用与英特尔相同的 Gate-last 架构，放弃 IBM 的 Gate-First 架构，使得当时同样在开发 28 奈米制程的竞争对手联电、三星、格罗方德都还持续在研发卡关的时刻，台积电能在 2011 年正式量产 28 奈米制程。
28 奈米制程抢先成关键
有人称 28 奈米制程为帮助台积电后来全面脱胎换骨的关键，现在看来一点都不为过。原因在于当其他竞争对手都还持续在与 28 奈米制程技术奋斗之际，台积电率先推出 28 奈米制程芯片，使得制程技术和台积电落差无法缩小落差的情况下，只能在 65 及 40 奈米的技术节点上彼此削价竞争。使得当初以高阶芯片为主的 IC 设计公司在选择代工厂之际，可说除了台积电以外，就没有第二选择，也因此使得台积电在 28 奈米节点上的优势维持了数年之久，而该制程亦可说是历年来对台积电营收贡献最大的制程之一，这也使得台积电之后进一步拉大与其他竞争对手差距，成为持续稳坐晶圆代工龙头的最大助力。
▲ 台积电制程技术演进。（Source：台积电）
2013 年，台积电挟 28 奈米制程的技术与市场优势，推出半节点升级的 20 奈米制程，只是，20 奈米为 28 奈米制程所改良而来，在芯片面积微缩及功耗提升有限的情况下，较知名的除了苹果的 A8 处理器外，正式采用的客户并不多，未能延续台积电在 28 奈米制程上的优势，使得这时的台积电开始将期望放在下一个全节点提升的 16 奈米制程发展上。
被迫与三星分单反突显优势
2014 年，台积电推出在 20 奈米制程基础上加入 FinFET 技术而成 16 奈米制程，并且取得使用于搭载于苹果 iPhone 6s 和 iPhone 6s+ 智能手机上 A9 处理器的部分订单。当时，台积电的竞争对手韩国三星，因为在 28 奈米制程上始终无法突破台积电的优势之后，就将发展目标进一步跳过 20 奈米制程，放置到更先进的 14 奈米制程上，并且找来前台积电负责研发的梁孟松进行技术指点，之后领先台积电的 16 奈米制程，率先推出 14 奈米制程，后来还与先前持续在制程上领先台积电共享苹果 A9 处理器订单。
当时，苹果采取了使用双供应商的策略，同样的芯片设计分别由三星电子和台积电完成晶圆代工。三星生产的芯片代号为 APL0898，使用 14 奈米制程制造，面积为 96 平方毫米；而台积电生产的芯片代号为 APL1022，使用了 16 奈米制程制造，面积为 104.5 平方毫米。虽然略有区别，但是苹果宣称性能并无显著区别。
之后，2015 年 10 月，市场却传出，根据测试程式的结果，搭载三星代工芯片的 iPhone 续航能力，较搭载台积电代工芯片的 iPhone 更低的情况，一系列报导引起了消费者热议。虽然，这消息为苹果及三星所否认。但是自 A9 系列处理器之后，苹果自 A10 系列处理器开始，直到近期最新的 A14 系列处理器，苹果就再也没有让三星进行代工，可以想像这次事件影响的巨大。
制程优势一路领先
虽然台积电与三星在 16 及 14 奈米制程上仍在激烈竞争，但当时的台积电已经开始着手新一代 10 奈米制程的开发，而这其中还加入台积电后来关键的致胜武器──InFO 扇出型晶圆级封装技术，并在 2016 年正式推出。事实上，扇出型晶圆级封装技术早在 2010 年就已经被英特尔研发出来，最初用在英特尔的行动解决方案上，但可惜的是，英特尔并未坚持下去，反而台积电接手该技术的研发，并推出完全版的 InFO 封装技术。而该封装技术的最大好处就是降低成本、加快芯片制造周期，在制程良率达到最佳水平时效率尤其明显。
随着 10 奈米制程之后，台积电紧接着迎接个位数奈米制程的来临。台积电的第 1 代 7 奈米制程于 2017 年 4 月开始开始大规模投产，相较于上一代的 10 奈米 FinFET 制程技术，台积电的 7 奈米制程技术在逻辑闸密度提高 1.6 倍，运算速度增快约20%，功耗降低约 40%。至于，第二代的 7 奈米（N7+）制程技术，在采用了及紫外光曝光技术 (EUV) 之后，则于 2018 年 8 月开始试产。
而台积电也曾表示，自 2020 年 7 月份终于生产出了第 10 亿个 7 奈米制程芯片之后，换句话说，7 奈米制程自投产开始，到生产出第 10 亿个芯片仅花费 27 个月的时间，在平均每个月生产出 3,700 万片 7 奈米芯片的情况下，使得该制程较过去的其他制程都要更快达到其量产规模。另外，目前采用 7 奈米制程的客户有数十家，其所生产的产品搭载在 100 多种的产品上，而如果将这 10 亿个内含数十亿个电机体的 7 奈米芯片铺平，则足以覆盖 13 个纽约曼哈顿。
紧接着 7 奈米制程的发展，2020 年台积电的 5 奈米制程也进入正式的量产阶段。而根据台积电公布的资料显示，5 奈米制程将会是台积电的再一个重要制程节点，其中将分为 N5、N5P 两个版本。N5 相较于前一个节点的 N7 的 7 奈米制程性能要再提升 15%、功耗降低 30%。而更先进的 N5P 则将在 N5 的基础上再将性能提升 7%、功耗降低 15%，而 N5P 制程技术则预计于 2021 年正式量产。
回顾历程，台积电在 1987 年成立时由 1 座 6 吋厂开始，如今已经发展成拥有 4 座 12 吋超大晶圆厂、4 座 8 吋晶圆厂和 1 座 6 吋晶圆厂，并拥有一家百分之百持有之海外子公司──台积电（南京）有限公司之 12 吋晶圆厂，及 2 家百分之百持有之海外子公司──WaferTech 美国子公司、台积电（中国）有限公司之 8 吋晶圆厂，再加上 4 座后段封测厂的跨国性大型半导体公司。
截至 2019 年为止，台积电也提供最广泛的先进制程、特殊制程及先进封装等 272 种制程技术，为 499 个客户生产 1 万 761 种不同产品。而 2020 年前 3 季也缴出，收达新台币 9,777.22 亿元，较 2019 年同期增加 29.9%，毛利率 52.8%，较 2019 年同期增加 8.5 个百分点，税后纯益 3,751.19 亿元，较 2019 年同期增加 63.6%，每股 EPS 为 14.47 元的亮丽成绩。紧接着，随着南科 3 奈米厂的逐步完工，预计台积电未来还将持续发展，其将能为者个半导体产业带来什么样的改变，也让大家持续期待。
(首图来源：台积电)
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