代工之王：台积电凭什么值1万亿美元，它都做对了什么？

知危 · 公众号 · · 2024-11-04 16:39

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这里我们要先简单介绍一下为什么制程的缩小如此重要， 我们可以把芯片的制作看做是在晶圆上刻电路格子 ，每个格子对应一个晶体管。同样的面积的芯片下，你的制程越小，芯片能塞进去的晶体管就越多，比如在一个 1 分米见方的晶圆上，你用1厘米的制程只能刻出 100 个格子，但如果你用 1 毫米的制程刻格子，你将获得 1 万个格子，是 1 厘米制程的 100 倍，所以 制程缩小对芯片性能的提升是飞跃式的。

而在当时， 使制程难以进一步缩小的关键点在于芯片都采用铝连接技术 ，也就是芯片中充当导线角色的金属是铝，从 60 年代第一块芯片问世起的几十年内，芯片都采用铝连接技术。

但铝有一个问题，它的抗电迁移性能比较差，电迁移会导致电路断路使芯片无法正常工作，一般防止出现电迁移的方式是增加线宽，但有线宽问题摆在这里，就没办法进一步再缩小芯片的制程了。

于是，人们想到了 用铜来连接 ，铜比铝的抗电迁移性能好，并且电导率更高，还能降低功耗减小散热， 1997 年，IBM 宣布自己研发出了芯片的铜连接工艺，在此之后，IBM 找上了台积电，想把这个技术卖给台积电。

而台积电当时选选择了拒绝 IBM，坚持要自研铜连接技术。这与公司的创始人张忠谋的理念有关，他曾在一次内部会议上向其他人表态：

“ 我们要技术自主，这是第一天就定下来的，不用问为什么，难道你会去问为什么英特尔要技术自主吗？ ”

事实证明台积电的选择是对的， 虽然 IBM 更早研发出了铜连接工艺，但他们在推进生产时遇到了困难，迟迟不能量产，而台积电虽然起步晚但进入量产的进程更快 ，2002 年，台积电美国子公司总裁艾德·罗斯在公司年度技术研讨会上曾经表示：

“ 台积电是唯一一家完全符合 130nm 技术的纯晶圆代工厂，我再强调一遍，是唯一一家。”

2003 年，台积电的 130nm 制程开始正式量产，自那以后，台积电成为了世界上最先进的晶圆代工厂之一， 大量的 130nm 订单使台积电赚得盆满钵满，从此台积电有了形成研发投入和技术领先正循环的资本。

张忠谋曾在 2023 年表示， “ 台积电 20 年来每年都将收入的大约 8% 投入到研发活动中 ”。 此言不虚， 2023 年台积电的研发费用达到了 56.4 亿美元，占当年收入的 8.4%，这个规模的研发费用超过了联电、中芯国际、格芯、华虹半导体等一种芯片代工同行的总和。