1月30日，IT之家报道：苹果、AMD、英伟达在AI领域展开白热化竞争，近期同步向台积电下急单，相关芯片将在4月后逐步产出。
看来，台积电2023年的业绩又稳了。
在失去大客户华为后，台积电并没有走下坡路，反而一路高歌，越来越强。不仅营收再创新高，市场占有率也进一步提升。
根据相关数据，台积电2022年营收为5025.84亿人民币，同比增长42.6%，市场占有率达到60%，纷纷再创历史新高。
那么问题来了，台积电是如何一路成长为芯片代工龙头的？为何芯片设计公司更愿意向台积电下订单呢？
台积电如何成为芯片代工龙头
台积电由张忠谋于1987年在台湾新竹创建，是全球第一家专业的芯片代工企业，也是目前芯片制造水平最高的企业
现在的台积电已经成为全球芯片龙头，说的不好听点，台积电打个喷嚏，整个芯片产业都跟着感冒。
台积电能有今天的成绩离不开自身的努力，也离不开英特尔、ASML等众多企业。
台积电的成功首先要感谢创始人张忠谋
张忠谋是典型的学霸型人才，先后就读于哈佛、麻省理工、斯坦福三家顶级学府，普通人但凡能考上一所就算是人中龙凤了。
张忠谋在哈佛读了一年后就转学到了麻省理工，成为了麻省理工机械系的一名学生。因为他认为哈佛在就业方面不具备优势。
1955年，张忠谋从麻省理工大学毕业，进入了一家名叫希凡尼亚的半导体公司。
入职后，张忠谋就开始疯狂补习“半导体知识”，用了整整三年，终于啃下了“半导体知识”这块硬骨头。
1958年，张忠谋离开了希凡尼亚，加入了当时美国最大的半导体公司—“德州仪器”。同期加入的还有一个叫杰克·基尔比的员工。
杰克·基尔比是“集成电路”的发明者之一，并因此获得了2000年的诺贝尔物理学奖。
张忠谋经常和杰克·基尔比喝咖啡、聊天，然后目睹了集成电路的诞生。
工作期间，张忠谋又考取了斯坦福大学的博士，有了博士学位，张忠谋的仕途也逐渐明朗，8年后升任为德州仪器的三把手。
1972年，德州仪器开始转型，半导体业务逐渐被放弃，当然被放弃的还有张忠谋这个科技大牛。
1983年，张忠谋被迫离开德州仪器。
创建台积电
离开德州仪器后，张忠谋过一段闲云野鹤般的悠闲生活，不久他收到了孙运璿的邀请，希望他担任台湾新竹“工业技术研究院”院长一职。
张忠谋欣然赴约。
1987年，工研院和飞利浦签署合约，成立了一家专注芯片制造的公司—台积电，新公司由张忠谋负责运营。
张忠谋拍板决定台积电只做一件事，那就是芯片代工，其他业务一概不做。
这种模式与英特尔、三星大不相同，英特尔、三星是典型的IDM类型公司，也就是芯片设计、制造、封装、销售全都在做。
由于英特尔是当时最强的芯片公司，它对台积电这种专业的芯片代工厂根本瞧不上，也拒绝入股投资。
拿到英特尔的认证
台积电创建初期，可谓举步维艰。技术差、人才少，根本就拿不到订单。
张忠谋不得不动用自己的关系，找到了英特尔前任CEO格鲁夫。软硬兼施的骗到了英特尔技术团队前来指导。
团队来到台积电后，当场指出了100多处问题，并暗示台积电应该知难而退。
张忠谋面带微笑，但心里十分不舒服。随即开始了铁腕治理，最终将100多处问题全部按要求整改完毕。
整改完毕后，台积电通过了英特尔的审核，并拿到了英特尔的专业认证。有了大佬的认证，订单就不用愁了。台积电也开始慢慢地发展起来。
吞并世大
1997年，张汝京也从德州仪器辞职，开启了创业之路。
在德州仪器期间，张汝京曾一口气建立了十家半导体工厂，因此被称为“建厂大王”，这些经历让张汝京决定创建一家专业的芯片代工厂。
很快世大半导体就诞生了，短短三年时间就成为了台积电强劲的竞争对手。
“卧榻之侧岂容他人鼾睡”，这是张忠谋对待竞争对手的一贯策略，于是他利用关系，通过谈判，最终以50亿美元的价格收购了世大半导体。
张汝京事先并不知情，当得知这个消息后，愤怒的找到了张忠谋，并与之进行了谈判。双方达成了在内地建造先进晶圆厂的协议。
然而，这个协议始终无法履行，张汝京无奈离开了台积电，再次创业，也就有了如今的中芯国际。
130nm逆袭联电
180nm制程时，台积电甚至还落后于联电。但在130nm制程时，台积电逆袭了！
联电的芯片制造业务得到了IBM、英飞凌的帮助，尽管助手很强，但是各自有着自己的小算盘，结果研发进度远低于预期。
而台积电找准了合作伙伴，再加上自己的努力，提前研发出了130nm芯片，超越了联电。
与ASML紧密合作
2002年，彼时的光刻机龙头还是日本尼康，ASML只是二流角色。
在研发193nm光刻机时，尼康遇到了难题，砸了几十亿美元仍然无法攻克。此时，台积电的林本坚提出了解决方案。
“用液体替代空气当介质，通过液体的折射减小光源的波长，最终制造出更先进的芯片”
但尼康一心要搞干式光刻机，拒绝了林本坚的方案。机敏的ASML觉得这是一个千载难逢的机会，于是找到了台积电，希望可以合作。
一年后，全球首台浸没式光刻机研发成功，在制造工艺方面超越了尼康，ASML大获成功。
随后，ASML乘胜追击，又相继研发出了157nm、132nm的光刻机。台积电也凭借ASML的光刻机将芯片工艺推向了32nm，使摩尔定律向前推进了三代。
不久，ASML开始研发EUV光刻机，技术难度更高、投入资金更大。台积电再次投入资金支持，同时也获得了ASML的部分股权，成为了ASML的股东。
2009年，EUV光刻机研发成功，这意味着7nm及以下工艺的芯片可以制造了。
台积电既是ASML贵人，又是合作伙伴、股东，理所应当的拿到了最多的EUV光刻机。
有了大量的EUV光刻机，台积电如虎添翼，先后攻克了7nm、5nm、4nm、3nm工艺，并在良品率方面远远的甩开了三星，成为了名副其实的芯片代工龙头。
台积电的芯片制造工艺最优
在整个芯片代工领域，台积电的水平无疑是最优秀的，将竞争对手们远远地甩在身后。
目前，全球芯片代工前十的企业分别是：台积电、三星、格罗方德、联电、中芯国际、高塔半导体、华虹半导体、世界先进、力晶、东部高科。
这十家企业中，能够量产7nm以下芯片的只有台积电和三星，但三星的工艺水平远低于台积电。
三星打造“火龙”、台积电打造“冰麒麟”
高通因为手机处理器发热严重，一度被网友调侃为“火龙”，但是这些火龙基本都出自三星之手。
著名的骁龙888就被网友调侃为“火龙888”。
2021年元旦，小米首发骁龙888，让米粉们高呼过瘾，但手机拿到手之后，发现了一个严重问题——“烫手”。尤其是玩游戏时，那感觉就像抱着个暖手宝。
经过测试，骁龙888 CPU功耗达到了7.8W，单核功耗比骁龙865高出1W，多核功耗高出了1.9W。功耗变大，自然发热量也就增加了。
有网友表示，使用小米11运行《原神》20分钟后，手机表面温度就达到48℃。什么概念呢？比洗澡水温都高8℃啊！
究其原因，就是三星的制造工艺太拉胯，良品率低、漏电率高，最终骁龙变火龙。
除了骁龙888外，骁龙821、骁龙8Gen 1都有严重的发热现象，这也难怪高通将部分订单转移至台积电。
再看台积电，和华为合作打造的麒麟芯片，由于优秀的散热能力，被网友称为“冰麒麟”。
2018年8月，华为发布麒麟980手机芯片，搭载在Mate20上。
这款芯片采用了台积电7nm工艺，是业界首款7nm Soc。CPU采用了8核设计，最高主频达到了2.6GHz，整体性能比上一代提高了20%。
980最优秀的地方就是散热，即便是玩大型网游，也不容易发热，因此被网友称作“冰麒麟”。
麒麟980之所以散热效果优秀，除了华为的设计能力外，还要感谢台积电优秀的制造水平。
对比了台积电和三星的制造水平，如果你是苹果、AMD、英伟达的CEO，你会把订单下给谁呢？
台积电5nm与三星5nm
台积电和三星都已经实现了5nm芯片的量产，虽然同为5nm，但实际上差别是很大的。
晶体管密度不同
台积电5nm N5的晶体管密度为173.1 MTr/mm(百万晶体管每平方毫米），这里特指逻辑电路。
三星的5nm LPE工艺的晶体管密度为126.5 MTr/mm，每平方毫米与台积电相差47万晶体管。
晶体管作为芯片的最基本的单元，自然是数量越多越好了。
因为晶体管数量越多就意味着芯片的时钟速度更快，功能更丰富、总线更宽、缓存更大、核心数量更多。
总的来说，三星的5nm工艺实际上是“打了折”的，制造出来的芯片性能要落后于台积电了。
关键数值不同
在栅极间距、金属间距这些关键数值方面，台积电与三星的也不相同。
台积电7nm工艺的栅极间距为57nm，5nm工艺缩短至50nm，金属间距则从40nm缩减到了30nm，尽管算不上标准的迭代，但进步明显。
再看三星的这些数值，5nm工艺居然与7nm工艺基本相同，难怪台积电说三星的5nm和自己的7nm相差不大呢。
FinFET工艺上，台积电更具优势
台积电和三星的5nm芯片都采用了FinFET工艺，这种工艺台积电更具优势。
FinFET就是鳍式场效应晶体管，是一种新的互补式金氧半导体晶体管。因其形状酷似鱼鳍，所以被称为鳍式场效应晶体管。
鳍式场效应晶体管是一种创新，它将原本是一个平面的晶体管设计成3D形状，使栅极环绕着沟道。
简单来说，FinFET具有更好的渠道控制、更快的切换速度、更高的漏极电流、更低的开关电压、更低的功耗。
因此，芯片制造商纷纷选择了这种更加优秀的晶体管，尽管其造价很高。
FinFET由加州大学伯克利分校的胡正明提出的，他也因此被称为“FinFET之父”。但你知道胡正明曾经担任过台积电的首席技术官吗？
胡正明1999年提出了FinFET技术，2001年就担任了台积电的首席技术官，这不是巧合吧？
4年的时间，胡正明为台积电的FinFET技术立下了汗马功劳，这也是台积电芯片技术更强的原因之一。
如果你掌管着苹果、AMD、英伟达，你会把订单交给台积电还是三星呢？想必已经有了答案了吧！
写到最后
苹果、AMD、英伟达三大客户向台积电下订单，还有一个原因，那就是三家公司都是清一色的美企，而台积电也在美国亚利桑那州建造了5nm工厂。
此举恐怕也是暗示三星，要想获得更多的订单，就要在美国建厂。
想到这里，再次为国产芯片的发展感到了担忧，何时我们才能打造出自己的5nm芯片呢？3年、5年、还是10年？
我是科技铭程，欢迎共同讨论！
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