台積電正處於歷史最好的時代
台積電在阿姆斯特丹舉行的技術研討會上傳達的核心資訊是，它將根據晶片行業的願望採取行動。目前，這個願望就是向全球擴張。這家晶片巨頭的影響力比以往任何時候都要大，同時不斷挑戰自然極限。
台積電技術研討會是科技公司的奇珍異寶。台積電（TSMC）是全球第八大最有價值的公司，在這次活動中，從英飛凌（Infineon）到樹莓派（Raspberry Pi）等大大小小的合作夥伴都加入了進來。他們有一個共同點：他們的半導體都由台積電製造，還有蘋果、Nvidia、AMD、汽車供應商等。即使是擁有自己晶片工廠的競爭對手英特爾，也將其全新 Lunar Lake 的部分生產外包給了台積電。今年，台積電總共生產了 150 種新產品，大大超過了去年的 120 種。如前所述，這些產品差別很大，而且採用了各種不同的格式。在 2008 年可能還是最先進的技術，現在卻可以用於更簡單的晶片或晶片部件。
增長、增長、增長
不用說，台積電也沒有逃脫人工智慧的炒作。首席執行官魏幸耘開玩笑說，你基本上必須扔掉任何不能被稱為 "AI PC "的電腦。它曾多次面臨需求過剩的問題，尤其是在過去 12 個月裡，它一直是輝達（Nvidia）向外界發佈 AI 硬體的最大瓶頸。因此，每塊 GPU 的價格飆升到了前所未有的水平，後者的市值也在撰寫本文時達到了三兆美元。台積電在金融領域也如魚得水：在台北證券交易所，自 2024 年年初以來，其市值已經上漲了 50% 以上。
因此，與 2023 年相比，此次研討會的規模顯著擴大，演講者講述的技術故事也明顯減少。去年的主題是三維互聯和晶片堆疊的精確細節，而現在的主題是由人工智慧推動的 "第四次工業革命"（前三次分別是水和蒸汽、電氣化和大規模生產以及電腦化）。與之前相比，這場革命的敘事範圍更廣，目標更遠大，與半導體的瑣事也有一定距離。
在這次活動中，台積電本身的實際增長也是一個重點。之所以需要這種擴張，部分原因是上述人工智慧晶片需求的激增。位於美國亞利桑那州的 "巨型工廠 "和位於德國德累斯頓的舊晶片工藝工廠最受關注。不過，台灣本身和大洋彼岸的日本也在擴張。所有工廠都將採用標準化模式，台積電稱之為 "GIGAFAB"（包括大寫字母）。這包括對質量控制的精確要求，以及通過增強現實和虛擬現實提供遠端專業知識。因此，整個世界實際上就是一個台積電晶片工廠，台積電在其演示螢幕上將地球地球儀轉換成圓形的台積電標誌時，並不隱晦地提到了這一點。
所有人的挑戰
從某種程度上說，人工智慧的興起可謂生不逢時。就在所有人和他們的狗都把 2030 年作為實現碳中和的一年時，人工智慧的計算卻導致能源和資源使用的大幅增加。考慮到台積電所處的高排放行業，它原本計畫在 2050 年實現零碳排放。現在，這一目標已被追溯到 2040 年，因為它表示進展比之前想像的要快。
台積電顯然希望儘可能高效地營運自己的工廠，但這甚至會對周邊環境產生積極的影響。據說，台積電在日本的工廠為當地提供的飲用水要多於其吸收的水量。當被問及此事時，台積電透露，擬議中的德累斯頓工廠也可能採用類似的計畫，業務開發與海外營運辦公室高級副總裁 Kevin Zhang 強調說。
確定性
德國工廠將於今年第四季度開工建設。ESMC（歐洲半導體製造公司）是台積電、博世、英飛凌和恩智浦的合資企業。這個名單可能已經讓你對新工廠的目的有所瞭解。也就是說，德累斯頓晶圓廠將不會生產全新的 iPhone 和 Nvidia 晶片，而是生產用於汽車和工業環境的矽片。因此，這裡的晶片生產工藝為 N28、N22、N16 和 N12，比最先進晶片的生產工藝要大很多倍，也要老很多倍。順便說一句，最先進的晶片部件實際上已經被裝入汽車，但它們不會很快在歐洲製造出來。那麼，在晶片生產方面，歐洲大陸將無法獲得真正的自主權。
張忠謀告訴我們，晶片工廠的最終目標總是可以轉移的。在這種情況下，台積電的領導層是在回應布魯塞爾保證本國半導體供應的願望。就德國而言，這主要是指確保汽車零部件的供應，但就台積電而言，如果有必要，目標客戶可以（也可能）轉移。
台積電打算將最新的工藝保留在台灣。不久前，人們已經清楚地知道，這家晶片製造商及其合作夥伴 ASML 有辦法遠端停用他們的系統。張忠謀假定了他的台積電同事已經談到的相同原則：沒有晶片配方，任何晶片廚房都是無用的。這種專業技術也許可以轉移到亞利桑那州或德累斯頓，但就目前而言，（幸好）這是不可能的。目前，ASML 的 EUV 機器仍在台灣的多個地點全速運行。
疑慮重重的高氮超高真空
說到 ASML，該公司的最新產品--名為 TWINSCAN EXE:5000 的高納極紫外光掃描器現已上市銷售。英特爾在錯失了 2015 年左右晶片領域上一次重大範式轉變--EUV 技術之後，全力以赴地推出了這款產品。幾個月來，台積電似乎也在犯類似的錯誤。在研討會上，張忠謀解釋說："駕駛員的體驗與汽車的性能同樣重要。" 值得注意的是，EUV 的效率飛躍已經非常顯著。自推出以來，台積電在 EUV 上的晶片產量增加了四倍多，缺陷率降低了八十倍，各種元件的壽命延長了四倍。
然而，台積電首席執行官魏哲家最近卻秘密前往荷蘭維爾德霍芬敲開了 ASML 的大門。現在可以確定的是，ASML 將在 2024 年之前向台積電交付一台價值約 3.5 億歐元的高納秒級 EUV 機器。回顧英特爾近十年前的失誤，看看該公司用了多長時間才重新具備真正的競爭力，任何人都會替台積電鬆一口氣。
事實上，英特爾已經可以指望微軟成為其客戶，而 Nvidia 也在饒有興趣地關注台積電的發展。Nvidia 曾在 2020 年台積電無法滿足其要求時，使用三星生產 GPU，但那只是一次性的。隨著英特爾重返嚴肅的創新遊戲，實現越來越小的晶片工藝，台積電不能再落後了。這不符合這家台灣公司明裡暗裡堅持的兩大支柱：可預測性和創新領導力。
展望未來
如前所述，台積電的短期前景良好。不過，有幾個行業和地區比其他行業和地區更健康。例如，全球晶片行業萎縮了 8%，而歐洲、中東和非洲地區則保持穩定。台積電宣稱，2024 年將 "喜憂參半"，2023 年將是晶片製造商的調整年。人工智慧硬體需求持續增長，智慧型手機和個人電腦行業溫和復甦，但汽車和物聯網行業則有些 "疲軟"。台積電認為，底線是：結構性增長依然強勁，尤其是其行業一直假設有較長期的起伏。自 1997 年以來，歐洲、中東和非洲地區晶片行業的平均年增長率為 14%，這給我們帶來了希望。
從長遠來看，效率將是台積電及其競爭對手的遊戲規則。這不僅體現在台積電自身的營運上，更主要體現在其生產的半導體產品上。人腦的計算能力和現代半導體的複雜性很容易就能超越，而它只需要 20 瓦。向這樣的效率邁進似乎是科幻小說，但終究是必要的。畢竟，一不小心，資料中心就會消耗全球 7% 的電力。在台積電，關於 "神經形態處理器 "的思考，即像人腦一樣具有突觸的晶片，現在已經進入了公開階段。這是一個有點引人注目的建議，尤其是因為在這個小型展會上，荷蘭公司 Innatera 甚至推出了這樣一款處理器。然而，該產品只是一個存在探測器，尤其是如此深奧的設計，是一項令人印象深刻的工程壯舉，但顯然與台積電暗示的類人智能相去甚遠。
在台積電研討會上，我們還聽說應該考慮用其他材料來生產晶片。硅和銅目前是晶片和互連的基礎，但從長遠來看，半導體中氮化鎵和光子通訊的使用將大幅增加。
在更短的時間內，台積電將目光投向 N2，也稱為 "2 納米 "工藝。該工藝中沒有任何測量點與該數字相對應，它只是一個行銷術語。不過，它確實比 iPhone 15 系列採用的 N3 或英特爾 Lunar Lake 採用的 N3P 小。即使是現在，N2 的良品率已經達到 80%，而 N2 要到 2025 年下半年才能部署。在目前的開發階段，這是一個特別高的數字。如果蘋果公司繼續作為第一個在全新工藝上達成重大交易的公司，那麼最終的 iPhone 17 可能會成為第一個使用 N2 的大眾市場產品。N2P 將在此基礎上進一步發展，並將於 2026 年出現。不過，N3 還將繼續 "擠奶"，正如研討會主題演講中提到的那樣。
緊隨其後的將是所謂的 "埃"（Angstrom）時代，即比納米更小一級的標準。在英特爾，這些工藝中的第一個將是 18A，計畫於 2025-26 年用於筆記型電腦的 Panther Lake 將在此工藝上運行。台積電把 A 放在了數字前面（他們也善意地要求你在詢問時也這樣做），並將在未來幾年內推出 A16。它承諾比 N2P 效率提高 20%，速度提高 8%。這主要得益於背面功率傳輸，這是一種首次通過後端向晶片供電的方法。在此之前，這一直是在前端進行的，因為前端有其空間限制。如今，為了進一步改進晶片設計，有必要採取這些措施。畢竟，從長遠來看，原子數量太少，根本無法進一步縮小。隨著英特爾公司也再次在高端市場上展開競爭，不斷改進的動力比以往任何時候都要大。台積電似乎很歡迎這種挑戰。 (半導體行業觀察)