搞懂台积电

台湾积体电路制造股份有限公司（Taiwan Semiconductor Manufacturing Company,Ltd.）

台湾积体电路制造股份有限公司（Taiwan Semiconductor Manufacturing Company,Ltd.）中文简称：台积电，英文简称：tsmc，属于半导体制造公司。成立于1987年，是全球第一家专业积体电路制造服务（晶圆代工foundry）企业，总部与主要工厂位于中国台湾省的新竹科学园区。

1987年，张忠谋创立台积电的时候，全世界的半导体企业，比如最有代表性的巨头英特尔和三星等，都是自己设计芯片，在自有的晶圆厂生产，并且自己完成芯片测试与封装——全能而且无可匹敌。而张忠谋开创了晶圆代工（foundry）模式，他说，“我的公司不生产自己的产品，只为半导体设计公司制造产品。”这在当时是一件不可想象的事情，因为那时还没有独立的半导体设计公司。

后面怎么会出现一个名词叫“台积电模式”呢？是芯片行业让这个各自为战的行业，变成一个有分工的产业链。然后，集中整个行业的力量，在某一个环节做出头部。首先，芯片公司把制造环节外包，交给台积电。其次，台积电集中精力，每年把多数利润放在升级技术。最后，因为芯片行业的原件有很强的通用性，台积电的水准上去了，整个芯片行业都受益。这就是今天说的，台积电模式。

“台积电”模式是指台湾半导体制造企业台积电公司所采用的一种商业模式，其核心是专注于先进制程的研发和生产，以提供高品质、高性能的芯片产品为主要目标。

具体来说，台积电模式包括以下几个方面：

专注于先进制程的研发和生产：台积电一直致力于研发和生产更先进的半导体制程技术，如14纳米、10纳米、7纳米等，以满足客户对高性能、低功耗、高集成度芯片的需求。

垂直整合产业链：台积电不仅自己进行芯片设计和生产，还拥有自己的晶圆代工厂、封装测试厂等产业链上下游企业，实现了垂直整合，从而提高了生产效率和产品质量。

高度自动化的生产流程：台积电采用了高度自动化的生产流程，包括自动化生产线、智能机器人等，以提高生产效率和产品质量。

严格的质量控制体系：台积电建立了严格的质量控制体系，包括ISO9001、ISO14001等认证，以及严格的品质检测和控制流程，确保了产品的稳定性和可靠性。

通过以上几点，台积电成功地打造出了一种高效、高质量的半导体制造模式，成为了全球领先的半导体制造商之一。

为了搞懂台积电，我们要搞懂半导体或者说芯片行业的几个名词。

（一）半导体（semiconductor）指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。

半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用，如二极管就是采用半导体制作的器件。

无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。

常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，硅是各种半导体材料应用中最具有影响力的一种。

积体电路：是集成电路，积体电路是台湾人对集成电路的一种称呼。

（二）集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克·基尔比（基于锗（Ge）的集成电路）和罗伯特·诺伊斯（基于硅（Si）的集成电路）。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。

“芯片（微型电子器件或部件）”一般是指“集成电路（微型电子器件或部件）”。

（三）硅（Silicon），是一种化学元素，化学符号是Si，旧称矽。原子序数14，相对原子质量28.0855，有无定形硅和晶体硅两种同素异形体，属于元素周期表上第三周期，IVA族的类金属元素。

硅也是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中，它是第二丰富的元素，构成地壳总质量的26.4%，仅次于第一位的氧（49.4%）。

（四）芯片里面的单位纳米其实就是一个计量单位，纳米指的是芯片的长度单位，芯片纳米的数字越小就代表越先进。在处理器中，指的是晶体管之间的距离，距离越小就能在同等大小的面积上集成更多的晶体管。芯片就能做得越复杂，越先进、性能越好、功耗越低。1纳米大约等于4个原子大小，人眼也是无法看到的。

在芯片设计和制造中，纳米表示的是芯片中晶体管与晶体管之间的距离，在体积相同大小的情况下，7纳米工艺的芯片容纳的晶体管的数量，几乎是14纳米工艺芯片的2倍。

（五）光刻机（lithography）又名：掩模对准曝光机，曝光系统，光刻系统等，是制造芯片的核心装备。它采用类似照片冲印的技术，把掩膜版上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。

曝光机是生产大规模集成电路的核心设备，制造和维护需要高度的光学和电子工业基础，世界上只有少数厂家掌握。因此曝光机价格昂贵，通常在 3 千万至 5 亿美元。

光刻机的品牌众多，根据采用不同技术路线的可以归纳成如下几类：

高端的投影式光刻机可分为步进投影和扫描投影光刻机两种，分辨率通常七纳米至几微米之间，高端光刻机号称世界上最精密的仪器，世界上已有1.2亿美金一台的光刻机。高端光刻机堪称现代光学工业之花，其制造难度之大，全世界只有少数几家公司能够制造。国外品牌主要以荷兰ASML（镜头来自德国），日本Nikon（intel曾经购买过Nikon的高端光刻机）和日本Canon三大品牌为主。

位于我国上海的SMEE已研制出具有自主知识产权的投影式中端光刻机，形成产品系列初步实现海内外销售。正在进行其他各系列产品的研发制作工作。

生产线和研发用的低端光刻机为接近、接触式光刻机，分辨率通常在数微米以上。主要有德国SUSS、美国MYCRO NXQ4006、以及中国品牌。