臺(tái)積電背后的全球芯片產(chǎn)業(yè)鏈圖譜

一、

從租借廠房到全球巨頭：臺(tái)積電的崛起之路

1987年，張忠謀在臺(tái)灣工研院第67號(hào)館租下了一片空間，臺(tái)積電的第一個(gè)生產(chǎn)工廠就此誕生。誰(shuí)也未曾想，這個(gè)從租借場(chǎng)地起步的小公司，會(huì)在三十余年后成長(zhǎng)為全球芯片領(lǐng)域的絕對(duì)霸主。2002年，完成歷史使命的小工廠正式退場(chǎng)，而此時(shí)的臺(tái)積電已經(jīng)開(kāi)啟了自建工廠的擴(kuò)張之路，一步步構(gòu)建起屬于自己的芯片制造帝國(guó)。

如今，臺(tái)積電量產(chǎn)的晶圓廠除一座位于中國(guó)大陸外，其余均扎根臺(tái)灣。而到2025年，它的全球布局將進(jìn)一步拓展——計(jì)劃新建的7座超級(jí)工廠中，日本、美國(guó)、德國(guó)各占一座，剩余四座仍落子臺(tái)灣。這些超級(jí)工廠承載著沖擊1納米甚至0.7納米制程的雄心，而此刻，臺(tái)積電已占據(jù)全球先進(jìn)制程92%的產(chǎn)量份額。曾經(jīng)的芯片生產(chǎn)霸主美國(guó)，如今全球芯片總產(chǎn)量占比不足10%，且均非最先進(jìn)制程。

從租借廠房到掌控全球近九成先進(jìn)芯片產(chǎn)能，臺(tái)積電的崛起，正是芯片領(lǐng)域全球化浪潮的最佳見(jiàn)證，而在它龐大的工廠網(wǎng)絡(luò)背后，是一張遍布全球的復(fù)雜產(chǎn)業(yè)鏈地圖。

二、

超級(jí)工廠的建造密碼：臺(tái)灣本土產(chǎn)業(yè)鏈的淬煉

建造一座能生產(chǎn)尖端芯片的超級(jí)工廠，堪稱一項(xiàng)極致復(fù)雜的系統(tǒng)工程。這類工廠不僅要能抵御強(qiáng)震、臺(tái)風(fēng)，還要具備頂級(jí)的防火性能，生產(chǎn)車間更是要達(dá)到超精密潔凈水準(zhǔn)的無(wú)菌無(wú)塵等級(jí)。以臺(tái)積電美國(guó)亞利桑那州工廠為例，其體積足以容納10個(gè)帝國(guó)大廈，管線總長(zhǎng)超過(guò)4500公里，所用鋼材重量超過(guò)970架波音777，每天耗電量更是高達(dá)2.85吉瓦。從動(dòng)工到實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，這樣一座工廠需要整整四年時(shí)間。

如此嚴(yán)苛的建造要求，讓臺(tái)積電在過(guò)去二十年里與臺(tái)灣本土建筑商、建材提供商形成了深度綁定的默契合作?；ブ鸂I(yíng)造、達(dá)新工程等建筑公司，伴隨著臺(tái)積電的壯大積累了獨(dú)家的高科技廠房建設(shè)經(jīng)驗(yàn)——要知道，在臺(tái)積電崛起之前，臺(tái)灣從未有過(guò)如此量級(jí)的超級(jí)工廠，這些企業(yè)的技術(shù)沉淀與臺(tái)積電的成長(zhǎng)同頻共振。臺(tái)灣東鋼鋼結(jié)構(gòu)則為工廠提供了符合超高抗震、抗臺(tái)風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)鋼材，為廠房安全筑牢根基。

除了主體廠房，無(wú)菌無(wú)塵室的搭建更是核心環(huán)節(jié)，其水電氣和空調(diào)系統(tǒng)的復(fù)雜度遠(yuǎn)超普通建筑。臺(tái)灣的漢唐機(jī)電無(wú)疑是這個(gè)領(lǐng)域的頂尖集成商，不僅壟斷了臺(tái)灣本地臺(tái)積電工廠的相關(guān)業(yè)務(wù)，就連臺(tái)積電南京工廠也采用了它的解決方案。芯片生產(chǎn)離不開(kāi)大量超純水用于晶圓清洗，日本知名企業(yè)Organo憑借在超純水生產(chǎn)和廢水回收領(lǐng)域的全球領(lǐng)先技術(shù)，成為臺(tái)積電的核心合作伙伴。多年的合作讓Organo在臺(tái)灣完成了深度本土化，其臺(tái)灣分公司的豐富經(jīng)驗(yàn)為工廠穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)提供了保障。

在這些大中型企業(yè)背后，還有無(wú)數(shù)小型服務(wù)商提供配套支持。臺(tái)積電的廠房建設(shè)，不僅為臺(tái)灣培育了完整的高科技廠房建設(shè)產(chǎn)業(yè)鏈，更培養(yǎng)了大量專業(yè)人才，讓臺(tái)灣成為全球建造高科技無(wú)菌廠房效率最高的地區(qū)。這一點(diǎn)，與美國(guó)工廠的困境形成了鮮明對(duì)比：臺(tái)積電美國(guó)工廠2021年5月動(dòng)工，原計(jì)劃2023年底試生產(chǎn)，卻遲遲未能在2025年2月實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)，核心原因便是美國(guó)建筑商和工人缺乏相關(guān)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法在滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)按時(shí)完工。目前正在建設(shè)的臺(tái)積電日本工廠，能否突破這一困境，仍有待觀察。

三、

核心生產(chǎn)設(shè)備：美日歐企業(yè)的技術(shù)壟斷

如果說(shuō)超級(jí)工廠是芯片生產(chǎn)的“軀殼”，那么先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備就是它的“心臟”。在所有生產(chǎn)設(shè)備中，光刻機(jī)無(wú)疑是最關(guān)鍵的核心。荷蘭阿斯麥爾（ASML）憑借極紫外線（EUV）光刻機(jī)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，成為該領(lǐng)域的統(tǒng)治者，而臺(tái)積電不僅是阿斯麥爾的長(zhǎng)期合作伙伴，更是其重要投資人。

目前，全球超過(guò)50%的阿斯麥爾EUV光刻機(jī)都安裝在臺(tái)積電工廠，每臺(tái)設(shè)備價(jià)值約2.5億美元。對(duì)于7納米及以下的先進(jìn)制程工廠，臺(tái)積電更是全面采用阿斯麥爾EUV光刻機(jī)——在先進(jìn)制程光刻機(jī)領(lǐng)域，阿斯麥爾的市場(chǎng)占有率幾乎達(dá)到100%。

盡管尼康、佳能曾是光刻機(jī)領(lǐng)域的強(qiáng)勁對(duì)手，如今在成熟制程的深紫外（DUV）光刻機(jī)領(lǐng)域仍有一定市場(chǎng)份額，臺(tái)積電部分成熟制程工廠也仍在使用它們的設(shè)備，但隨著阿斯麥爾設(shè)備在性能和穩(wěn)定性上的優(yōu)勢(shì)不斷擴(kuò)大，尼康、佳能的市場(chǎng)占比正持續(xù)下降。

除光刻機(jī)外，芯片生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都離不開(kāi)專屬的先進(jìn)設(shè)備。沉積設(shè)備負(fù)責(zé)在晶圓表面沉積薄膜以形成電路和隔離層，荷蘭ASM、美國(guó)應(yīng)用材料（Applied Materials）、日本東京電子（Tokyo Electron）、美國(guó)泛林研究（Lam Research）是這一領(lǐng)域的主要供應(yīng)商?？涛g設(shè)備通過(guò)干刻或濕刻法去除多余材料，實(shí)現(xiàn)晶圓圖案的精細(xì)轉(zhuǎn)移，供應(yīng)商仍以美國(guó)泛林研究、應(yīng)用材料和日本東京電子為主。清洗設(shè)備用于去除晶圓表面的顆粒和污染物，保障超高潔凈度，核心供應(yīng)商同樣是上述三家企業(yè)。離子注入設(shè)備負(fù)責(zé)改變半導(dǎo)體材料的電學(xué)性質(zhì)，形成源極、漏極等功能區(qū)域，美國(guó)應(yīng)用材料是主要提供商，美國(guó)Excellus Technologies也占據(jù)一席之地?；瘜W(xué)機(jī)械拋光設(shè)備用于晶圓表面平坦化加工，確保后續(xù)工藝精度，美國(guó)應(yīng)用材料仍是該領(lǐng)域的核心玩家。

芯片生產(chǎn)的全流程都需要超精密測(cè)量設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，美國(guó)科磊（KLA Corporation）以超過(guò)50%的市場(chǎng)占有率領(lǐng)跑該領(lǐng)域，日本日立高科技（Hitachi High Tech）、美國(guó)應(yīng)用材料也提供相關(guān)設(shè)備。熱處理設(shè)備用于晶圓退火、快速熱處理和氧化等工藝，調(diào)控晶圓的物理化學(xué)性質(zhì)，美國(guó)應(yīng)用材料和日本東京電子是重要供應(yīng)商。而在廠房?jī)?nèi)負(fù)責(zé)運(yùn)輸晶圓的機(jī)器人和生產(chǎn)過(guò)程中移動(dòng)晶圓的機(jī)器臂，其核心供應(yīng)商則是日本Fenix和德國(guó)庫(kù)卡（KUKA），它們?cè)谌蚋呖萍脊S中的市場(chǎng)占有率居高不下。

在芯片生產(chǎn)的最后環(huán)節(jié)——組裝、測(cè)試和封裝中，臺(tái)積電所使用的主要設(shè)備幾乎全部來(lái)自日本，包括迪思科（Disco Corporation）、東和（Towa Corporation）、東京精密、Advance Test以及東京電子。

整體來(lái)看，芯片生產(chǎn)、測(cè)試和封裝設(shè)備領(lǐng)域，美國(guó)公司占比超過(guò)40%，日本公司占比29%，荷蘭等歐洲國(guó)家企業(yè)也占據(jù)重要地位，美日歐企業(yè)共同形成了絕對(duì)的全球領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。對(duì)于臺(tái)積電這樣24小時(shí)不停運(yùn)轉(zhuǎn)的工廠而言，這些企業(yè)的設(shè)備不僅技術(shù)領(lǐng)先，更具備極高的穩(wěn)定性和安全性，這也是它們成為臺(tái)積電核心合作伙伴的關(guān)鍵原因。

四、

不可或缺的原材料：全球資源的精準(zhǔn)調(diào)配

擁有了先進(jìn)的廠房和設(shè)備，芯片生產(chǎn)還離不開(kāi)大量高規(guī)格的原材料。硅片、電子特氣、光刻膠、拋光耗材、化學(xué)試劑等，每一種都是不可或缺的關(guān)鍵存在，且用量巨大，其供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性直接決定了芯片生產(chǎn)的連續(xù)性。

硅片是芯片生產(chǎn)最重要的原材料之一，目前全球市場(chǎng)占有率排名前兩位的硅片供應(yīng)商均為日本企業(yè)——信越化學(xué)和勝高（Sumco），第三名是美國(guó)環(huán)球晶圓（Global Wafers），德國(guó)世創(chuàng)、韓國(guó)SK分列第四、五位，它們都是臺(tái)積電的核心硅片供應(yīng)商，為其提供不同尺寸的硅片產(chǎn)品。

電子特氣是排名第二的重要原材料，芯片生產(chǎn)過(guò)程中需要使用多種特殊氣體，且對(duì)純度和質(zhì)量要求極高，這一領(lǐng)域同樣被全球先進(jìn)企業(yè)壟斷。法國(guó)液化空氣集團(tuán)（Air Liquide）占據(jù)巨大市場(chǎng)份額，美國(guó)空氣產(chǎn)品公司（Air Products）、日本中央玻璃、美國(guó)英特格（Entegris）、美國(guó)普萊克斯（Praxair）、韓國(guó)SK、日本大陽(yáng)日酸也都是主要供應(yīng)商，其中日本大陽(yáng)日酸在全球市場(chǎng)占有率排名第一。由于電子特氣用量大，長(zhǎng)途運(yùn)輸無(wú)法滿足生產(chǎn)需求，這些外國(guó)公司均在臺(tái)灣設(shè)立了合資生產(chǎn)企業(yè)，既保障了產(chǎn)業(yè)鏈安全，也將先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)帶入臺(tái)灣。

掩模板（又稱光罩）是另一關(guān)鍵原材料，而臺(tái)積電從7納米工藝開(kāi)始，便實(shí)現(xiàn)了掩模板100%自制，不再依賴外部廠商，這也成為其核心競(jìng)爭(zhēng)力的一部分。

光刻膠的重要性無(wú)需多言，在這一領(lǐng)域，日本企業(yè)占據(jù)絕對(duì)壟斷地位。JSR、東京應(yīng)化工業(yè)、信越化學(xué)工業(yè)三家日本公司壟斷了全球80%的光刻膠市場(chǎng)，而針對(duì)EUV光刻機(jī)使用的光刻膠，日本更是實(shí)現(xiàn)了100%壟斷。前幾年日韓貿(mào)易戰(zhàn)中，日本對(duì)韓國(guó)實(shí)施光刻膠制裁，三星CEO不得不親自赴日請(qǐng)求放寬限制，足以見(jiàn)得日本企業(yè)在該領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán)。由于光刻膠技術(shù)屬于核心機(jī)密，且使用量不高，日本企業(yè)至今未在本土以外設(shè)立任何光刻膠生產(chǎn)工廠。

化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備所使用的拋光材料，包括研磨液、研磨墊、鉆石碟等，也是重要原材料。為臺(tái)積電提供這些材料的主要有美國(guó)3M、日本旭硝子（AGC）、美國(guó)杜邦、日本愛(ài)源Fujibo，以及全球最大研磨材料供應(yīng)商日本福吉米。由于這些材料使用量和體積較小，且技術(shù)屬于核心專利，相關(guān)企業(yè)均未在臺(tái)灣設(shè)廠。

芯片生產(chǎn)過(guò)程中還會(huì)使用大量化學(xué)試劑，供應(yīng)商以歐美企業(yè)為主，包括法國(guó)液化空氣、德國(guó)巴斯夫、美國(guó)杜邦、美國(guó)英特格、日本關(guān)東鑫林、德國(guó)默克、日本RASA、日本德山，以及臺(tái)灣本地的勝一化工和華立企業(yè)。由于化學(xué)試劑以噸計(jì)量，長(zhǎng)途運(yùn)輸成本高且存在安全風(fēng)險(xiǎn)，絕大多數(shù)供應(yīng)商都在臺(tái)灣設(shè)立了合資或獨(dú)資生產(chǎn)工廠，實(shí)現(xiàn)試劑本土化生產(chǎn)。

從原材料供應(yīng)鏈的布局可以看出明顯規(guī)律：對(duì)于體積大、重量沉的產(chǎn)品，企業(yè)多選擇在臺(tái)灣本地生產(chǎn)；而對(duì)于技術(shù)含量高、體積小、重量輕且單價(jià)極高的原材料，如硅片、光刻膠等，企業(yè)則選擇在本土生產(chǎn)，通過(guò)空運(yùn)運(yùn)輸——相對(duì)于產(chǎn)品本身的高價(jià)值，空運(yùn)成本幾乎可以忽略不計(jì)。

同時(shí)，臺(tái)積電也在積極培養(yǎng)臺(tái)灣本地供應(yīng)商，目前主要集中在化學(xué)試劑和電子特氣領(lǐng)域。多元化供應(yīng)商是臺(tái)積電的核心策略，通過(guò)引入不同國(guó)家和廠商的競(jìng)爭(zhēng)，臺(tái)積電得以更好地控制價(jià)格、平衡生產(chǎn)，始終占據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈的有利位置。

五、

核心競(jìng)爭(zhēng)力：人才鑄就的技術(shù)壁壘

廠房、設(shè)備、原材料構(gòu)成了芯片生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，但真正讓這一切有機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)的，是臺(tái)積電的核心資產(chǎn)——人才。過(guò)去三十年，臺(tái)積電培養(yǎng)了一支頂尖的工程師和管理團(tuán)隊(duì)，而這一切的起點(diǎn)，是臺(tái)灣最頂級(jí)大學(xué)的優(yōu)質(zhì)生源。

臺(tái)灣大學(xué)、清華大學(xué)、交通大學(xué)、成功大學(xué)、國(guó)立臺(tái)灣科技大學(xué)等頂尖學(xué)府的半導(dǎo)體、機(jī)電、材料、化學(xué)、物理等專業(yè)，為臺(tái)積電源源不斷地輸送著專業(yè)人才。對(duì)于這些高校的畢業(yè)生而言，進(jìn)入臺(tái)積電就意味著踏入了行業(yè)頂級(jí)平臺(tái)，因此吸引了大量?jī)?yōu)秀年輕人慕名而來(lái)。除了平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，臺(tái)積電在臺(tái)灣相對(duì)優(yōu)厚的待遇，也是吸引人才的重要因素。

但優(yōu)厚待遇背后，是極高的工作強(qiáng)度。臺(tái)積電工程師平均每天工作時(shí)長(zhǎng)約10小時(shí)，加班更是常態(tài)。正是這些工程師和管理人員的持續(xù)付出，才鑄就了臺(tái)積電的行業(yè)領(lǐng)先地位。這也解釋了為何美國(guó)工廠遲遲無(wú)法量產(chǎn)——美國(guó)工程師難以適應(yīng)臺(tái)積電在臺(tái)灣的工作強(qiáng)度。目前，臺(tái)積電美國(guó)工廠中有不少來(lái)自臺(tái)灣的工程師，但這些工程師多為產(chǎn)線工程師，僅能協(xié)助提升單一制程節(jié)點(diǎn)的良率，無(wú)法掌握核心的研發(fā)技術(shù)。

臺(tái)積電真正的核心競(jìng)爭(zhēng)力，在于其研發(fā)工程師團(tuán)隊(duì)。他們負(fù)責(zé)推動(dòng)工藝節(jié)點(diǎn)的持續(xù)突破，從2納米到1.4納米，再到1納米及更先進(jìn)制程，這些工程師對(duì)所有生產(chǎn)設(shè)備了如指掌，擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)沉淀。芯片生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜性，決定了僅憑少數(shù)工程師無(wú)法復(fù)制完整的產(chǎn)業(yè)鏈，這需要長(zhǎng)期的磨合與經(jīng)驗(yàn)積累。再加上美國(guó)缺乏加班文化，不少人對(duì)臺(tái)積電美國(guó)工廠的前景持謹(jǐn)慎態(tài)度。需要強(qiáng)調(diào)的是，這并非推崇無(wú)休止加班，而是芯片生產(chǎn)行業(yè)的特性使然，當(dāng)前階段，高強(qiáng)度的投入仍是保障生產(chǎn)任務(wù)完成的必要條件。

終章、

全球化合作的縮影：芯片產(chǎn)業(yè)的共生之道

梳理臺(tái)積電的全球產(chǎn)業(yè)鏈圖譜，我們不難發(fā)現(xiàn)，芯片——這一人類科技皇冠上的明珠，其生產(chǎn)過(guò)程是一場(chǎng)極致的全球化合作。從臺(tái)灣本土的建筑商、材料商，到荷蘭的光刻機(jī)、美國(guó)的生產(chǎn)設(shè)備、日本的光刻膠與硅片，再到全球各地的化學(xué)試劑供應(yīng)商，任何一家公司都無(wú)法獨(dú)自完成芯片的全流程生產(chǎn)。

臺(tái)積電的成功，在于它精準(zhǔn)地把握了全球化的機(jī)遇，選對(duì)了“專注晶圓代工”的賽道，并將這一領(lǐng)域做到極致，最終圍繞自己構(gòu)建起一套完整的生態(tài)系統(tǒng)。在這個(gè)生態(tài)中，產(chǎn)業(yè)鏈的每一環(huán)都與臺(tái)積電深度綁定，相互依存——離開(kāi)臺(tái)積電，許多供應(yīng)商將失去重要的市場(chǎng)；而離開(kāi)這套龐大的供應(yīng)鏈，臺(tái)積電也無(wú)法實(shí)現(xiàn)先進(jìn)制程的持續(xù)突破。

未來(lái)，隨著1納米及更先進(jìn)制程的研發(fā)推進(jìn)，臺(tái)積電的全球產(chǎn)業(yè)鏈還將進(jìn)一步拓展和深化。而這張不斷延伸的產(chǎn)業(yè)鏈地圖，不僅見(jiàn)證著臺(tái)積電的成長(zhǎng)，更揭示了全球高科技產(chǎn)業(yè)共生共榮的底層邏輯。