揭秘臺積電、三星 30 年變遷史，如何帶飛本土供應(yīng)鏈
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芯東西 6 月 28 日報(bào)道，近日，市場分析公司 TrendForce 數(shù)據(jù)顯示，半導(dǎo)體設(shè)備再遇短缺危機(jī)，其平均交付時(shí)間已延長至 18-30 個(gè)月。硅晶圓、電子特氣、光刻膠、光刻機(jī)等關(guān)鍵半導(dǎo)體設(shè)備、材料的現(xiàn)狀受到了產(chǎn)業(yè)關(guān)注，其中晶圓制造龍頭對本土設(shè)備材料企業(yè)的帶動不可忽視。
從最新發(fā)布的全球晶圓代工企業(yè)排名來看，臺積電和三星是排名前二的兩大龍頭，也是代工領(lǐng)域彼此最大的對手。在芯片制程逼近物理極限的競爭中，它們還分別帶動了中國臺灣地區(qū)和韓國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
臺積電要求上游供應(yīng)商盡量在其生產(chǎn)基地周邊建廠，2004 年-2021 年其供應(yīng)商從 14 家變?yōu)?41 家，位于中國臺灣當(dāng)?shù)氐墓?yīng)商數(shù)量更是從 1 家變?yōu)榱?7 家；三星則親自下場，在 2020 年、2021 年兩年內(nèi)連續(xù)投資了 9 家半導(dǎo)體設(shè)備、材料企業(yè)，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈布局。
無論對臺積電還是三星來說，本土供應(yīng)鏈都是其戰(zhàn)略中的關(guān)鍵一環(huán)。但同時(shí)，它們沒有脫離全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈另起爐灶，而是在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)上，通過本土供應(yīng)鏈補(bǔ)足供應(yīng)短板，并獲得獨(dú)特的競爭優(yōu)勢。
1984 年，張忠謀任美國電子產(chǎn)品制造商通用儀器的總裁時(shí)，有老友找他參與投資，因?yàn)榇藭r(shí)芯片公司一般都有自己的工廠，需要 5000 萬美元。3 周后，他才知道，這位老友僅用 500 萬美元就創(chuàng)辦了一家無晶圓廠（fabless）芯片設(shè)計(jì)公司。
這啟發(fā)了張忠謀，他認(rèn)為無晶圓廠芯片設(shè)計(jì)公司將會成為一種新的發(fā)展趨勢，那么專門做晶圓制造的晶圓代工模式也可有所作為。1987 年，張忠謀創(chuàng)辦了臺積電，專注于晶圓代工。
▲ 臺積電創(chuàng)始人張忠謀
臺積電的出現(xiàn)，加速了中國臺灣半導(dǎo)體企業(yè)制造和設(shè)計(jì)分離，開始有更多的芯片企業(yè)開始將芯片設(shè)計(jì)和晶圓制造剝離，避免代工和設(shè)計(jì)混淆引起客戶的擔(dān)心。
隨著芯片制程的演進(jìn)，中國臺灣 ASIC 芯片設(shè)計(jì)公司創(chuàng)意電子的前 CEO 石克強(qiáng)說：“所有半導(dǎo)體廠商都發(fā)現(xiàn)，沒有辦法全靠自己的力量做出一顆單晶片，這強(qiáng)迫大家合作，或做更精密的分工?！?/p>
臺積電作為產(chǎn)業(yè)鏈中晶圓制造的一環(huán)，早在 1994 年，就對上游的光罩（光掩模）、下游的封測和存儲芯片領(lǐng)域都進(jìn)行了布局。
根據(jù)臺積電 1994 年年報(bào)，臺積電對臺灣光罩、鑫成科技和世界先進(jìn)等中國臺灣半導(dǎo)體材料、封測和存儲企業(yè)進(jìn)行了投資，并向中國臺灣存儲芯片廠旺宏電子提供儀器設(shè)備，使旺宏電子為臺積電生產(chǎn)晶圓產(chǎn)品。
▲ 臺灣光罩
據(jù)悉，臺灣光罩成立于 1988 年 12 月，是中國臺灣成立最早、規(guī)模最大的專業(yè)光罩廠。臺灣光罩還承接了臺灣工研院電子所的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)基礎(chǔ)，能夠生產(chǎn) 0.18/0.15/0.11 以及 0.09 微米的光罩。
鑫成科技成立于 1993 年 2 月，主營業(yè)務(wù)為封裝測試服務(wù)，投資方包括臺積電、旺宏電子等，最早董事長由旺宏電子原董事長胡定華擔(dān)任，總經(jīng)理由原臺積電產(chǎn)品測試負(fù)責(zé)人劉澄浪出任。
1997 年后，鑫成科技與力晶半導(dǎo)體成立了測試廠力成科技、測試設(shè)備企業(yè)鑫測科技，形成了一整個(gè)封測集團(tuán)。不過，由于經(jīng)營不善，鑫成科技最終由矽品集團(tuán)接手收購。
世界先進(jìn)成立于 1994 年 12 月，其前身是臺灣工研院次微米制程技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，獲得了臺積電等 13 家企業(yè)的投資，成立后專注于 DRAM 和存儲芯片的開發(fā)、生產(chǎn)。1999 年，世界先進(jìn)在臺積電的幫助下，逐漸進(jìn)入晶圓代工領(lǐng)域，2004 年 7 月世界先進(jìn)正式結(jié)束 DRAM 業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)型成為晶圓代工企業(yè)。
雖然臺積電對上下游產(chǎn)業(yè)鏈都進(jìn)行了投資，但整體看來，截至 2004 年其半導(dǎo)體設(shè)備和材料供應(yīng)商大多仍為日、韓和歐美企業(yè)。
▲ 2004 年臺積電半導(dǎo)體材料供應(yīng)商，大多為歐美日韓等外國企業(yè)（圖片來源：臺積電 2004 年年度報(bào)告）
和臺積電類似，三星電子的半導(dǎo)體設(shè)備、材料供應(yīng)商也多為日本信越化學(xué)、日本勝高、荷蘭 ASML、美國應(yīng)用材料等全球產(chǎn)業(yè)鏈玩家。不同的是，三星電子曾遭遇過半導(dǎo)體設(shè)備 / 材料短缺和制裁，因此其更重視本土化的供應(yīng)鏈。
▲ 三星電子半導(dǎo)體設(shè)備、材料投資情況（截至 2021 年 12 月 31 日）
由于無法得到足夠的材料和設(shè)備產(chǎn)能，三星電子在剛剛進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)時(shí)，和日本廠商合資成立了半導(dǎo)體設(shè)備公司 KDNS。
2005 年，三星電子創(chuàng)辦晶圓代工業(yè)務(wù)，開始了和行業(yè)龍頭臺積電競爭。同年，KDNS 更名為 SEMES，成為了三星電子的全資子公司。2021 年，SEMES 營收為 3.12 萬億韓元（約合 24.86 億美元），全球半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)排名第九，為韓國第一。
▲ SEMES 的半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)品包括清洗、測試、封裝、刻蝕、光刻等工序環(huán)節(jié)
2019 年對三星電子乃至整個(gè)韓國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)十分重要。該年，日本對韓國實(shí)行了半導(dǎo)體材料禁令，禁止了光刻膠、氟化氫刻蝕氣體和氟化聚酰亞胺三種半導(dǎo)體材料向韓國的出口。
這三種材料都是日本企業(yè)占據(jù)絕對壟斷地位，且具有較高技術(shù)壁壘的關(guān)鍵半導(dǎo)體材料。為了解除這種制裁，三星電子副會長李在镕曾飛抵日本與上游材料廠商進(jìn)行溝通。
為了應(yīng)對日本的材料禁令，韓國宣布了 65 億美元的投資計(jì)劃，幫助韓國半導(dǎo)體材料供應(yīng)商成長。三星電子一方面選用中國大陸地區(qū)、中國臺灣地區(qū)和比利時(shí)等地區(qū)的供應(yīng)商進(jìn)行替代，另一方面也開始培育本土供應(yīng)商。
日本實(shí)施半導(dǎo)體材料禁令后的 2020 年和 2021 年，三星電子一連投資了 9 家半導(dǎo)體設(shè)備、材料供應(yīng)商，并將這些企業(yè)的投資列為“Management Participation（參與管理）”，而非“Simple Investment（純粹的投資）”。
在三星電子的投資和支持下，這些半導(dǎo)體設(shè)備、材料企業(yè)不僅大多上市，也成為了韓國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)突圍日本材料封鎖的生力軍。
以韓國 Soulbrain 為例，該公司成立于 1986 年，經(jīng)營范圍包括半導(dǎo)體、顯示、電池等多個(gè)領(lǐng)域的化學(xué)材料。在日本發(fā)起半導(dǎo)體材料制裁后，Soulbrain 在韓國忠清南道公州市建立了新的氟化氫工廠，將其氟化氫溶液產(chǎn)能提升了一倍，約能滿足韓國半導(dǎo)體企業(yè)所需的 2/3。如今，Soulbrain 已成為三星電子等韓國芯片制造企業(yè)的核心供應(yīng)商。
韓國貿(mào)易、工業(yè)和能源部官員稱，這是韓國自日本對其制裁以來，首次實(shí)現(xiàn)本土化的材料。
除了自己投資半導(dǎo)體設(shè)備和材料企業(yè)，三星電子也在接受更多韓國本土企業(yè)成為自己的供應(yīng)商。據(jù)報(bào)道，韓國的半導(dǎo)體激光設(shè)備供應(yīng)商 EO Technics、陶瓷材料供應(yīng)商 Cinos、化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)（LPCVD）供應(yīng)商 Eugene Technology 和等離子設(shè)備供應(yīng)商 PSK 等已開始合作，為三星電子的晶圓廠生產(chǎn)本土半導(dǎo)體設(shè)備。
EO Technics 首席執(zhí)行官 Sung Kyu-dong 稱，其員工為三星電子開發(fā)激光設(shè)備而感到自豪。
如今，日本半導(dǎo)體供應(yīng)商已通過在韓國設(shè)廠等方式繞過了日本對韓國半導(dǎo)體材料的制裁，但三星投資的本土半導(dǎo)體設(shè)備和材料子公司的發(fā)展思路也在變化。
以三星最早的半導(dǎo)體設(shè)備子公司 SEMES 為例，其目標(biāo)從此前保障三星的半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)，變?yōu)榱艘詰?yīng)用材料和東京電子為目標(biāo)，通過自主的半導(dǎo)體設(shè)備加強(qiáng)三星自己的芯片制造競爭力。
SEMES CEO 康昌進(jìn)曾接受采訪稱，希望 SEMES 成為像應(yīng)用材料、泛林半導(dǎo)體、東京電子和 ASML 那樣的半導(dǎo)體設(shè)備巨頭。他說：“每一次半導(dǎo)體技術(shù)更替，投資成本都會成倍增加。正因?yàn)橛羞@種風(fēng)險(xiǎn)，SEMES 才能大膽挑戰(zhàn)應(yīng)用材料和東京電子不愿開發(fā)的新概念設(shè)備?！?/p>
▲ SEMES CEO 康昌進(jìn)
SEMES 如果研發(fā)出了更加先進(jìn)的半導(dǎo)體設(shè)備，將幫助三星電子在和臺積電的競爭中取得優(yōu)勢。
和三星相比，臺積電則較少面臨過上游半導(dǎo)體設(shè)備和材料廠商的制裁，其培育的本土供應(yīng)鏈企業(yè)更多出于效率和成本考慮。
臺積電的采購類別大致可分為設(shè)備、零部件、原料、廠務(wù)和自動化產(chǎn)品六類。在中國臺灣地區(qū)，其各廠區(qū)采購由臺積電新竹總部統(tǒng)一負(fù)責(zé)；臺積電在中國大陸和美國地區(qū)的子公司則分別有獨(dú)立的采購組織。
為了強(qiáng)化與供應(yīng)商之間的關(guān)系，臺積電一直在推動本土化采購，以提升供應(yīng)彈性、縮短新產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間、減少不必要成本，并降低碳排放并為當(dāng)?shù)貏?chuàng)造更多就業(yè)機(jī)會。其官網(wǎng)提到許多關(guān)鍵供應(yīng)商自 2004 年就響應(yīng)臺積電號召，陸續(xù)來到中國臺灣生產(chǎn)。
從 2004 年到 2021 年，臺積電供應(yīng)企業(yè)最大的變化，是出現(xiàn)了由林德集團(tuán)、日本勝高等國外供應(yīng)商所設(shè)立的本土分公司以及合資公司，且供應(yīng)商數(shù)量大大提升，這提升了臺積電供應(yīng)鏈的多元化和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。
2004 年，臺積電的硅晶圓、化學(xué)材料、光阻和特殊氣體供應(yīng)商共 14 家，其中只有 Tai-Young High Tech 為日本三菱化學(xué)株式會社在中國臺灣設(shè)立的企業(yè)，其余均為外國企業(yè)；2021 年，臺積電則披露了 34 家供應(yīng)商，其中包括環(huán)球晶圓、廣明實(shí)業(yè)、勝一化工、華立企業(yè) 4 家中國臺灣企業(yè)和臺塑勝高、聯(lián)華林德氣體公司、茂泰利科技等外企在臺合資設(shè)立企業(yè)。
▲ 臺積電供應(yīng)商情況（截至 2021 年 12 月 31 日）
此外，臺積電年報(bào)顯示，其制程用化學(xué)原料、黃光制程材料、研磨液 / 研磨墊 / 鉆石碟三大領(lǐng)域的供應(yīng)商大多將生產(chǎn)基地建在了臺積電晶圓廠的附近。
而為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，臺積電還建立了跨部門的供應(yīng)商輔導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)駐供應(yīng)商產(chǎn)線，從進(jìn)料、生產(chǎn)、填充和檢測四個(gè)流程與供應(yīng)商進(jìn)行合作。
半導(dǎo)體設(shè)備和材料是晶圓制造企業(yè)提升產(chǎn)能和良率的關(guān)鍵，如果有關(guān)鍵的設(shè)備和材料出現(xiàn)短缺，就會影響和拖累晶圓制造企業(yè)的工藝制程研發(fā)和產(chǎn)能擴(kuò)張。
因此對臺積電和三星這樣的晶圓制造龍頭來說，其對上游半導(dǎo)體材料和設(shè)備的布局必然基于公司發(fā)展的戰(zhàn)略和其在供應(yīng)鏈中的地位。
臺積電是晶圓制造龍頭，在供應(yīng)鏈中話語權(quán)較大，要求上游廠商圍繞其廠房進(jìn)行布局，實(shí)現(xiàn)效率和成本的最優(yōu)；三星則在發(fā)展初期以保障供應(yīng)為目的進(jìn)行布局，之后又因日本半導(dǎo)體材料制裁而強(qiáng)調(diào)本土供應(yīng)，并為了獲得對臺積電的優(yōu)勢，加大旗下半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)的投資，掌握獨(dú)特的供應(yīng)優(yōu)勢。
值得注意的是，盡管兩大晶圓制造巨頭都強(qiáng)調(diào)本土供應(yīng)鏈，但并沒有放棄全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈，而是通過借助全球半導(dǎo)體材料、設(shè)備企業(yè)，帶動本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)自己的戰(zhàn)略目標(biāo)，這值得國產(chǎn)半導(dǎo)體行業(yè)借鑒。
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