为什么最近芯片大缺货台湾的半导体

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相信大家都知道最近全球半导体热，整个车用芯片全球大缺货，很多做投资的朋友都很想知道到底什么是半导体，什么是芯片，为什么最近芯片大缺货。台湾的半导体产业到底是什么样的地位？今天我就来谈一谈。什么是芯片？我们先来谈一谈这个芯片。首先所有的电子产品都是用印刷电路板做的，那么在印刷电路板上，有一颗一颗长得很像蜈蚣的东西，我们就称为集成电路。那么这个集成电路，如果你把它拆开来，里面就是有一颗一颗正方形的芯片，这个芯片就是比如台积电这种我们称之为代工厂做的最主要的产品。所以，科学家和工程师就慢慢地把这些芯片越做越小，小到一定的程度，我们的手机就可以慢慢地缩小，越来越小，全球的半导体产业就是利用这样的方式，慢慢发展起来，当然也包括台湾的半导体产业。集成电路到底跟半导体有什么关系？到底什么又是半导体？所有的芯片，我们刚刚讲的，这个材料用的都是半导体，就是所谓的硅，我想大家都应该听过这个硅晶圆。硅晶圆这个导电性刚好是中等，可以导电，也可以不导电。那么所有的处理器，我们举个简单的例子，处理器里面它就是要做0和1的运算，我想大家应该都听过，我们的电脑就是用0和1来运算的，但是这个晶片上就必须用断电代表0，用导电代表1，那你要让一个元件能够控制断电跟导电，所以你就不能用导体，也不能用绝缘体，就只能用半导体。所谓的半导体，就是你很容易让它导电，也很容易让它不导电，所以所有的集成电路，包括这个半导体工业，用的就是这样的材料。像这些半导体芯片都是应用在什么地方？半导体芯片的应用其实非常广，你看像我们日常生活用的手机，我们每个人都有对不对，还有电视，电冰箱，空调，甚至我们的汽车，甚至这个大型的譬如说工业的发电装备，输送电的设备，这些通通都需要半导体芯片元件，所以简单地说，我们日常生活都需要用到这样的东西。台湾的整个半导体上中下游是怎么分工的？台积电又在里面扮演一个什么样的角色？整个半导体产业，主要上游就是IC设计，那么我们刚刚讲到的这个芯片，要做芯片，基本就是一定要先画设计图，所以画设计图就是IC设计，台湾的代表性公司就是联发科，这就这就是IC设计。第二个就是中游，IC制造，代表性公司就是台积电，这是全球知名的公司，现在工艺制程领先全世界，他们把这个设计图制作在硅晶圆上面，这个是中游。下游就是封装跟测试，IC封测，基本上芯片做好了，接下来就是用塑料壳把它包起来，包起来之后还要再做一些基本的测试，确定这个芯片是正常的。这就是半导体产业的上中下游。根据统计，全球每两个芯片就有一个来自台湾，所以可以知道整个台湾的半导体产业在全球的重要性。所以半导体产业不只有台积电，其实整个上中下游，在台湾已经基本变成一个产业链。除了熟知的台积电，台湾的联发科具体在做什么？联发科就是属于上游的IC设计，我们刚刚说要做这些芯片，要先画设计图，联发科就是做这些跟通讯相关的芯片，所以我们的手机里面，有这些所谓的基频芯片，这个应用处理器，也就是执行操作系统跟我们的App的处理器。除了这些之外，还有这个WIFI，蓝牙这种物联网无线通信相关的芯片，还有多媒体的芯片，这些的设计主要就是联发科的专长。联发科的芯片应用详解详细一点讲，通信芯片其实应用非常广。我举个例子，我们的手机要把我们的声音转成电磁波，再丢到基站，这就需要一个通信芯片。通信芯片，又分成射频跟基频。我简单解释一下，基频的芯片就是类似处理器，就是做数字运算的，我们刚刚说的0和1的加减乘除计算，计算完之后再把它转成电磁波，这个电磁波采用的这个所谓射频芯片，这是另外一些公司在做的，最后再把电磁波送到基站去。所以手机里面一定有一个基频的芯片。还有一个就是刚刚提到的应用处理器，主要是帮我们手机处理执行操作系统，还有在用的App。另外联发科的芯片还有多媒体的芯片，我们常常用到的一些数码相机，或者是摄像机，或者是监控系统，里面都需要做多媒体影像的处理，联发科也有相应的芯片。再来就是物联网，我们刚刚讲到WIFI跟蓝牙对不对，这个东西现在日常生活应用非常多，所以这些都是联发科的产品。所以芯片的应用很广很广。为什么近期芯片会大缺货？就是因为它应用太广了。近期缺货我觉得有两方面的原因。第一个就是因为中美贸易战，中国的厂商就怕美国哪一天又突然耍什么手段，东西买不到，所以就急着下单。第二个重点就是因为疫情的关系。最近疫情又起来了，疫情会造成销售通道的问题，包括货运，船运，航运可能会有延误，所以客户就会害怕，就要大量的下单。特别是这个电子产品，有个特殊的特性，一个手机的印刷电路板上面有非常多的集成电路对不对，这么多的集成电路，只要少一颗，生产线就得停下来。你想想看生产线在打件的时候，它的印刷电路板一次就要全部上去，就为了一颗小小的，哪怕是几毛钱的集成电路或者元件没有，那很抱歉这个生产线就得停下来。所以你想想看，如果你是采购，你是不是会害怕被老板骂，所以你就会拼命下单。所以我想就是这两个主要的原因造成最近半导体大缺货。台积电是怎么兴起的？为什么这家公司可以在全球成为这么有影响力的公司？台积电实际上营运模式比较特殊，因为早期半导体产业是一条龙，公司必须要自己设计、自己制造、自己封装、自己测试、自己卖，这个最有名的例子就是Intel，他早期就是这种垂直型整合公司，可是这样会造成一个问题，因为半导体的制造非常消耗资本，投资一个晶圆厂要约亿人民币，光是想你要做一个芯片，你得先准备亿的现金，这个哪家公司做得到？所以那时候张忠谋就提出一个想法，能不能专门把晶圆厂独立出来，那么专门成立一个公司来做晶圆制造。结果这样的想法一开始并没有受到重视，Intel甚至不愿意投资台积电，可是这样的想法其实是对的，后来台积电开始专业做晶圆代工之后，才出现很多IC设计公司，资本额不用很大，而且他只要负责画设计图，设计图画好之后，就可以交给台积电来做专业的代工，他就不需要这么大的资本额，所以经过20年的变化，慢慢地晶圆代工变成一个是大家认为正确的模式，后来才会弄成三星也跑来做这个，还有其他的晶圆厂，包括像联电，力积电，这些公司纷纷都跳到这个领域。所以是因为张忠谋这么有远见，全力地投入才有今天的成绩。那台积电现在制作的东西，到底什么是先进制程？为什么先进制程那么重要？硅晶圆上面是一个一个的芯片，那么这个芯片上面，最重要的元件就是晶体管，晶体管就是开跟关，0跟1，这个元件做得越小，芯片就越小，那么芯片越小，你包装起来的集成电路就越小，集成电路越小，手机就可以越小，所以整个先进制程发展方向，过去多年来就是越小越好。那怎么样做小？基本上就要用各种不同的技术，这个就是目前各家晶圆代工厂大家在打拼的方向，目前看起来台积电是领先其他竞争对手大概两年到三年以上的距离，造成全世界先进制程的订单很多最后落到台积电的手上，所以台积电才会有所谓5nm、3nm，nm纳米就是指非常非常微小的尺寸。除了探讨到刚刚的先进制程，我们再来看看什么是先进封装？集成电路做完之后，要用一个壳包起来，这个就是所谓的封装，可是早期的封装就是用塑胶壳把芯片包起来，那包起来的目的当然只是为了要保护它，但是慢慢地发现，如果用传统的包装，其实体积还太大，那现在因为微小的制程，已经做到很极限了，要再缩小也不容易，所以整个业界就把方向转到利用微小的方法去堆叠芯片，把这个堆叠起来的芯片体积可以缩小，换句话说我制程缩小之外，封装也要缩小，那这个封装缩小的技术没有那么简单，所以传统的封装厂就不容易做，所以，台积电最后跳下来做封装，我们就称为先进封装，所以未来十年大概就是看先进制程跟先进封装。而这样的东西其实都是掌握在台积电或者其他类似的竞争对手的手里。台积电现在有没有其他的竞争对手？讲到竞争对手，那当然就是三星了。张忠谋也说三星是最可敬的对手，主要是因为在韩国他们的人力成本、建厂成本跟台湾比较像，他真的是比较大的竞争对手，但是另外一个竞争对手就是Intel，为什么张忠谋觉得Intel没有那么大的压力，我觉得主要是因为把工厂盖在美国，这些工程师相关的人，成本一定都比台湾高，所以以竞争力而言的话，当然三星给台积电的压力会更大，Intel相对就小一些。台湾的整个半导体产业在全球很有影响力的公司除了台积电之外还有联发科，那联发科还有其他竞争对手吗？那就是鼎鼎大名的高通了，高通也是，三星也是，这边我稍微介绍一下，高通他其实就是专门做通信芯片的厂商，所以一直以来高通都是领先其他的，一直都是市场上的领先者，可是这几年悄悄地发生了变化，主要是因为中美的贸易战，造成了华为被限制，那么华为被限制之后，高通就没有办法卖芯片给华为，所以华为的手机业绩一下子就掉下来，几乎为0了，那么空出来的市场要怎么办？就必须有其他厂商来补，所以去年这些OPPO，VIVO，这些二线的手机品牌就趁势崛起，而这些公司用的芯片都是联发科的。所以其实联发科是捡到枪了，忽然业绩就窜红，去年最后的统计，联发科已经取代高通，市占率已经超过高通。那另外一个竞争对手就是三星，三星很特别，他自己做芯片，自己也做手机，所以他本身有点尴尬。但是不管怎么说，他的芯片确实也有厂商在用，不过三星的手机这两年其实状况并没有像他以前这么辉煌，所以相较之下，一般人都还是认为联发科在未来这几年的业绩还是能持续维持不错。那台湾除了台积电和联发科，到底还有哪些相关的厂商和公司，是比较有优势的？台湾的半导体行业基本上已经形成完整的产业链。我们一个一个来。首先就是上游的IC设计公司。我们之前讲的是联发科，主要是做通信芯片和多媒体芯片。那除了联发科之外，其实还有别的公司。比如说瑞昱，瑞昱也在做通讯芯片，只不过他比较不偏重在手机，他主要是偏重在一些网络的网通设备方面的芯片，比如说我们在家里面用的这些WIFI，还有这些物联网的芯片，还有以太网络这种有线网络这种芯片，瑞昱都有做。我们大学的时候，说去电脑城攒机，组装一台电脑，我们经常会买到一种网卡，就是螃蟹卡，就是瑞昱的产品，非常有名。再来我们看看联詠，我们所有的面板，都需要一些驱动IC，驱动的集成电路，驱动这个面板运作，那这个用量非常的大，所以联詠这样的公司也是做IC设计，但他做的这种芯片不是直接卖给手机，他用是可能是另一个产业上面。还有一家公司叫义隆电，义隆电是做微控制器的芯片，什么是微控制器，基本上就是很简单的功能，我们就会用一颗比较简单的处理器来做基本控制。我举个例子，大家一定都用过遥控器，或者游戏机，上面有一堆的按键按钮，这些按键实际上都需要用一个微控制器来控制，你按A这个按键是什么意思，你按B这个按键是什么功能，就是遥控器的大脑。那再来就是这个触控面板，我们现在用手机都是用触控面板，同样的道理，你也需要一颗芯片来确认你手机到底按在什么地方，这种芯片，义隆电就有在做。触控面板用量这么大，所以可想而知义隆电这种小的处理器需求量也很大。其他，如果以制造来看，制造的上游，讲的就是做硅晶圆的厂商。硅晶圆基本上是用长晶的方法，长出一根晶棒之后再切片，这个我们称之为晶圆。那么长晶圆的这个最有名的公司就叫环球晶和中美晶。不要小看环球晶哦，台积电要能做出最先进的集成电路，必须要靠他上游的供应商，也就是这个环球晶提供他品质非常好的晶圆。台积电买进来晶圆之后，才能在这个晶圆上面长出品质非常好的晶体管，所以环球晶、中美晶也是很重要的公司。除了这些重要的晶圆公司，还有其他的吗？之前我们都在说台积电，可是实际上晶圆代工或者说晶圆厂，并不是只有台积电。我随便举几个例子。比如说联电，联电实际上做的跟台积电是类似的，就是在晶圆表面制作晶体管，唯一差别是，台积电是朝向先进制程的方向，也就是要把晶体管做到越小越好，目前已经可以做到5nm了对不对，甚至明后年就马上有3nm和2nm的持续推进。但是联电，他把重点放在成熟的制程，主要是14和28纳米以上的制程。成熟制程很多人误以为那是不是那就没有什么竞争力了，比较没有用了？其实也不是，因为我们的集成电路有非常多的种类，并不是全部都要先进制程。我举个例子，比如我们手机的处理器芯片，他非常的复杂，所以需要非常高阶的制程，像数据中心里面的服务器，他需要运算量非常强的处理器，这个也要先进制程。可是有一些其他的集成电路，比如说模拟集成电路，处理我们的信号放大，调变这一类的，我们其实用的都是比较成熟的制程就可以了。而且这个用量不小，每一支手机都要处理声音的信号，需要处理图像的信号，这种模拟电路，实际上旧的制程就可以满足。还有手机里面还有许多跟电源相关的芯片。什么意思？我要把手机的电量抽出来，3.3伏特，3伏特左右，转成1伏特或者1.2伏特，给处理器，给其他芯片用，这种我们一般称之为电源管理集成电路，就是所谓的PMIC，所以这些用成熟的制程就可以。除此之外，有一家叫稳懋，稳懋在做的是处理电磁波的芯片，这个通常不是用硅，通常是用砷化镓，这是另外一个不同的领域，他也是做晶圆代工，所以其实晶圆代工的范围非常的广。再来，还有下游。就是IC封测。举个例子，比如说中华精测，专门做测试相关的探针卡，在测试晶片上用的。还有颀邦，颀邦是做封装的公司。还有精材，精材是台积电投资的子公司，是做CMOSImageSensor，就是图像传感器封装的公司。所以，你会发现，从上游的设计，到中游的制造，到下游的封装测试，其实台湾的半导体产业是一条龙。好了，今天就说到这。下一期，我们来说说英特尔为要高价收购Sifive公司？RISC-V又是什么东西？

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