台積電為何能扳倒英特爾、挑戰500元?劉德音蟄伏五年的密謀

台積電為何能扳倒英特爾、挑戰500元?劉德音蟄伏五年的密謀
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台積電在劉德音出任董事長之後,不斷加大資本支出,推動新廠建設案,總投資規模超過1兆元台幣,如果他五年前的預言和布局一一實現,台積電將成為全世界處理器的製造之王。

文:林宏達、林宗輝

7月24日,一場遠在美國的法說會,宣告台積電在高速運算時代的大機會正式到來。這一天,英特爾執行長史旺(Bob Swan)透露兩個重要的訊息:「我們七奈米的處理器生產時程,會比原先預期的晚六個月。」他接著解釋,為了維持「英特爾產品在市場上的領導地位,將會在自家晶圓廠之外,採用其他晶圓代工廠產能生產先進產品」。法說會後,英特爾27日立即開除從高通挖角來的首席工程師。

27日,這個消息讓台積電的股價如觸電般狂飆,台積電股價從每股386元跳上424元,直接漲停鎖死。同一時間,一直追趕英特爾的美國處理器大廠AMD(超微)股價漲幅更為驚人;7月23日,AMD股價為59.5美元,到7月30日,AMD股價站上78.2美元,七天內市值暴漲三成。

製程能力超越英特爾,五奈米強勁成長推進三奈米

為什麼會這樣?以營收計算,英特爾依然是全球半導體龍頭。英特爾去年營收高達2兆元台幣(下同),是台積電的2倍;獲利約6900億元,比台積電高出2500億元。英特爾依然是全球處理器之王,去年在終端和資料中心事業的營業額,則達1兆8000億元。


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然而,英特爾執行長這一次的發言,被投資法人視為台積電製程能力超越英特爾的明確訊號。英特爾先進製程進度一再出問題,10奈米製程原本預計2016年推出,卻到2019年才問世;今年初,英特爾財務長更公開承認,10奈米的產能表現不如預期,無法大幅貢獻獲利。

反觀,台積電先進製程不斷推進。儘管外界不斷質疑摩爾定律已到盡頭,新製程愈來愈難做,但在今年7月16日,台積電總裁魏哲家在法說會上卻明確表示:「今年下半年五奈米製程將強勁成長,全年將貢獻8%的業績。四奈米為五奈米世代製程技術延伸,預計2022年量產;三奈米製程開發符合進度,將於2022年下半年量產。」

大摩最新報告更指出,從去年底,台積電推出七奈米「強效版」製程後,台積電在製造能力上已開始超越英特爾,在同樣面積裡,能生產出更多電晶體。台積電的七奈米性能相當於英特爾的10奈米,但當2022年英特爾七奈米量產時,台積電已進入三奈米時代。英國《金融時報》評論:「這標誌著英特爾長期領導地位的結束。」

最直接的證據是英特爾競爭對手的市占率數字。過去,AMD市場表現落後英特爾,2018年1月AMD一股只值11美元;但這一年,AMD委託台積電製造CPU和繪圖晶片後,AMD不斷用效能挑戰英特爾,市占率節節高升,市值更在兩年內翻升八倍!


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台積電和英特爾的市值走勢也是如此。2000年時,PC是高科技世界的中心,當時,英特爾的市值可以買下六家台積電;但2001年台積電和ARM(安謀)合作,發展製造超省電處理器的能力,緊緊抓住手機晶片的製造商機,英特爾在手機晶片市場一直難以發展。現在台積電的製程已足以生產最先進的處理器晶片,跨進最重要的雲端、處理器、AI等高性能運算市場,有機會讓台積電再創高峰。

僅是英特爾,去年靠終端產品和資料中心,就做了1兆8000億元台幣的生意,毛利率也和台積電相當;如果英特爾擴大對台積電釋單,即使只釋出5%,恐怕都是百億元起跳的大訂單。

台積電原本做的是運算能力較慢的手機晶片,為何能讓最頂尖的兩家處理器公司,都找台積電製造高效能晶片?其實,背後是台積電一項長達數年的祕密布局。

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AMD執行長蘇姿豐與台積電合作後,市占率節節高升

2016年5月,劉德音在台積電技術論壇上指出,未來台積電將致力發展四個新產品平台,包括行動運算、高效能運算、汽車電子和物聯網平台。「這是台積電看到未來成長最快的市場區塊。」劉德音明確指出,高效能運算的需求,到2020年就會爆發。說實話,當時沒人把劉德音的預測當一回事。

四個新產品平台將發酵,劉德音靠三項祕密武器衝上顛峰

一位業界人士觀察,台積電當時已經推算出兩件事:第一,沿著台積電製程演進的速度推斷,到2019~2020年實力足以進入處理器市場;第二,AI等趨勢出現,高效能運算晶片是高價又有規模的大市場。

「這幾年,處理器市場百花齊放,」這位業界人士解釋,過去的處理器是「一顆晶片處理所有事」,但AI出現後,「有專門處理語音的翻譯晶片,專門做人臉辨識的影像識別晶片」。同一時間,高科技公司也都想發展自己的AI晶片或處理器,谷歌有自己的AI晶片,蘋果今年也宣布推出Apple Silicon,要把蘋果電腦裡的英特爾處理器換掉。輝達更因為發展AI晶片,四年內股價從22美元翻漲到420美元。

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中國也想發展自己的處理器,最有名的當屬華為旗下海思。去年,海思就推出七奈米鯤鵬伺服器晶片;如今即使海思被禁,中國還有飛騰信息等公司,持續投資中國自有的處理器晶片。

鎖定高效能運算市場,劉德音過去幾年培養出三項祕密武器,從省電的手機處理器跨入高效能晶片的大市場。

「台積電從2012年開始,就培養自己的處理器團隊。」一位業界人士觀察,劉德音過去對研發著力甚深,在他支持下,台積電培養出全台灣數一數二的設計團隊,「人數約有2、3千人,而且這些人流動性不高,許多人一待就是10幾年」。

台積電有能力設計出世界一流的IC參考設計,但這些設計,都留在自家供客戶選擇使用,不跟客戶競爭。業界人士觀察:「台積電做這麼多年的晶圓代工,光是電源管理用的IP,就有非常多的選擇。」這些設計早已經過台積電內部千百次的試煉,只要客戶點頭,馬上就能上線生產。「三星IP不夠多,要什麼沒什麼,很多都必須外購。」他分析,IP正是台積電看不見的祕密武器。

  • 關鍵1:獨家IP,拿下AMD訂單的決勝武器之一

業界人士透露,台積電拿下AMD訂單的關鍵,就與一個處理器專用的設計有關,「以前AMD的單一核心,與英特爾相比,效能始終無法超越」。過去要設計多核處理器是非常複雜的技術,但台積電團隊設計出一種全新的設計,「讓晶片上資料交換的速度能達到全世界最快,而且只送不賣!」有了這個設計之後,AMD可以在短時間內把處理器核心從四核發展成八核,甚至64核。「這個過程裡,祥碩的團隊也有貢獻。」他透露。

從此,AMD改變策略,核心數愈多,與競爭對手的性價比拉得愈高。同時,由於台積電能在同樣面積裡創造出更大的運算能力,AMD開始猛攻高階市場。「AMD為了讓台積電能順利代工,也與台積電簽下授權協議。」過去台積電曾為英特爾生產X86手機處理器,但跟AMD的合作,才讓台積電正式跨入高性能X86架構PC和伺服器處理器市場。

「生產一顆處理器,從設計開始,大約需要一年半時間。」他觀察,從劉德音2016年端出高效運算平台後,「台積電派了一組人與AMD一起設計處理器」,2018年,AMD把所有處理器訂單都交給台積電生產。他研判,這次英特爾CEO宣布委外製造,台積電團隊應已與英特爾開始合作。

▲台Photo Credit: 財訊/陳俊松攝
積電南科廠將成三奈米重鎮

業界人士觀察,AMD和台積電合作,今年下半年會端出殺手級的產品,「沒有意外的話,今年下半年AMD會推出第一顆3D封裝IC」。過去,英特爾在伺服器市場的市占率超過95%,但現在已有人預測,未來AMD和英特爾在伺服器市場的市占率,將達到3:7。

這幾年,外界多把焦點放在台積電微縮製程的發展上,但是先進封裝才是台積電另一個重要的武器。以前一片主機板上,處理器要處理資料,必須透過主機板上的線路,到記憶體裡拿資料,不管處理器跑得再快,主機板上資料傳輸的速度,最快也只有每秒十G;處理器跑得再快,沒有資料,也只能空轉。

  • 關鍵2:先進封裝技術,業界人士:效能提升「會非常恐怖!」

但是,台積電先進封裝技術,能把記憶體和處理器放進同一顆晶片裡。台積電負責先進封裝專家曾在論壇上表示,在同一顆晶片裡,記憶體和處理器之間資料交換的速度,傳輸速度可以增加10倍以上。業界人士觀察,AMD要推出的新處理器,就會把記憶體和處理器包進同一顆晶片,「效能提升會非常恐怖!」


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他說,台積電與弘塑等設備商合作開發3D封裝用的新材料,在晶片上層再疊一層晶片,中間用特製的奈米雙晶銅材料貫穿。「再過三年,台積電就有能力把PC主機板上的晶片,Type C、HDMI相關的晶片都放進來。」他分析,一旦解決散熱的問題,未來一塊晶片,就能完成現在一台PC才能做的工作。

另一個值得注意的是,台積電原本擅長生產的ARM處理器,被認為運算效能無法與英特爾競爭,但這幾年,台積電和ARM合作後,已經可以和英特爾匹敵。

美國媒體觀察,台積電代工生產的蘋果手機處理器晶片就是採用ARM的技術,「A10就比前一代效能增加四成」,接下來,從A10到A14,每一代效能都穩定成長。根據《MacWorld》的報導,台積電今年用五奈米打造的A14處理器,效能已經足以取代部分筆電處理器。

  • 關鍵3:手機處理器,具直接挑戰PC處理器能力

「ARM早已稱霸手機,只剩下PC和伺服器的市場還沒吃下來。」業界人士觀察,ARM和台積電聯手研發新技術,台積電透過微縮製程增加運算能力,ARM透過修改指令集,增加運算效率。今年,日本的富岳電腦就是用ARM晶片,拿下全球超級電腦運算力第一的寶座。

對蘋果來說,iPhone晶片效能達到PC水平後,蘋果就可以用自己設計的處理器取代英特爾處理器,不但成本更便宜,還能用同一套作業系統和服務,通吃PC和手機,蘋果的營收跟著水漲船高。


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外資目標價上看5字頭,高效能運算商機將大爆發

這也能解釋,為什麼台積電在劉德音出任董事長之後,不斷加大資本支出,推動新廠建設案,總投資規模超過1兆元台幣。因為今年底Apple Silicon訂單將湧進,AMD也會追加訂單,明年到後年還有英特爾的高階訂單需求,這些晶片要的全是最先進的製程,台積電的投資手筆,反映對接下來的需求相當樂觀。

現在,是台積電在雲端和高效能運算商機爆發的前夕,投資人要關注台積電是否真能按照時程推進製造技術,拉開與英特爾的差距;如果一一實現,台積電將成為全世界處理器製造之王。現在,外資對台積電的目標價,幾乎全是4字頭起跳,最高喊到530元;高效能晶片時代,台積電的未來會很不一樣。

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責任編輯:丁肇九
核稿編輯:翁世航