【BMI中国-兴远咨询】商业模式进化 | 人工智能的绝对引擎——台积电

2024-07-18 19:00 兴远咨询

台积电商业模式特征:
随着英伟达短暂登顶全球市值第一,英伟达被业界定义为AI挖金热当中售卖铲子的公司,无论哪家企业最后能在AI世界真正挖到金,英伟达都能成为这个时代最有价值的公司。而无论是英伟达、AMD等提供AI铲子的公司,背后都有一个来自东方的代工厂——台积电。
虽然代工厂一直被认为是只有堆人力的血汗工厂,但是台积电却能成为现在AI芯片98%的代工,且一旦台积电由于不可抗力的原因临时停工,那么整个AI业界都可能因此放慢前进的脚步。
本文介绍台积电商业模式的特点,本文原创,资料来源官网、网上以及研究报告,引用时注明出处。本文约5700字左右。

一、台积电背景介绍

台湾积体电路制造股份有限公司,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,2023年营收2.2万亿新台币,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华人民共和国台湾省的新竹科学园区。

台积电(TSMC)编年史关键时间点

1.1987年:台积电在台湾新竹成立,创始人为当年55岁的张忠谋。

2.1990年:开始量产芯片,成为全球首家专业晶圆代工企业。

3.1994年:在台湾证券交易所上市。

4.1997年:在纽约证券交易所上市,成为国际化企业。

5.2000年:推出0.13微米制程技术,跻身全球顶尖芯片制造商行列。

6.2004年:90纳米制程技术量产,保持技术领先地位。

7.2011年:28纳米制程技术量产,奠定在先进制程的领导地位。

8.2015年:16纳米FinFET制程技术量产,进一步巩固技术优势。

9.2018年:7纳米制程技术量产,继续引领半导体制造技术。

10.2020年:5纳米制程技术量产,保持全球领先地位。

11.2022年:3纳米制程技术量产,进一步扩大技术优势。

12.2024年:AI晶片代工达到98%。

台积电只做代工,永不与客户竞争

台积电的成功以及台湾能生产最高端的芯片,完全是因为台积电的创始人张忠谋。

他可以说是一位在半导体行业工作了一辈子的牛人,在美国德州仪器和通用仪器做了多年高管时,他认为半导体行业过去的IDM模式也就是从设计到制造封测全都亲力亲为自己来这种方式并不对。他用图书行业做了个类比:作家没有自己印书的,都是写书的写书,印书的专门印书。张忠谋认为可以搞一个专门帮别人生产芯片的业务,就好像开印刷厂一样,不过这个想法在当时所任职的两家公司都无法实施下来,后而他由于被退休后,台湾的一个电话让50多岁的张忠谋去担任台湾工业技术研究院的院长时他又把之前想到的代工厂模式实现下来。

众所周之,台湾过去最擅长的就是代工模式,早期的鞋服行业,电脑主机行业大部分都是台湾老板在台湾及中国大陆开厂做代工的,而张忠谋设想的芯片代工也因此获得实现。

由于张忠谋的行业地位极高,虽然早期的英特尔和德州仪器并不愿意提供技术与设备帮助台积电,但荷兰的飞利浦公司被张忠谋远大的梦想所说服,不单提供技术还给了知识产权授权以及近6000万美元的股权投资,换取台积电25%的股价。而飞利浦光刻机部门后来分出去一家独立的公司也就是ASML,这就为台积电与ASML的密切合作埋下伏笔。

有了技术与资金,人才也就容易了,靠着张忠谋的刷脸,过去在德州仪器、通用仪器的老部下以及这个行业不少的精英都愿意跟随老张,同时张忠谋还在台湾新竹等多个高校开设半导体专业,这也导致后来台湾半导体行业人才井喷的出现。

当技术、人才、资金全部准备好后,最重要的客户问题也在90年代开始不断增加,不少硅谷创业的小公司开始只设计芯片,然后找代工厂进行生产,原本这些公司交给Intel和德州等公司生产的,但一方面由于IDM公司优先自己产品,代工产品很难排上生产线,另一方面,这些初创企业也担心自己的设计和技术架构被Intel们抄去,自己竞争力下降。而台积电号称“你设计,我制造”的商业模式深得这些初创企业的心,所以大量公司开始找台积电进行代工,这其中包括现在已经成为巨企的谷歌、脸书和英伟达等公司。

 台积电经营模式创新

21世纪前的台积电虽然已经站稳脚根,虽然德州仪器以及AMD都开始关厂转而找代工厂,但当时的霸主还是老牌IDM一体化公司Intel。台积电真正的堀起还是因为2007年苹果的iPhone横空出世才得以成为今天世界第一的晶圆代工厂。

二、强大的关系链奠定江湖地位

2008金融危机以及三星等竞争对手的强有力冲击,导致当时台积电的CEO蔡力行面临不得不降本增效的决定,说难听点就是裁员。退休几年的张忠谋当时已经77岁,听到台积电裁员的消息后重新掌舵并把CEO给解雇了。

张忠谋不但重新掌舵而且还把之前被解雇了的资深工程师请了回来,同时买了ASML的最新光刻机,更是花数十亿美元来升级生产设备,其原因就是笃定苹果手机的智能时代来临。随着iPhone一代又一代的产品被消费者认可,以及台积电突破40纳米的技术门槛后,台积电终于走上了快车道,迅速打败了以三星为首的竞争对手。

彼时,由台积电牵头和芯片设计公司、ASML、信越化学等上游生产硅材料公司成立了一个大联盟。联盟里各个公司之间会有竞争,但台积电保证不参与内部竞争,只负责生产。

这正是三星做不到的事情,三星的问题在于它既设计自己的芯片也生产芯片,那么其它芯片设计公司为了防止技术泄露,就不太敢把图纸交给三星去制造。而台积电从一开始就绝对 不设计芯片,这确保了不跟客户竞争,而且台积电还有最新的制造技术,结果芯片设计公司就越愿意把订单交给台积电。

台积电聚焦了一大群盟友,跟盟友一起研发、一起进步,台积电不是简单购买光刻机,而是帮着ASML一起研发光刻机。台积电跟十个客户的研发支出之和超过了三星和英特尔的总和。

 利益相关者画布

关键供应商(按生产环节划分):

● 1.制造设备

l ASML(荷兰):光刻机,与台积电有强绑定关系

l 应用材料(Applied Materials,美国):薄膜沉积、刻蚀设备

l 泛林集团(Lam Research,美国):刻蚀、沉积设备

l 东京电子(Tokyo Electron,日本):薄膜沉积、刻蚀设备

l KLA(美国):检测和计量设备

● 2.原材料

l 信越化学(Shin-Etsu,日本):硅晶圆

l SUMCO(日本):硅晶圆

l 环球晶圆(GlobalWafers,台湾):硅晶圆l 气体供应商:Air Liquide(法国)、Air Products(美国)

● 3.化学品和光刻胶

l JSR(日本):光刻胶

l 东京应化工业(TOK,日本):光刻胶

l 杜邦(DuPont,美国):化学品和材料

● 4.封装相关:

l 日月光半导体(ASE,台湾):封装和测试服务

l 矽品精密(SPIL,台湾):封装和测试服务l 力成科技(PTI,台湾):封装和测试服务

● 5.防尘和洁净室设备

l 东洋(Toyo System,日本):提供洁净室及相关设备

l 美国空气过滤器公司(AAF,美国):过滤系统

l 开利公司(Carrier,美国):空调和温控系统

● 6.软件和设计工具

l 新思科技(Synopsys,美国):电子设计自动化(EDA)工具

l 铿腾电子(Cadence,美国):EDA工具

● 7.IP核心供应商

l ARM(英国):处理器架构

l Imagination Technologies(英国):GPU架构

从其利益相关者的名单当中,可以看出遍布全球,台积电和它们之间的关系不单只是供应上下游而已,而且是共同进步与成长的重要伙伴

在代工行业,经常有一句“朝三暮四”的话挂在代工厂老板的嘴边,因为代工行业基本的利润率都只有3%至4%左右,能做到5%以上利润率的公司少之又少,而台积电的利润率是多少呢?接近40%,同时跟台积电一起合作的利益相关者利润率也不会低于20%,所以其强大的利益捆绑和彼此进步的能力难以被动摇

另外再举两个台积电利益相关者的例子,就能证明为何其能取得今天的市场地位:

2023年,为了承接苹果iPhone15系列的3纳米技术产品,在当时3纳米台积电的良品率还没有达到40%以上情况下,理应劝说苹果还是用回5纳米这个较为成熟的标准,但为了完成苹果的艰巨任务,台积电还是硬着头皮做了下来。

这一举措也导致了2023年台积电的财年利润及利润率同比下降近10%,股价也一度有所波动,但由于通过给苹果代工而快速上马3纳米产品,让台积电的能力大幅提升。这样的结果导致2024年英伟达找到台积电代工最新款的AI芯片时能做到性能比之前有巨大的提升,本来英伟达的芯片会让三星及台积电分别代工,但由于台积电的3-5纳米技术良品率明显领先,所以现在英伟达所有芯片都找台积电代工,连同其它所有做AI芯片的公司如AMD、博通等都只能找台积电代工,从而台积电的代工费水涨船高,其AI芯片的代工占到98%的绝对领导地位。即使是苹果现在找台积电代工也要加钱才能拿到最新制程的产品。

另一个例子是要生产制造高级芯片的场地需要绝对的无尘化管理,由于晶圆目前越做越细,细微的污染都会导致良品率快速下降,为解决这个问题,台积电找到了东洋与日月光公司一起来打造洁净室,把基本不可能的绝对无尘化管理做到了极致。与此期间无论是美国总统还是苹果的CEO等人要来参观台积电的工厂,都必须穿上无尘衣和一切绝缘材料才能进入现场,这是为了防止环境污染导致良品率下降的风险。

反观中国国内最著名的芯片公司,经常能看到某些领导人穿着皮鞋行政装走入工厂参观拍照,这种不重视专业的行为可能会导致工作场所污染,良率肯定受到影响。

以上两个例子都说明台积电的专业化水平极高,同时为了满足客户需求,甘愿损失一部分利益以换来未来更大的发展

那么台积电是否无人能击败?

三、独孤求败还是摇摇欲坠

多家自媒体和为博流量的博主经常在网上号称已经制造出超越英伟达的芯片或者自主研发出遥遥领先的光刻机。

这些言论先不说是否正确,只是单纯从量产的角度来看,几乎就不需要任何讨论了。因为只做一个样品无论是人工还是机器造出所谓超越某产品的可能性是有的,但只生产少数几个和量产成规模隔着不止是一条太平洋这么简单,除台积电外几乎没人能在高线程3-5纳米上能实现量产,就是因为除了技术以外,生产工具以及合适的环境都可谓非常重要。如果不是如此的话,英伟达的黄仁勋不会每个月都要飞一次到台湾去跟现年已经92岁的张忠谋见面,不会有AMD、英特尔、高通、博通这些公司要在台湾省靠近台积电旁边设厂,因为这里无论是人才、设备还是环境都是能成功量产的主要保证。

我们不访用经典的波特五力模型来分析一下台积电,可能就会有更完整的思路。

 波特五力图

使用波特五力模型分析台积电当前的处境以及未来的可能性,可以从以下五个方面展开:行业竞争、进入威胁、替代品威胁、供应商议价能力和客户议价能力。

● 1. 行业竞争(Competitors Rivalry)

现状:

- 主要竞争对手:三星电子、GlobalFoundries、中芯国际、联电、英特尔等。

- 技术竞争:台积电在先进制程(5nm、3nm)上占据领先地位,但三星在某些节点与台积电竞争激烈。

- 市场份额:台积电在全球代工市场的份额超过60%,处于绝对领先地位。

未来可能性:

- 技术更新:持续研发领先技术(如2nm、1nm),保持技术壁垒。

- 市场扩张:继续扩大市场份额,通过提高产能和效率,维持领先地位。

● 2. 新进入者的威胁(Threat of New Entrants)

现状:

- 高门槛行业:半导体代工行业资本投入巨大,技术复杂,新进入者面临技术和资金的高门槛。

- 生态系统:台积电已经建立起强大的供应链和客户关系,新进入者很难在短时间内形成类似的生态系统。

未来可能性:

- 技术壁垒:继续加大研发投入,保持技术优势,增加新进入者的进入难度。

- 规模优势:通过规模效应和成本控制,建立高效的生产体系,限制新进入者的竞争力。

● 3. 替代品的威胁(Threat of Substitutes)

现状:

- 替代品较少:目前,纯代工模式在高端芯片制造中不可替代,替代品威胁较小。

- 自有制造模式:如英特尔、三星的IDM模式(Integrated Device Manufacturer)可以部分视为替代形式,但市场需求和规模依然支持纯代工模式。

未来可能性:

- 先进工艺开发:通过不断推出更先进的制程技术和创新产品,确保代工模式在市场上的不可替代性。

- 垂直整合发展:探讨垂直整合的可能性,增加产品附加值。

● 4. 供应商议价能力(Bargaining Power of Suppliers)

现状:

- 集中度高:半导体设备与材料供应商集中度高,例如光刻机供应商ASML等,但台积电作为全球最大的客户之一,议价能力较强。

- 战略合作:与多家核心设备、材料供应商建立了战略合作关系,确保供应链稳定。

未来可能性:

- 合作深化:通过深化与关键供应商的合作,共同研发和创新,提高供应链的抗风险能力。

- 多元化采购:分散供应风险,建立多元化采购体系,维护供应链的稳定性。

● 5. 替代品的威胁(Threat of Substitutes)

现状:

- 客户群体:台积电的主要客户包括苹果、英伟达、AMD、高通等科技巨头,这些客户在市场上的议价能力较强(苹果占台积电营收24%,英伟达13%,其它在10%左右)。

- 客户黏性:由于台积电在技术和产能上的优势,大部分客户对其依赖性较高,客户黏性强。

未来可能性:

- 提升服务质量:继续提升服务质量,提供更个性化和精细化的客户服务,增强客户满意度和忠诚度。

- 拓展客户基础:吸纳更多中小型客户,分散风险,降低对单一或少数大客户的依赖。

综上所述

台积电目前在半导体代工行业中占据领导地位,主要竞争对手的威胁存在但可控。随着技术门槛和进入壁垒的进一步提升,新进入者和替代品的威胁较小。台积电应继续加大研发投入,保持在先进制程上的优势,同时深化与供应商的合作和拓展客户基础,以巩固其市场地位和提升未来增长潜力。

台积电目前的情况唯一可能出现失败的可能性就是技术突然发生翻天覆地的变化,原来的技术与生产工具都被改变,不然其地位难以被撼动。

四、顾问观点:

台积电的成功让整个制造业都为之兴奋,其不仅打破了过去代工厂低利润的象征,更为现在不断内卷的各行业带来极有价值的参考。

● 不与客户竞争

大部分行业的代工厂做了一段时间代工后,发现利润只有“朝三暮四”时,就打算做自己品牌,打算提高利润,但每家公司擅长的东西不同,不要去做自己并不擅长的事,如同台积电如果开发自有芯片的话,今天不可能会拿到苹果、英伟达的订单,所以跟着有实力的客户,与他们一起成长发展,他们获得成功的同时,自身也能获得巨大成功,不要为短期的利益而与客户进行正面竞争。

● 出海不只有产品

现在我们整天都在谈产品出海,其实出海还有跟全球的顶尖企业合作、交流和共同发展也是出海必经之道,产品出海的前提应该是采购、人才、知识等都要全球化视野,不然只有产品出海,除了卷价格以外,根本就没有任何竞争力,所以学习台积电无论从供应商的国际化还是客户的国际化,都是极为重要的出海前提。

● 重视专业化分工

时代的进步不断往专业化分工的方式发展,绝不能停留在指望所有工不与客户竞争作都靠自身来完成,也不能全部工作都交给外包来完成,而是企业牢牢掌握着核心能力或技术,再通过专业化的分工和合作,建立起完整的生态体系,不断去提升产品的质量和自身的能力,从而建立更强大的竞争壁垒,拥有议价的可能性。

对于台积电的商业模式

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