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臺積電集成創(chuàng)新模式分析

2025年8月26日 08:56  中移智庫  作 者:董超、王藝儒等

在高度競爭和全球化的芯片產業(yè)中,臺積電通過集成創(chuàng)新成為全球晶圓代工領域的絕對領導者,其成功的核心在于其構建了一套需求驅動、技術引領、深度協(xié)同且生態(tài)共贏的集成創(chuàng)新體系,實現(xiàn)從需求洞察到價值實現(xiàn)的全鏈路貫通。具體來看,主要體現(xiàn)在四個方面:一是以創(chuàng)新商業(yè)模式和客戶至上戰(zhàn)略集成客戶需求,形成多樣化的產品供給能力;二是以技術領先集成各方資源,打造最先進的制程工藝;三是以流體型組織和跨部門機制集成內部資源,實現(xiàn)研發(fā)與生產的有效協(xié)同;四是以投資、聯(lián)合研發(fā)和平臺集成產業(yè)鏈合作伙伴,塑造多方共贏的生態(tài)體系。

以創(chuàng)新商業(yè)模式和客戶至上戰(zhàn)略集成客戶需求,形成多樣化的產品供給能力

一是首創(chuàng)全球晶圓代工商業(yè)模式,將分散的設計能力進行集成,形成多樣化的產品供給能力。臺積電成立之初,半導體產業(yè)IDM(垂直整合)模式占據(jù)主導地位,企業(yè)需要在全環(huán)節(jié)投入大量資源,許多公司面臨研發(fā)和生產的雙重壓力,尤其是小型設計公司難以負擔高昂成本。臺積電創(chuàng)始人張忠謀深刻洞察當時產業(yè)結構的局限性,創(chuàng)新提出專注于晶圓制造環(huán)節(jié)的代工模式,不涉足芯片設計和終端產品。臺積電創(chuàng)新商業(yè)模式把分散的設計能力與制造能力進行集成,形成靈活的生產模式,支持高密度、高性能、低功耗、射頻等多種芯片的制造。例如,2024年臺積電提供了288種不同的制程技術,為522家客戶生產了11878種不同產品。

二是“客戶至上”戰(zhàn)略貫穿始終,與優(yōu)質客戶群共同成長、共享成功。臺積電始終秉持“與客戶共同成長”的發(fā)展理念,在與蘋果合作中,3nm初期良率僅70%~80%時,臺積電仍只對蘋果收取“已知合格芯片”費用,自擔缺陷成本,為蘋果節(jié)省數(shù)十億美元,而蘋果每年數(shù)千萬顆芯片的訂單分攤了臺積電新工藝的研發(fā)與建廠成本。這種風險共擔與深度綁定的合作模式,不僅鞏固了雙方的戰(zhàn)略伙伴關系,也為其在先進半導體制造領域的技術領先奠定了堅實基礎。同時,臺積電將“客戶至上”的理念貫穿到公司的愿景、核心價值觀和經(jīng)營理念中,通過提供定制化服務和解決方案來滿足客戶的多樣化需求。例如,臺積電工程師24小時響應客戶需求,甚至在地震等危機中優(yōu)先搶救客戶晶圓;通宵為AMD趕工28nm FPGA芯片,最終提前兩周上市,至此長期鎖定AMD高端芯片訂單。

以技術領先集成各方資源,打造最先進的制程工藝

臺積電堅持做“技術領導者”,始終領先行業(yè)發(fā)展。臺積電通過對工藝、設備、材料的深度研究、理解和掌控,提出微創(chuàng)新或定制化的突破點,系統(tǒng)構建集成創(chuàng)新能力,逐步形成在先進晶圓制程和先進封裝技術上超越競爭對手的明顯優(yōu)勢。例如,臺積電2002年提出浸沒式光刻機技術理念,并與ASML共同推動浸潤式光刻技術的量產應用,使臺積電的制程工藝領先競爭對手三個世代,成為最領先的晶圓代工業(yè)者,也幫助ASML打敗尼康,成為全球第一大光刻機廠商。

此后,臺積電持續(xù)領先,2018年率先實現(xiàn)7nm 制程,2020年領先業(yè)界量產5nm技術,2022年推出了業(yè)界最先進的N3工藝;2025年將量產2nm工藝,實現(xiàn)性能方面突破性進展,同時計劃在2026年底推出其1.6nm 工藝,成為首個“埃級”工藝節(jié)點。綜上可見,臺積電始終以領先的技術能力構筑護城河,在生成式人工智能計算加速芯片的高需求下,總體先進制程和先進封裝供不應求,使得產能利用率保持較高水平,確保在產業(yè)鏈上的核心地位,從而實現(xiàn)對產業(yè)鏈上下游的極大話語權。

以流體型組織和跨部門機制集成內部資源,實現(xiàn)研發(fā)與生產的有效協(xié)同

一是開創(chuàng)流體型組織打破部門壁壘,以深度協(xié)同機制確保跨部門聯(lián)合研發(fā)高效落地。臺積電建立流體型組織,追求扁平化管理,將8-10層金字塔壓縮至3-4層,縮短決策路徑。同時部門管理者需主動介入其他部門事務,打破“各司其職”壁壘,提高協(xié)作效率。技術與業(yè)務部門協(xié)同方面,臺積電實施聯(lián)席首席運營官(Co-COO)制度,建立了涵蓋制程研發(fā)、設計服務、生產制造等跨部門的聯(lián)合研發(fā)機制。例如,2021年底,臺積電引進云原生架構推動數(shù)字化轉型,并成立跨部門小組(Squad Team),讓不同工程團隊的工程師以虛擬團隊方式,交流共享平臺服務或新組件的經(jīng)驗;在2nm工藝開發(fā)中,臺積電組建了“One Team”團隊,整合研發(fā)、前端制程、封裝工程師組建跨廠區(qū)團隊,加速工藝開發(fā)和量產工作。技術與支撐服務部門協(xié)同方面,臺積電成立IP團隊,負責專利與商業(yè)秘密的雙軌保護,制定專利技術路線圖并評估競爭風險,從研發(fā)早期到量產階段持續(xù)與研發(fā)技術團隊保持緊密合作,為每個關鍵創(chuàng)新技術構建專利組合,形成系統(tǒng)性知識產權布局,提升技術壁壘和市場競爭力。

二是以“總部創(chuàng)新+全球量產”的策略實現(xiàn)從實驗室到量產的高效成果轉化。臺積電以高度專業(yè)化、垂直整合與全球化布局為核心,呈現(xiàn)出“以臺灣為中心,全球多點布局”的特征。除臺灣工廠外,美國亞利桑那州、日本熊本的晶圓廠也順利量產,德國德勒斯登晶圓廠項目建設順利,全球產能多面開花。其中臺灣總部負責前沿技術的研發(fā),比如SoC平臺、封裝技術與系統(tǒng)級整合方案的開發(fā)等。海外工廠采用“總部技術輸出+本地化運營”模式,聚焦于既有產線的工藝優(yōu)化與制程升級,關鍵工藝工程師由臺灣派駐。依托“全球制造協(xié)同與云管理平臺”,實現(xiàn)統(tǒng)一的良率學習機制、產線調度及制程一致性,確保產能調配的靈活性與產品交付質量的穩(wěn)定性,同時借助工廠的規(guī);档蜕a成本。這種“總部垂直管控+區(qū)域靈活適配”的組織架構,有效提升了技術從實驗室走向量產的效率,也保障了先進制程技術的高良率穩(wěn)定落地。

以投資、聯(lián)合研發(fā)和平臺集成產業(yè)鏈合作伙伴,塑造多方共贏的生態(tài)體系

一是股權投資和聯(lián)合研發(fā)確保設備和原材料優(yōu)先供應。臺積電研發(fā)部門匯聚制造、設計、關鍵材料(光罩)與設備(光刻機)優(yōu)化等領域高水平技術人才,基于產投協(xié)同機制與客戶協(xié)同創(chuàng)新機制,與上下游伙伴進行深度聯(lián)合研發(fā),憑借對上下游技術的熟悉以及對芯片制造的深刻認識,提升聯(lián)合研發(fā)對雙方的價值。例如,在光刻機設備領域,臺積電2012年注資ASML取得15%股份,并借此深度參與ASML光刻機產品化進程,圍繞光源功率、反光鏡壽命等關鍵卡點,攜手優(yōu)化設備、改進參數(shù)、提升光刻機可靠性,確保EUV光刻機的優(yōu)先供應,以先進的工藝制程爭搶客戶。

二是臺積電組建臺積大同盟,幫助客戶、聯(lián)盟成員和自身贏得業(yè)務并保持競爭力。臺積大同盟通過多方共贏的合作機制,成功凝聚匯集客戶、開放創(chuàng)新平臺(OIP)伙伴、設備及材料供應商,形成半導體產業(yè)中最強大的創(chuàng)新力量。例如,臺積電在2022年成立了3DFabric子聯(lián)盟,與EDA、IP、DCA/VCA、內存、基板、OSAT、測試共7個環(huán)節(jié)的頭部企業(yè)開展合作,整合不同封裝技術以滿足市場需求。其中,臺積電憑借封測技術優(yōu)勢,對整個工藝進行分拆,推動3DFabric子聯(lián)盟細化分工,自身牢牢把握技術難度大、利潤高的環(huán)節(jié),將大量低技術、低利潤環(huán)節(jié)外包給同盟封測廠商,實現(xiàn)自身投入產出價值提升、同盟封測廠商營收增長、客戶低價格獲取產品服務的三贏。

編 輯:路金娣
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