发明前史！台积电股价起飞，“硅光子”是下一个大事件？
首家在美股上市且市值打破万亿美元的亚洲科技公司诞生了：来自中国台湾的半导体巨子台积电。
10月17日，台积电发布了最新财报数据。本年第三季度台积电营收高达7596.9亿新台币（约合235亿美元），同比增加39%（以美元核算同比增加36%），净赢利3252.58亿元新台币（101亿美元），同比增加54.2%，毛利率为57.8%，税后纯益率为42.8%。
资本商场马到成功，台积电股价一路飙升。到10月17日收盘，台积电股票上涨9.79%，已达205.84美元/股，市值到达了1.07万亿美元。
（图源：百度股市通截图）
近几年因AI、自动驾驶等范畴飞速开展，不少出资者增加了对半导体职业的出资。但是日前光刻机巨子阿斯麦却交出了一份令人绝望的成绩单，导致不少出资者忧心如焚，忧虑自己关于AI的远景预判过错，纷繁兜售阿斯麦的股票。在此布景下，台积电的杰出体现无疑为整个半导体职业注入了一剂强心针。
台积电的成功更令人猎奇，相较于三星、Intel等资深职业巨子其起步较晚，为何能逆袭成为全球半导体代工职业的领头羊？
半导体代工之王是怎么样炼成的？
在台积电之前，半导体职业遍及选用IDM（Integrated Device Manufacture）形式，即芯片企业独立完结规划、测验、出产、封装等全流程。但是，这种重财物形式约束了职业的开展。
台积电首先推出代工形式，芯片企业只担任规划并与台积电合作对芯片进行测验，可专心于规划作业。出产环节和所需的制程工艺技能研制、工厂建造等本钱则交由台积电担任，然后降低了职业门槛，释放了立异生机。
台积电的毛赢利超越50%，净赢利率超越40%，这样的成绩让轿车、手机等职业都仰慕不已。从前瞧不起芯片代工事务的Intel，后来也一头扎进了芯片代工范畴，但因轻视了芯片代工的难度，已决议剥离芯片带动事务。台积电首席执行官兼董事长魏哲家清晰表明，彻底没有收买Intel晶圆厂的主意。Intel晶圆工厂终究或许会被高通收入囊中。
（图源：台积电）
在台积电的开展过程中，三星一直是其最大的竞赛对手。2014年之前，苹果是三星的最大客户，但在苹果的支持下，三星在芯片代工商场占有了重要位置。2010年左右，苹果初步与台积电触摸，A8和A9芯片由两家公司一起代工。到了2015年，苹果将全部A10芯片代工订单转给了台积电，原因或许是两家公司代工的A9芯片在稳定性上存在显着差异。
为完成技能层面的抢先，台积电一方面使用法律手段迫使参加三星的原台积电高管梁孟松离任，另一方面启动了研制人员三班倒的“夜鹰方案”，经过24小时不停歇奋战，终究在2016年末成功霸占了10nm制程工艺。
时至今日，三星和Intel仍然是半导体职业的巨子，但在芯片代工范畴，已无力与台积电抗衡。Counterpoint Research统计数据显现，2024年第二季度，全球芯片代工商场台积电比例高达62%，超越其他全部品牌的总和。
（图源：Counterpoint Research）
台积电的成功源于其创始人张忠谋对IDM形式坏处的洞悉，他首先推出了专业代工形式，解放了半导体职业的创造力。在技能层面，台积电一直坚持研制，经过夜鹰方案霸占了10nm制程工艺，后续的7nm、5nm制程工艺同级竞对，台积电的体现也领跑职业。
但是，即便是台积电这样的职业领导者，也面临着严峻的应战，制程工艺的物理极限好像一把悬在台积电的头顶的利刃。
技能撞到天花板，满分学霸也有烦恼
台积电营收和赢利率之所以超出预期，关键在于AI和自动驾驶职业的兴起。AI核算依靠算力，而供给算力的芯片则需求晶圆工厂出产，坐落职业上游的台积电天然吃到了AI年代的盈利。
为满意AI年代的算力需求，OpenAI CEO Sam Altman特别访问了台积电、三星，并提出了可谓张狂的“7万亿美元方案”。
依照Sam Altman的规划，完成该方案需求数年时刻，累计投入7万亿美元，在全球建造36座晶圆厂，用于出产AI核算所需的芯片。《纽约时报》报导称，台积电高管以为，再建造数座晶圆厂，台积电就会面临极大的危险和资金压力，更不用说36座晶圆厂。
（图源：台积电）
知情人士泄漏，台积电戏称Sam Altman为“podcasting bro”（博客兄弟，引申义：外行人），嘲讽他无知。虽然Sam Altman的方案看似不切实际，但反映出了AI职业对芯片的极高需求。
轿车职业相同如此，自动驾驶AI大模型的练习需求极高算力规划，轿车也要搭载高算力芯片，以满意智驾体系的要求。阿维塔07发布会上，华为表明本年4月智驾部分算力规划仅有3.5EFLOPS，9月就翻了一倍多，提高至7.5FLOPS。未来车企、智驾企业关于算力的需求只会更高，根据AI和自动驾驶的高需求，半导体职业将迎来史无前例的昌盛。
（图源：阿维塔发布会截图）
凭借半导体职业的飞速开展，台积电营收和赢利有望再立异高。但在光辉的背面，台积电面临的应战也越来越近了。
台积电已量产的最先进的制程工艺为第二代3nm，估计下一年可完成2nm制程工艺量产。台积电还安排团队研制1.4nm和1nm制程工艺芯片，估计1nm制程工艺最快可在2028年落地。全部好像有条有理地开展，可1nm之后呢？
芯片制程工艺已挨近物理极限，再缩小就或许呈现量子隧穿效应，导致芯片漏电甚至失效。硅基芯片的物理极限意味着制程工艺提高的难度和本钱将倍增，为其他半导体企业供给了追逐台积电的时机。
（图源：台积电）
此外，全球许多国家都在投入巨额研制经费，扶持半导体工业。以美国为例，《芯片与科学法案》公布后的两年内，美国投入了超越300亿美元资金，与15家公司的23个项目达成了开始协议。
台积电就像一个考试近乎满分的学霸，很难再找到前进的空间，其他学生英勇追逐，与台积电的技能距离难免会越来越小。到时，台积电的位置或许遭到应战，其在芯片代工商场的比例也或许呈现下滑。
认识到硅基芯片的极限后，台积电敏捷做出了改动。上一年有音讯称，台积电组建了一支200名专家的研制团队，致力于霸占硅光子技能，制程工艺掩盖45nm到7nm，估计最快2025年进入量产阶段。
“硅光子”是芯片工业的下一个大事件？
跟着芯片制程工艺越来越小，铝、铜、碳纳米管等传统互连线资料也遇到了物理极限。硅光芯片仍然根据硅和硅基衬底资料，但选用激光束替代传统电子半导体信号传输，传输速率可达当时硅基芯片的100倍以上，且功耗更低。
商场需求度方面，带宽已成为限制AI练习功能的关键因素之一，AI练习过程中，信息传输所耗费的高额能耗也给AI企业带来了沉重的担负。硅光子技能具有的高带宽、高传输速率、低推迟以及高能效比等优势，刚好符合了高算力年代对AI练习所提出的苛刻要求。
台积电Pathfinding for System Integration副总经理余振华表明：
假如咱们可以供给杰出的硅光子整合体系，咱们就可以处理AI的动力功率和核算才能的关键问题。这将是一个新的范式改动。咱们或许正处于一个新年代的初步。
他以为，硅光子体系将成为大型言语模型和其他人工智能核算应用程序所需的强壮核算才能的驱动力。
台积电在2024年 ISSCC（IEEE世界固态电路会议）上，概述了其 3D 光学引擎路线图，并推出了根据硅光子的封装技能，可替代了传统光纤中的I/O进行数据传输，更适合HPC和AI核算，有望改动高功能核算和AI芯片规划。
（图源：台积电）
世界半导体工业协会（SEMI）估计，到2030年，全球硅光芯片商场规划将到达78.6亿美元，年复合增加率高达25.7%。一个远景无限的巨大商场，行将成为半导体职业的新焦点。
台积电敞开了芯片代工形式，足见其具有登高望远的目光。虽然数十年时刻曩昔，半导体职业发生了天翻地覆的改变，但从制程工艺的迭代进程来看，台积电仍然保持着技能为先的理念。在硅基芯片逐步探究到物理极限的今日，硅光子技能或将成为半导体职业新的发力点与增加点。
当然，硅光芯片范畴没有老练，任何企业都有开展和强大的时机。头部化程度较低的新式范畴入局者必然更多，并且许多企业布局硅光子技能的时刻比台积电更早。台积电所面临的竞赛强度，或许不亚于2014年前后与三星的比赛，能否在技能层面完成抢先，还需求商场和时刻的查验。
万亿美元市值仅仅台积电阶段性的成果，若台积电可以在硅光子技能范畴获得抢先，凭借AI与自动驾驶年代的浪潮，台积电市值将有时机追上沙特阿美、亚马逊、谷歌，甚至苹果、微软、NVIDIA。
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