臺(tái)積電，市值萬(wàn)億美元！

技術(shù)撞到天花板，滿分學(xué)霸也有煩惱

臺(tái)積電營(yíng)收和利潤(rùn)率之所以超出預(yù)期，關(guān)鍵在于AI和自動(dòng)駕駛行業(yè)的崛起。AI計(jì)算依賴算力，而提供算力的芯片則需要晶圓工廠生產(chǎn)，位于行業(yè)上游的臺(tái)積電自然吃到了AI時(shí)代的紅利。為滿足AI時(shí)代的算力需求，OpenAI CEO Sam Altman特地拜訪了臺(tái)積電、三星，并提出了堪稱瘋狂的“7萬(wàn)億美元計(jì)劃”。按照Sam Altman的規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)該計(jì)劃需要數(shù)年時(shí)間，累計(jì)投入7萬(wàn)億美元，在全球建設(shè)36座晶圓廠，用于生產(chǎn)AI計(jì)算所需的芯片?！都~約時(shí)報(bào)》報(bào)道稱，臺(tái)積電高管認(rèn)為，再建設(shè)數(shù)座晶圓廠，臺(tái)積電就會(huì)面臨極大的風(fēng)險(xiǎn)和資金壓力，更不用說(shuō)36座晶圓廠。

知情人士透露，臺(tái)積電戲稱Sam Altman為“podcasting bro”（博客兄弟，引申義：門外漢），嘲諷他無(wú)知。盡管Sam Altman的計(jì)劃看似不切實(shí)際，但反映出了AI行業(yè)對(duì)芯片的極高需求。?汽車行業(yè)同樣如此，自動(dòng)駕駛AI大模型的訓(xùn)練需要極高算力規(guī)模，汽車也要搭載高算力芯片，以滿足智駕系統(tǒng)的要求。阿維塔07發(fā)布會(huì)上，華為表示今年4月智駕部門算力規(guī)模僅有3.5EFLOPS，9月就翻了一倍多，提升至7.5FLOPS。未來(lái)車企、智駕企業(yè)對(duì)于算力的需求只會(huì)更高，基于AI和自動(dòng)駕駛的高需求，半導(dǎo)體行業(yè)將迎來(lái)前所未有的繁榮。

借助半導(dǎo)體行業(yè)的飛速發(fā)展，臺(tái)積電營(yíng)收和利潤(rùn)有望再創(chuàng)新高。但在輝煌的背后，臺(tái)積電面臨的挑戰(zhàn)也越來(lái)越近了。臺(tái)積電已量產(chǎn)的最先進(jìn)的制程工藝為第二代3nm，預(yù)計(jì)明年可實(shí)現(xiàn)2nm制程工藝量產(chǎn)。臺(tái)積電還組織團(tuán)隊(duì)研發(fā)1.4nm和1nm制程工藝芯片，預(yù)計(jì)1nm制程工藝最快可在2028年落地。一切似乎有條不紊地發(fā)展，可1nm之后呢？芯片制程工藝已接近物理極限，再縮小就可能出現(xiàn)量子隧穿效應(yīng)，導(dǎo)致芯片漏電甚至失效。硅基芯片的物理極限意味著制程工藝提升的難度和成本將倍增，為其他半導(dǎo)體企業(yè)提供了追趕臺(tái)積電的機(jī)會(huì)。

此外，全球許多國(guó)家都在投入巨額研發(fā)經(jīng)費(fèi)，扶持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。以美國(guó)為例，《芯片與科學(xué)法案》頒布后的兩年內(nèi)，美國(guó)投入了超過(guò)300億美元資金，與15家公司的23個(gè)項(xiàng)目達(dá)成了初步協(xié)議。臺(tái)積電就像一個(gè)考試近乎滿分的學(xué)霸，很難再找到進(jìn)步的空間，其他學(xué)生奮勇追趕，與臺(tái)積電的技術(shù)差距難免會(huì)越來(lái)越小。屆時(shí)，臺(tái)積電的地位可能受到挑戰(zhàn)，其在芯片代工市場(chǎng)的份額也可能出現(xiàn)下滑。認(rèn)識(shí)到硅基芯片的極限后，臺(tái)積電迅速做出了轉(zhuǎn)變。去年有消息稱，臺(tái)積電組建了一支200名專家的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，致力于攻克硅光子技術(shù)，制程工藝覆蓋45nm到7nm，預(yù)計(jì)最快2025年進(jìn)入量產(chǎn)階段。

“硅光子”是芯片產(chǎn)業(yè)的下一個(gè)大事件？

隨著芯片制程工藝越來(lái)越小，鋁、銅、碳納米管等傳統(tǒng)互連線材料也遇到了物理極限。硅光芯片依然基于硅和硅基襯底材料，但采用激光束代替?zhèn)鹘y(tǒng)電子半導(dǎo)體信號(hào)傳輸，傳輸速率可達(dá)當(dāng)前硅基芯片的100倍以上，且功耗更低。市場(chǎng)需求度方面，帶寬已成為制約AI訓(xùn)練性能的關(guān)鍵因素之一，AI訓(xùn)練過(guò)程中，信息傳輸所消耗的高額能耗也給AI企業(yè)帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。硅光子技術(shù)擁有的高帶寬、高傳輸速率、低延遲以及高能效比等優(yōu)勢(shì)，恰好契合了高算力時(shí)代對(duì)AI訓(xùn)練所提出的嚴(yán)苛要求。臺(tái)積電Pathfinding for System Integration副總經(jīng)理余振華表示：

如果我們能夠提供良好的硅光子整合系統(tǒng)，我們就可以解決AI的能源效率和計(jì)算能力的關(guān)鍵問(wèn)題。這將是一個(gè)新的范式轉(zhuǎn)變。我們可能正處于一個(gè)新時(shí)代的開端。

他認(rèn)為，硅光子系統(tǒng)將成為大型語(yǔ)言模型和其他人工智能計(jì)算應(yīng)用程序所需的強(qiáng)大計(jì)算能力的驅(qū)動(dòng)力。臺(tái)積電在2024年 ISSCC（IEEE國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議）上，概述了其 3D 光學(xué)引擎路線圖，并推出了基于硅光子的封裝技術(shù)，可取代了傳統(tǒng)光纖中的I/O進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，更適合HPC和AI計(jì)算，有望改變高性能計(jì)算和AI芯片設(shè)計(jì)。

國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（SEMI）預(yù)計(jì)，到2030年，全球硅光芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到78.6億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)25.7%。一個(gè)前景無(wú)限的龐大市場(chǎng)，即將成為半導(dǎo)體行業(yè)的新焦點(diǎn)。臺(tái)積電開啟了芯片代工模式，足見其擁有高瞻遠(yuǎn)矚的目光。盡管數(shù)十年時(shí)間過(guò)去，半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，但從制程工藝的迭代進(jìn)程來(lái)看，臺(tái)積電依然保持著技術(shù)為先的理念。在硅基芯片逐漸探索到物理極限的今天，硅光子技術(shù)或?qū)⒊蔀榘雽?dǎo)體行業(yè)新的發(fā)力點(diǎn)與增長(zhǎng)點(diǎn)。當(dāng)然，硅光芯片領(lǐng)域尚未成熟，任何企業(yè)都有發(fā)展和壯大的機(jī)會(huì)。頭部化程度較低的新興領(lǐng)域入局者勢(shì)必更多，而且許多企業(yè)布局硅光子技術(shù)的時(shí)間比臺(tái)積電更早。臺(tái)積電所面對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度，可能不亞于2014年前后與三星的較量，能否在技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先，還需要市場(chǎng)和時(shí)間的檢驗(yàn)。萬(wàn)億美元市值只是臺(tái)積電階段性的成就，若臺(tái)積電能夠在硅光子技術(shù)領(lǐng)域取得領(lǐng)先，借助AI與自動(dòng)駕駛時(shí)代的浪潮，臺(tái)積電市值將有機(jī)會(huì)追上沙特阿美、亞馬遜、谷歌，乃至蘋果、微軟、NVIDIA。