《电子技术应用》

张忠谋与台积电:半导体制造强者给大陆什么启示

2018/7/13 5:00:00

  世界知名的半导体制造巨头台积电的董事长张忠谋宣布辞职,离开了他为之奋斗了三十年的台积电。这位87岁半导体宿将的一生可以说是跌宕起伏,又可谓从胜利走向胜利。

  张忠谋以机械硕士的身份入职希凡尼亚半导体,为今后在半导体领域职业发展打下了基础。因为和上司争吵负气出走的他,又跳槽到后来大名鼎鼎的德州仪器。而且在德仪发展过程中屡建奇勋,最终出任德仪全球半导体业务的副总裁,成为美国商界职位最高的华人。

  在德仪工作了二十五年之后,没想到他却来到台湾担任台湾工业技术研究院院长,并创办了今天占全球半导体生产份额过半的台积电。2005年他首次退休,却在台积电遭遇信任危机时重新出马,再续自己所创的辉煌。

  这样一位老将的谢幕,人们回忆和追述的盛况可以想象,更有媒体适时提出“后张忠谋时代”我们应该怎么办的思考。笔者认为张忠谋是伟大的,但是他的伟大之处恰恰在于打破了人们对发展先进技术和半导体制造的迷思。一味对张忠谋的成就进行个人主义的吹捧反而会使“乱花渐欲迷人眼”,不利于人们形成如何发展中国半导体制造业的正确认识。而拨开重重迷雾的关键,恰恰在于追溯台积电和张忠谋是如何成功的。

  台湾半导体产业发展的背后有美国产业转移的支持

  如果把中国台湾和中国大陆发展半导体制造产业的时间线进行对比,我们会发现在很长时间内,台湾的发展是比较落后的。但是自1970年尤其是1990年之后,台湾半导体生产突飞猛进,至今天已较为领先。

  产生这样强烈对比的原因,已经有相当多的从业者和观察家进行了分析。不过这些分析往往假定中国台湾和中国大陆面临的时代背景大同小异,而事实可能并非如此。实际上,在境内发展半导体面临的困难要大得多,可以说是地狱模式;而台湾发展半导体则得到了美国的大力援助,发展可以说比较容易了。

  美国对台湾半导体的帮扶始于1966年,台湾官方在高雄市的前镇区,设立了台湾第一个出口加工区。而美国通用仪器随后在高雄设厂,从事晶体管装配,拉开了美国向台湾转移电子工业的序幕。这一时间内,美国对台湾转移的技术让台湾有机会接触到较前沿的半导体制造(虽然是不太重要的部分),为台湾后来半导体的进步打下了坚实的基础。

  当然美国这么做也不是无私帮助,代价就是减少对台湾的资金援助,因为美国当时正深陷越南战争的泥沼,急需缓解国内的财政压力。

  1975年台湾政府出资推动“积体电路(即集成电路)示范工厂设置计划”,随后更派出40多位留学人员,到美国无线电公司(RCA)进行培训。这次人才交流计划规格高、层次深、范围广,而中国大陆根本得不到这样的机会。

61C44BA6924BD5C7389E9A3356045911D2FF1833_size61_w600_h419.jpeg

  (当时台湾派往美国RCA接受培训的人员,左起第四是后来联发科的创办人蔡明介)

  美国RCA公司今天已经默默无闻了,但在当时绝对是技术先进的代表,电子显微镜、彩色显像管、CMOS技术、光电子发射器、LCD和卫星直播系统等重要科技成果都是它首先发明或产业化的。同时RCA还掌握了不错的集成电路制造技术,更为重要的是RCA当时是美国政府下属企业,与RCA合作具有示范效应。

  1972年1月,为准备接待尼克松访华,我方人员与美国RCA公司取得联系,请求他们协助建造卫星通讯地面站。这一事件让美国公司意识到,中国市场未来可能存在巨大商机。在他们的敦促下,1973年美中贸易全国委员会正式成立。这一事件被美国驻中大使馆官网写入中美交往历史重要事件之中,这就是与RCA合作能带来的“多米诺骨牌”效应。RCA带头对台湾进行技术转移,台湾能获得的技术可想而知。

  而台湾派遣的留学人员也绝非泛泛之辈,而多数是当时台湾中研院电子所的技术中坚,其中就包括后来创办联发科的蔡明介,其他青年骨干也是一时之选。

  有趣的是此次台湾人才出国学习的计划人就是张忠谋与潘文渊,而潘文渊曾经就担任过RCA微波研究室主任。本身从美国母公司离职还能组织团队回母公司学习先进技术,这恐怕也是中国大陆不可能享受到的待遇。受益于以上的因素,台湾于1977年十月建成第一条3英寸晶圆生产线,比韩国还要早一年。

5499BF96C7BF1A91FE02A89942A3AE13816EEE91_size68_w600_h850.jpeg

  (当时台湾伪“经济部长”孙运璇视察建成的第一条生产线)

  而我们当时也曾经紧紧抓住中美关系“蜜月期”,于1973年计划耗资1亿美元,从欧美国家引进七条当时世界最先进的3英寸晶圆生产线,这比台湾工研院要早2年,比韩国早4年。但是由于国际关系发生变化,以及欧美出于自身考量不愿意我们拥有先进的半导体制程,建成第一条三英寸线的时间反而比台湾地区晚了很多年。

  没有美国代为培养的大量人才,没有从美国直接引进的新技术生产线,很难有产生台积电的土壤。无视海峡两岸发展半导体的这些不同,夸大张忠谋对于发展台湾半导体的地位和作用无疑是片面和不客观的。

  起步初期的台积电是台湾版的“国有企业”

  与忽略台湾发展半导体的外部因素类似,很多人也常常无视了台积电背后台湾地区政府的巨大作用。与朱自清的《背影》中刻画的父亲相类似,台湾当局不仅为即将走上市场旅程的台积电处处托人照应,还坚持把台积电带上市场竞争的列车,这才走入幕后。

  事情还得从台湾工业技术研究院的建立讲起,1969年台湾省经济部长孙运璇访问韩国,看到韩国科学技术研究院能够集中力量推动本国工业发展,这才模仿着建立了台湾工业技术研究院。

  孙运璇认为韩国的这个研究所之所以搞得好与引进韩裔美国人进行领导密不可分,这才从美国聘请包括张忠谋在内的华裔美国人为其效力。而聘请张忠谋也是台湾地区政府早有布局精心运作的结果。张忠谋在2006年接受采访时也说“没有孙运璇(1985年已经是台湾伪“行政院”院长),1985不回台”。张忠谋回到台湾时,台湾已经在八年前就拥有半导体产能了,台湾地区启动发展超大规模集成电路的“电子工业研究发展第3期计划”也已经有两年了。

  应该说,张忠谋是一个好水手,能够在商海沉浮中领导台积电劈波斩浪创造辉煌。而这背后台湾当局的支持与帮助同样功不可没。

  在筹集台积电发展资金时台湾当局发挥的作用就更大了。众所周知,半导体代工是一个资金密集型产业,而且风险很大。这样的行业,领先者的先发优势很大,后来者没有大额持续的风投很难有所作为。而民间的资本往往是不愿意投资这样长周期、高风险的项目的。这个规律在台积电的发展过程中也被一再的证实。

  台积电建立之初,原定计划其资金来源原则上由台湾地区官方基金出资一半,剩下的一半则由民间资金和外资共同解决。而实际运营时,台湾官方占股48.3%,飞利浦作为主要技术提供商和国外投资者占27.5%,其他七家台湾民营企业合计只占24.2%。即使是这24.2%,由于民营企业不愿出资等因素,也始终没有完全到位。

  在这段时间里,台积电使用的还是台湾工研院电子所之前建成的那条3英寸实验线,直到1992年台积电获得大额贷款之后,台积电才在半导体代工上摇摇晃晃的站稳了脚跟。可以想见没有台湾当局的大力支持,世界上可能根本不会有台积电。

  而等到台积电上市之后,为了满足台积电继续发展所需要的海外融资和对员工的股权激励。台湾所谓的“国家开发基金”才逐步退出,到2001年持股12.1%,依然是第二大股东。2003年以后,飞利浦逐步退出,“国家开发基金”仍持股6.38%,为第一大股东。

  耐心的扶持与帮助,最后大度地退出,也只有在政府意志决定扶持地区支柱型企业中才可能出现。当时参与台积电的七家台湾民营企业也是财大气粗很有经济实力的,但几乎都是一直持观望的立场。哪怕到台积电已经到了能赚钱的上市期,各大民营资本想的也不是继续经营,而是迅速利用台积电上市把所持股份尽可能售出。

  而随着半导体先进制程的进一步提升,发展半导体制造业的周期变得更长,其相应的投资风险也变得更大,这必然导致民间投资半导体制造的积极性更受削弱。

  近来有文章声称中国发展半导体制造必须依靠BAT,而不是国家意志。对于这种说法是否可信,台积电的发展历史已经做出无声的驳斥。

  台积电最后的腾飞还是依赖于自主创新

  台积电的发展始于对国外技术的引进,而且一直伴随着对国外技术的引进。先是美国RCA,后来是荷兰的飞利浦,然后是美国的IBM公司,这给了一些认为“半导体技术靠引进吸收再创新一样可以做到世界第一”的人以口实。

  笔者认为这种说法确实有一定的道理,但从根本上说又是有问题的。

  之所以说它有一定的道理,在于台湾虽然没有放松过对于自己人才队伍的培养,不仅有条件的选派人员出国学习参观,而且有意识地把伪“国防军政”芯片研究交由这些研究人员负责,不过总的来说还是引进居多。而且台湾政府本身也倾向于引进技术以减少自研的风险,大有量力而行的意思。

  为什么说这种说法根本上又是有问题呢?就在于台积电自主研发的时间和技术虽然不多却对台积电的发展起到了决定性的作用。评价自主研发对台积电崛起的重要性不能只根据台湾和台积电的一贯政策走向就草率得出判断。

  笔者认为,台积电走上自主研发之路确实既不是张忠谋慧眼独具的结果,也不是台积电有“自主研发”的企业文化,而是多种因素共同作用的结果。但是歪打正着,确实对台积电后来的发展起到了至关重要的作用。

  台积电之所以走上自主研发的路线,首先在于继续引进的前途不利于台积电的发展。大范围引进国外技术最大的问题就是你能引进,别人也能引进,一起引进的结果就是最后要爆发价格战。而当时台积电就面临同是台湾企业的联电竞争,IBM同时向两代工厂提供技术,联电与台积电相比,唯一欠缺的就是管理技术了。于是在2000年之前,联电与台积电的差距日渐缩小,台积电面临的形势十分严峻,这是台积电走向自主研发的外因。

  另一方面,世界制程工艺进步到130nm附近时,原有的铝制程金属连线线宽缩小,导体连线系统中的延迟大大提高,严重的影响了集成电路的速度。而当时的半导体领军企业IBM也吃不准,于是想在保持自身主导地位不变的情况下与台积电合作共同开发铜制程。

  IBM的铜制程虽然已经有了一些技术探索,在实验室条件下数据比较可观,但是在实际条件下良品率很低。这一情况无疑对台积电的决策人员最终下定自主研发的决心起到了关键的作用。

  这两部分的作用,随着国内媒体的报道已经广为人知。不过笔者依然好奇,继续与IBM合作开发新工艺虽然良品率会比较坑,不过联电到时候也会面临着相同的问题,两者的市场地位其实和之前也不会有太大的区别。是什么让台积电的决策者敢于把与IBM合作的机会让给台联电呢?毕竟台湾从政府到企业其实对于自主研发的态度其实相当的保守。

  难道真是张忠谋慧眼独具?笔者从台湾某电子新闻论坛中找到了一点不一样的内容。

B7B9D509AA1FA1233683FF4A7AAD1175F177F369_size551_w1963_h943.png

  (台积电下定决心自主发展130nm的过程中,有可能受到其他公司的启发)

  如果2000年发布的该消息属实的话,原来台积电和摩托罗拉就研发130nm铜制程是有过接触的。也就是说台积电的领导人应该是有机会比较不一样的铜制程的工艺的。当然我们现在知道台积电和摩托罗拉的合作研发没有能继续下去,但是不排除台积电从摩托罗拉(或者其他有接触的公司)看到了不同铜制程工艺的优势,勇敢赌了一把,通过自主研发把IBM打了下去。

  这也同时说明了,台积电的成功不是来自于对过去引进IBM的铝制程“再创新”的结果,而是出于自己(可能还有合作伙伴)对铜制程的理解原始创新的结果。

  相比于中国大陆,台湾企业和官方确实更倾向于引进国外的技术,更不赞同完全自主研发,但台积电的成功并不代表着这种做法就是正确的。台积电的实践恰恰打破了台湾发展高新技术“媚外”的迷思,而是奉行了“自主研发”的胜利。

  不过我们也看到台积电的成功具有很大的偶然性,大国造重器不能总靠这样的碰运气,必须一开始就拿出自主研发的决心来。


继续阅读>>