台積電張忠謀:大陸半導體製造落後台積電5年以上 最大競爭對手是Samsung
2021年04月29日16:56

  “1965年,摩爾預測電子產品的晶體管密度每過1年半到2年會翻倍,後來這條預測被稱為摩爾定律,一直到最近還相當有效。

  雖然摩爾當時只是進行了一個預測,但這條預測其實相當於是一個指標,逼著每個半導體公司每1年半到2年要把晶體管密度加倍。”

  “去年,台積電市值達到6000億美金,而英特爾只有2000多億了,連台積電的一半都不到了,當然以後怎麼樣還不一定。

  2021年,昔日霸主英特爾宣佈他們也要做晶圓代工服務,這件事在我看來是相當諷刺的,他們鼎盛時期是不太看得起晶圓代工的。”

  “根據台積電的商業模式,半導體公司變成了我們的客戶和朋友,這就是商業模式的最大意義,就是如何定義你的客戶群體,以及你怎麼從他們身上賺錢。

  但此前半導體公司都是自己製造晶圓的,我們如果想要專門為他們製造晶圓,那我們的競爭者就是這些公司里負責晶圓製造的部門,這就這個商業模式破壞性的部分。

  如果你的晶圓製造做的很好,那你的客戶,半導體公司裡面有一半人會很開心,但是有一半人會很不開心,因為飯碗被搶了,所以這個其實涉及到公司內部政治。”

  “台積電是半導體晶圓代工的領袖,半導體市場體量去年是4760億美金,其中記憶體(即存儲器)是1170億,邏輯元件是3590億,其中大約1/4——其實也不過只有1/4而已——是台積電製造的。”

  “在20年共計幾百億美元的補貼之後,大陸的半導體製造還是落後台積電5年以上;邏輯半導體設計落後於美國和(中國)台灣地區1、2年。所以大陸現在還不是對手,尤其在晶圓製造方面,不是對手。

  在晶圓製造領域,Samsung電子是台積電的強勁競爭對手,為什麼?

  因為韓國在晶圓製造方面的優勢跟台灣地區相似,人才也好、人員調動方面也好,Samsung都具備,他們的經理人在韓國國內也能發揮第一流的作用。”

  以上是台灣半導體教父,台積電創始人,90歲高齡的張忠謀在今年4月21日的2021大師智庫論壇上的最新發言。

  張忠謀在世界半導體行業是一個如雷貫耳的名字。

  他創立的台灣積體電路製造股份有限公司(簡稱“台積電”)幾乎憑藉一己之力改變了世界半導體產業的格局,讓晶圓代工獨立拆分出來。

  通過幾代共12萬台積電人的不懈努力,不斷攻克最先進製程的芯片製造,而芯片作為尖端電子設備的核心要件,對各國的科技進步都有著“卡脖子”的地位,也使得台積電成為今天地緣策略家的必爭之地。

  用他自己的話說,晶圓代工服務的商業模式是一次破壞性創新;

  而晶圓製造和製程突破在半導體產業鏈中又是一個技術、資本雙密集的領域,台積電通過30年的努力所建立出來的優勢已經讓競爭對手望塵莫及。

  2020年,台積電的市值達到6000億美元,遠超昔日霸主英特爾,而原先對台積電模式不屑一顧的英特爾也開始宣佈入局晶圓代工,這在張忠謀看來無比諷刺。

  談到台積電的競爭對手,張忠謀認為目前大陸、美國都有差距,最需警惕的是Samsung電子……

  以下是聰投整理的1小時演講全文,分享給大家——

  今天我演講的題目是“珍惜台灣半導體晶圓製造的優勢”,這次演講是我的一個呼籲,對台灣地區以及對台積電的呼籲,我的身份是一個退休的台積電人,在公司里已經沒有權利。所以說台積電也是我這次呼籲的重要對象。

  首先我還是把半導體的歷史稍微講一下,否則直接講(中國)台灣地區半導體晶圓製造優勢,可能大家也不會很明白。

  我這次的準備的PPT,第一章是半導體簡史,第二章是講半導體的重要性,為什麼現在已經變成地緣政治策略家的必爭之地。

  這又要講到半導體行業的分工,假如不是因為分工,我們今天不會有這個問題。

  這個分工從幾十年以前就開始了。

  第四部分就要進入正題了——(中國)台灣地區在晶圓製造方面的優勢。

  第五,要講晶圓廠為中心的半導體產業園,

  因為在晶圓製造方面,(中國)台灣地區不止有台積電一家,晶圓製造也帶動了很多的上下遊以及中遊的產業。

  第六,要講一下專業晶圓製造業的創始,同時也是台積電的創始,這個其實是一個、很難得的風雲聚會,我認為一個時代里有時候都出現不了一個這樣的機會。

  第七,台積電的成功。

  第八,台積電今天的地位,

  第九到十一是講競爭者,美國、中國大陸和韓國,在晶圓製造方面,這三個是最重要的競爭者。

  最後第十二點,也是回應現在社會上在談的,台積電之後,是否會有下一個“護G神山”,我也要談談下一個護G神山的可能性。

  貝爾實驗室發明晶體管

  開啟了半導體產業新時代

  半導體的電導性介於導體(比如金屬)和絕緣體(如木頭)之間,半導體的電導性可以通過對其材質純度的介入來控制,因此被稱為半導體。

  不過一直到1948年,只有科學家,尤其是物理學家才知道半導體這個東西,老百姓並沒有聽過。

  1948年,半導體業的一件大事發生了,美國的AT&T就是美國電話電報公司——當年美國最大的電信公司,它下面有一個貝爾實驗室,多年以來貝爾實驗室都是世界一流的研究機構。

  貝爾實驗室以肖克利為首的三位科學家發明了電晶體(即晶體管);

  這個發明非常重要,因為它體積非常小,以前只有真空管可以做晶體管做的事情,但是真空管很大,在二戰的時候,美國用真空管製造的電腦,一台電腦就有一間房子那麼大。

  1949年到美國,在美國的第一年,我沒有見過一台電腦,我當時讀的是哈佛大學,一台電腦也沒見到過。

  1950年我轉學到MIT,那時我才看到電腦;

  而且當時也開始學一些編程,當時的電腦都是真空管電腦,整個房間那麼大,而當時一個房間那麼大的電腦,運算能力還遠不如今天每個人都在用的手機。

  總之,1948年,晶體管發明,AT&T也看到了這項發明的重要性,這三位物理學家在1956年就因晶體管的發明獲得諾貝爾獎。

  肖克利跟我媽媽同年,我讀斯坦福大學的時候是他的學生,經常聽他講課,他講課很好,但最令人難忘的是他的傲慢。

  有許多學生,包括我在內,都不敢問他問題;

  因為我們看到有別的學生去問他問題,他在回答之前會先奚落一番,還反問學生幾個簡單的問題,嘲諷他們提出的問題很可笑,這樣一來就很少有學生再去問他問題。

  1952年,AT&T意識到它不能將晶體管霸為己有,因為這個發明太重要了,於是將晶體管的專利授權給其他公司,包括GE、IBM、德州儀器在內的幾十個公司,都開始投入到晶體管的生產中去。

  我後來供職的德州儀器在當時還是很小的一家公司,只是一個被授權的生產商,但後來幾十年里,德州儀器發展得最為成功。

  這以後,電腦跟半導體就開始平行發展,但我剛剛也講到,其實電腦是最需要晶體管、半導體的。

  1955年加入半導體行業

  見證了集成電路的誕生

  1955年,我取得MIT的碩士學位之後就加入了半導體行業,也可以說1955年以後,半導體的發展就跟我的人生交融在一起了。

  1958年,我加入德州儀器,跟我同期的一位同事,叫傑克·基爾比(Jack Kilby,集成電路的發明者)他比我大8歲;

  但我們都各自視為同代人,當時他正在研究積體電路(即集成電路)。

  基爾比是一個非常有創新能力的人,他的學曆不高,沒有PhD學位,你如果跟他講理論物理他不太懂,可是他極具創新精神,他自己的身份認同是一名工程師。

  偶然有人說基爾比是一名科學家的話,他聽到之後會立馬糾正,說:我不是科學家,我是工程師。

  他就是這樣一個人,可以說,基爾比發明集成電路是在我眼皮底下發生的事情。

  當時還有一個人,叫羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce,英特爾創始人之一,另一位集成電路發明人),在仙童半導體公司工作;

  我當時也剛剛在華盛頓的IEDM(International Electron Devices Meeting國際電子器件大會)上認識,當時半導體行業還很小,參會的人也就不到100人。

  當時諾伊斯和我一會兒會講到的戈登·摩爾(Gordon Moore,英特爾創始人之一,摩爾定律提出者),同在仙童半導體,我當時剛剛加入德儀,代表德儀去參會,當時友商之間還非常友好,不像現在,沒有殺氣騰騰的感覺,互相都很紳士。

  開完會,我就跟諾伊斯、摩爾去喝啤酒。

  我那時候只有27歲,諾伊斯31歲、摩爾29歲,大家都是年輕人;

  我們都非常興奮,自認為是天之驕子,很幸運加入了前途無量的半導體領域。

  酒足飯飽之後我們從餐廳出來,天上飄起雪花,我們唱著歌返回旅館。

  言歸正題,基爾比和諾伊斯幾乎同時發明了集成電路,基爾比大概早了1、2個月時間。後來兩人也就發明權起過一些爭執,最後法院判決兩方共同發明了集成電路。

  後來2000年的時候,基爾比因為發明集成電路獲得諾貝爾獎,而諾伊斯很不幸,1990年,63歲時就過世了,不過他的一生也很精彩了,女朋友一大堆,出門都是自己開飛機,經常去潛水、游泳。

  摩爾定律最大的意義在於它的反身性

  逼著半導體公司每2年把晶體管密度加倍

  半導體的下一個大事件,我認為是1965年,摩爾預測電子產品的晶體管密度每過1年半到2年會翻倍,後來這條預測被稱為摩爾定律,一直到最近還相當有效。

  雖然摩爾當時只是進行了一個預測,但這條預測其實相當於是一個指標,逼著每個半導體公司每1年半到2年要把晶體管密度加倍。

  後來半導體行業也不再有紳士風度了,友商之間開始殺氣騰騰了,所以每一個公司都在想,假如我不加倍的話,就會被競爭者趕超,這樣一來大家都拚命去做。

  這個過程中,MOS(場效應管)的發明和實現也讓摩爾定律成為可能,後來IEDM請我做演講,讓我列出半導體行業意義最重大的創新,我當時把晶體管、集成電路列入其中,也把摩爾定律列入,因為它相當於是一個壓力。

  另外我把MOS放入其中,如果沒有MOS,摩爾定律不會實現;我也把Foundry(晶圓代工)作為半導體行業歷史上重要的創新。

  1980年代至今,半導體應用快速擴展,主要就是PC(個人電腦),到後來的手機等等電子產品,我為什麼說從1980年開始,因為1980年IBM推出了PC產品,將其普及化。

  因為IBM是當時的科技巨頭,大家看到IBM都開始推廣PC,可見PC是可商用的,而不只是少部分人的玩具。

  IBM之前,有一些小公司也在做PC,但是大家當時認為這隻是一個玩具,就像遊戲機一樣,但是IBM開始做PC之後,就很快普及了,尤其是1990年代,PC已經走進家庭,成為真正的個人電腦。

  1990年代也是安迪·葛洛夫(Andy Grove英特爾時任CEO)的年代,他被認為是英特爾最偉大的CEO,這個有些時勢造英雄、英雄造時事的意味,因為1990年代也是PC快速普及的時代,而英特爾幾乎是唯一一家做處理器的公司。

  然後時間來到1987年,張忠謀在(中國)台灣地區成立嶄新商業模式的台積電,專門從事晶圓製造服務,這是一個顛覆式創新,這是哈佛商學院教授克萊頓·克里斯滕森提出的名詞。

  台積電的創立可以說顛覆了整個半導體產業,為什麼?我等一會兒解釋。

  2020年台積電成為市值最高的半導體公司

  昔日霸主英特爾也開始宣佈入局晶圓代工

  2020年台積電成為全球市值最高的半導體公司。

  此前,德州儀器在1960年代到1980年代中期是半導體業的霸主,1980年後期到最近,英特爾一直是半導體業的霸主。

  去年,台積電市值達到6000億美金,而英特爾只有2000多億了,連台積電的一半都不到了,當然以後怎麼樣還不一定。

  2021年,昔日霸主英特爾宣佈他們也要做晶圓代工服務,這件事在我看來是相當諷刺的,他們鼎盛時期是不太看得起晶圓代工的。

  台積電剛剛成立的時候我是去找過英特爾投資的,他們當時不肯;

  不過當時時機也不太好,因為1985年經濟也不是很景氣,但不管怎麼說他們當時是有些看不起的;

  後來台積電成立了,英特爾的幾個創始人看在我個人的面子上幫了我們不少忙。

  可是他們從來沒有想到晶圓代工的商業模式會變得那麼重要,他們也絕想不到有朝一日他們也會入局晶圓製造……

  講了這麼久的歷史,我們現在加快一點進度。

  半導體的重要性不必贅述,國防飛彈,導航 GPS,現在大家都很熟悉了,車子裡頭都有。

  關於GPS又有一個小故事,我第一次聽到GPS在德儀,我在德儀是有最高機密權限的,我負責半導體部門。

  德儀當時還有一個防禦系統部門,他們當時需要集成電路板來做GPS,為飛彈導航,我當時聽他們講GPS技術的時候覺得很神,可以在幾千裡外命中直徑5英呎的目標。而現在每台汽車幾乎都內置了GPS導航系統。

  半導體分工簡史

  從IDM到封測、IC設計、晶圓製造全分離

  工商業,例如電腦,日常生活,例如手機,半導體無處不在。當然新冠疫情更加速了全球的社會轉型。下面我們就要講到半導體的分工了。

  我剛剛加入半導體行業的時候,也就是1955年的時候,當時還沒有人做IC設計(集成電路設計),都還是停留在晶體管的時代,幾年以後都開始做IC設計。

  IC設計是非常技術密集的,附加價值也很高,但資本不密集,不需要很大的資本投入。

  而製程研發和晶圓製造是技術、資本雙密集的,附加價值也很高。

  封裝與測試是技術跟資本都不相對沒有那麼密集,它需要的資本投入高於IC設計,但是所需技術投入不如IC設計。

  總之,每一個半導體公司一開始都是自己做,分工是從1960年代開始的;

  當時先輩分離出來的是封測,當時港台、新加坡的工資比美國低很多,日本的工資甚至也只有美國的5%。

  那個時候我就建議德儀去(中國)台灣地區發展,但他們更想去日本,因為日本也只有美國工資的5%,(中國)台灣地區雖然只有1%,但是沒差多少;

  但是我說日本工資很快會漲上去,(中國)台灣地區不會那麼快,後來德儀就到(中國)台灣地區來了,當然這又是一個小插曲。

  總之封裝與測試是1960年代就分工出來了,雖然還沒有外包給專門的公司,而是去到工資更低的地方設分支機構;

  但這樣一來,當地的企業家發現德儀、Motorola都過來開封測廠,然後也會跟著去做,因為封測的技術並不難,本地廠商的間接費用比國際廠商甚至更低,之後就真正分離出來了。

  到1985年,我在紐約的通用儀器(GeneralInstrument)任總裁,遇到了一個叫戈登·坎貝爾的人,他以前也開過半導體公司,做得很成功,1984年剛剛把公司賣掉,他找到我,說想再設立一個公司,需要5000萬美金投資。

  我問他有沒有商業計劃書,他說計劃書都在腦子裡,我說就算我支援你,也要向通用儀器董事會彙報,所以一定要商業計劃書,他說給他兩週時間。

  但是三週過去了,他也沒給我發商業計劃書,我其實對他的方案還挺有興趣,就給他打電話,他說,我不需要你的5000萬了,只要500萬就夠了,我自己湊湊就有了。

  我說為什麼?

  他說我不做晶圓製造了,因為那個過於資本密集,我要去開一個專門的設計公司——那是我第一次聽說專門做IC設計的公司。

  我當時就想,既然可以有專門做IC設計的公司,那就可以有專門做晶圓製造的公司;

  當然,具體的構想我是在一年以後才徹底想出來的,台積電的成立就是對這個想法的具現。

  為什麼說晶圓製造是一種破壞性創新,因為製程研發和晶圓製造從前是IDM的核心環節,一般認為封測分開沒問題,但是作為核心的晶圓製造,沒人想過要把它從IDM中分離出去。

  台積電的破壞性創新的商業模式把半導體公司變為客戶

  讓半導體公司原先的製造部門丟了飯碗

  根據台積電的商業模式,半導體公司變成了我們的客戶和朋友,這就是商業模式的最大意義,就是如何定義你的客戶群體,以及你怎麼從他們身上賺錢。

  但此前半導體公司都是自己製造晶圓的,我們如果想要專門為他們製造晶圓,那我們的競爭者就是這些公司里負責晶圓製造的部門,這就這個商業模式破壞性的部分。

  如果你的晶圓製造做的很好,那你的客戶,半導體公司裡面有一半人會很開心,但是有一半人會很不開心,因為飯碗被搶了,所以這個其實涉及到公司內部政治。

  美國人不如中國人敬業

  (中國)台灣地區擁有完善的半導體產業鏈

  下面我們講(中國)台灣地區在晶圓製造方面的優勢;

  首先是,有大量優秀敬業的工程師、技工、作業員願意加入製造業,這個非常重要。

  美國人的敬業程度絕對不如(中國)台灣地區人,至少工程師是如此,但半導體行業需要的是既優秀,又敬業的工程師、技工和作業員,而且他們要願意投入製造業。

  而在美國,製造業幾十年以前就不紅了,很多人都跑去金融業做投資去了,金融行業更加吃香,所以這是(中國)台灣地區的第一個優勢。

  另外一點,是高鐵及高速公路方面適合大規模製造業人員的調動;

  台積電的三個製造中心——新竹、台南及台中,成千的工程師不必搬家就可以調動,可以通過高鐵完成單日通勤,而且台積電也提供員工宿舍。

  而且(中國)台灣地區不止有台積電一家公司,上遊還有很多設計公司,比如聯發科;

  中遊有很多供應商,氣體供應商等等,而且有全球重要的半導體設備商,像阿斯麥爾(ASML)、應用材料公司(Applied Material)等等。

  下遊有組裝與測試公司,這是一個相當完整的產業鏈。

  台積電的創始是在1985年,可以說是天時地利人和的一次風雲聚會。

  當時工研院已經做了十年的半導體業務,已經到了山窮水盡的地步,每年需要蠻多經費,又被說與民爭利,技術也不行,當時他們想找出路,我就乘機而入,但也不能說是搭便車,因為第一個做晶圓代工服務,沒有先例,好處是沒有競爭者,壞處是也沒有客戶,這部分就不展開講了。

  台積電成功的原因是什麼?

  其中很重要的一部分就是我剛說到的(中國)台灣地區在晶圓製造方面的優勢,另一點是台積電從董事長以下都是由專業經理人領導的,這當然也有壞處,但是我認為要成立一個世界級的企業,專業經理人模式還是一個很好的模式。

  另外是長期堅持研究開發投資,我們前前後後有過12萬員工,包括已經離職的員工,我們的離職率其實很低,大概只有3%到4%,我們現在有5萬員工,三十幾年以來總員工數也只有12萬。

  當然社會的支援也很重要,這個也是我今天呼籲的重要部分,希望大家要繼續支援台積電,珍惜台積電。

  台積電製造了1/4的半導體元器件

  幾乎每個人都會用到台積電生產的產品

  台積電是半導體晶圓代工的領袖;

  半導體市場體量去年是4760億美金,其中記憶體(即存儲器)是1170億,邏輯元件是3590億,其中大約1/4——其實也不過只有1/4而已——是台積電製造的。

  幾乎每個人都會在日常生活工作上用到台積電製造的半導體產品。

  我現在需要帶助聽器,我最近才發現助聽器里的集成電路也是台積電製造的。

  我是怎麼發現的呢?

  這個助聽器公司每過三年就回來跟我推銷新品,我就問他新品有什麼好處?

  他就講了一大堆變化,還說裡面的集成電路換代升級了,我倒也聽他的話,換了3、4個,但是老實說芯片升級對助聽器的功能好像沒有什麼提升。

  大陸晶圓製造落後台積電5年以上,美國不足為慮

  最需擔心的是韓國Samsung,它的優勢與台積電類似

  接下來我們看競爭對手的情況。

  美國是最厲害的,美國晶圓製造的條件,跟(中國)台灣地區相比,土地占絕對優勢,但我剛剛講到(中國)台灣地區的優勢,是美國不具備的;

  美國的人才不行,無論工程師、技工、領班、作業員,甚至(中國)台灣地區派遣過去的人才也不如在(中國)台灣地區本土發揮的效果好。

  結果就是美國晶圓製造的單位成本顯著高於(中國)台灣地區,所以它靠的是補貼,但是補貼只是短期的,無法彌補長期的競爭劣勢。

  其次是與大陸的競爭;

  在20年共計幾百億美元的補貼之後,大陸的半導體製造還是落後台積電5年以上;邏輯半導體設計落後於美國和(中國)台灣地區1、2年。

  所以大陸現在還不是對手,尤其在晶圓製造方面,不是對手。

  然後是與韓國的競爭;

  在晶圓製造領域,Samsung電子是台積電的強勁競爭對手,為什麼?

  因為韓國在晶圓製造方面的優勢跟(中國)台灣地區相似,人才也好、人員調動方面也好,Samsung都具備,他們的經理人在韓國國內也能發揮第一流的作用。

  (中國)台灣地區再難有下一座“神山”

  希望大家珍惜台積電

  現在有人講尋找下一座神山(註:有人將台積電喻為一座神山),如果說神山的定義是對全世界重要,在(中國)台灣地區又有高市場占有率的行業。

  (中國)台灣地區不過2700萬人,地方也小,你要找一個有潛在優勢又對全世界重要的行業,我找到了一個,就是晶圓製造;

  但此後幾十年,我沒有找到第二個這樣的行業,即便你找到這樣一個新的商業模式,也需要很多年的經營,所以這個問題,我的答案是——

  難!

  半導體晶圓製造是一個憂關民生、經濟、國防的重要產業,它也是第一個(中國)台灣地區獲得了競爭優勢的行業,這個優勢來之不易,守住亦不易,期望台積電努力守住它,這是我今天的呼籲。謝謝大家。

  來源:阿皮亞

  作者:Atorasu  

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