雖然摩爾當時只是進行了一個預測,但這條預測其實相當于是一個指標,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?!?/p>
“去年,臺積電市值達到6000億美金,而英特爾只有2000多億了,連臺積電的一半都不到了,當然以后怎么樣還不一定。
2021年,昔日霸主英特爾宣布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?!?/p>
“根據(jù)臺積電的商業(yè)模式,半導體公司變成了我們的客戶和朋友,這就是商業(yè)模式的最大意義,就是如何定義你的客戶群體,以及你怎么從他們身上賺錢。
但此前半導體公司都是自己制造晶圓的,我們如果想要專門為他們制造晶圓,那我們的競爭者就是這些公司里負責晶圓制造的部門,這就這個商業(yè)模式破壞性的部分。
如果你的晶圓制造做的很好,那你的客戶,半導體公司里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?!?/p>
“臺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——是臺積電制造的?!?/p>
“在20年共計幾百億美元的補貼之后,大陸的半導體制造還是落后臺積電5年以上;邏輯半導體設計落后于美國和(中國)臺灣地區(qū)1、2年。所以大陸現(xiàn)在還不是對手,尤其在晶圓制造方面,不是對手。
在晶圓制造領域,三星電子是臺積電的強勁競爭對手,為什么?
因為韓國在晶圓制造方面的優(yōu)勢跟臺灣地區(qū)相似,人才也好、人員調動方面也好,三星都具備,他們的經(jīng)理人在韓國國內也能發(fā)揮第一流的作用。”
以上是臺灣半導體教父,臺積電創(chuàng)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(fā)言。
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張忠謀在世界半導體行業(yè)是一個如雷貫耳的名字。
他創(chuàng)立的臺灣積體電路制造股份有限公司(簡稱“臺積電”)幾乎憑借一己之力改變了世界半導體產(chǎn)業(yè)的格局,讓晶圓代工獨立拆分出來。
通過幾代共12萬臺積電人的不懈努力,不斷攻克最先進制程的芯片制造,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,也使得臺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(yè)模式是一次破壞性創(chuàng)新;
而晶圓制造和制程突破在半導體產(chǎn)業(yè)鏈中又是一個技術、資本雙密集的領域,臺積電通過30年的努力所建立出來的優(yōu)勢已經(jīng)讓競爭對手望塵莫及。
2020年,臺積電的市值達到6000億美元,遠超昔日霸主英特爾,而原先對臺積電模式不屑一顧的英特爾也開始宣布入局晶圓代工,這在張忠謀看來無比諷刺。
談到臺積電的競爭對手,張忠謀認為目前大陸、美國都有差距,最需警惕的是三星電子……
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“珍惜臺灣半導體晶圓制造的優(yōu)勢”,這次演講是我的一個呼吁,對臺灣地區(qū)以及對臺積電的呼吁,我的身份是一個退休的臺積電人,在公司里已經(jīng)沒有權利。所以說臺積電也是我這次呼吁的重要對象。
首先我還是把半導體的歷史稍微講一下,否則直接講(中國)臺灣地區(qū)半導體晶圓制造優(yōu)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,為什么現(xiàn)在已經(jīng)變成地緣政治策略家的必爭之地。
這又要講到半導體行業(yè)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)臺灣地區(qū)在晶圓制造方面的優(yōu)勢。
第五,要講晶圓廠為中心的半導體產(chǎn)業(yè)園,
因為在晶圓制造方面,(中國)臺灣地區(qū)不止有臺積電一家,晶圓制造也帶動了很多的上下游以及中游的產(chǎn)業(yè)。
第六,要講一下專業(yè)晶圓制造業(yè)的創(chuàng)始,同時也是臺積電的創(chuàng)始,這個其實是一個、很難得的風云聚會,我認為一個時代里有時候都出現(xiàn)不了一個這樣的機會。
第七,臺積電的成功。
第八,臺積電今天的地位,
第九到十一是講競爭者,美國、中國大陸和韓國,在晶圓制造方面,這三個是最重要的競爭者。
最后第十二點,也是回應現(xiàn)在社會上在談的,臺積電之后,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(fā)明晶體管
開啟了半導體產(chǎn)業(yè)新時代
半導體的電導性介于導體(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,老百姓并沒有聽過。
1948年,半導體業(yè)的一件大事發(fā)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(fā)明了電晶體(即晶體管);
這個發(fā)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(zhàn)的時候,美國用真空管制造的電腦,一臺電腦就有一間房子那么大。
1949年到美國,在美國的第一年,我沒有見過一臺電腦,我當時讀的是哈佛大學,一臺電腦也沒見到過。
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,整個房間那么大,而當時一個房間那么大的電腦,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(fā)明,AT&T也看到了這項發(fā)明的重要性,這三位物理學家在1956年就因晶體管的發(fā)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(jīng)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(fā)明太重要了,于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(chǎn)中去。
我后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(chǎn)商,但后來幾十年里,德州儀器發(fā)展得最為成功。
這以后,電腦跟半導體就開始平行發(fā)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(yè)
見證了集成電路的誕生
1955年,我取得 MIT的碩士學位之后就加入了半導體行業(yè),也可以說1955年以后,半導體的發(fā)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,叫杰克·基爾比(Jack Kilby,集成電路的發(fā)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(chuàng)新能力的人,他的學歷不高,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(chuàng)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,他聽到之后會立馬糾正,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(fā)明集成電路是在我眼皮底下發(fā)生的事情。
當時還有一個人,叫羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce,英特爾創(chuàng)始人之一,另一位集成電路發(fā)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(yè)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(chuàng)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(xiàn)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。
酒足飯飽之后我們從餐廳出來,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(fā)明了集成電路,基爾比大概早了1、2個月時間。后來兩人也就發(fā)明權起過一些爭執(zhí),最后法院判決兩方共同發(fā)明了集成電路。
后來2000年的時候,基爾比因為發(fā)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(jīng)常去潛水、游泳。
摩爾定律最大的意義在于它的反身性
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(chǎn)品的晶體管密度每過1年半到2年會翻倍,后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于是一個指標,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。
后來半導體行業(yè)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,這樣一來大家都拼命去做。
這個過程中,MOS(場效應管)的發(fā)明和實現(xiàn)也讓摩爾定律成為可能,后來IEDM請我做演講,讓我列出半導體行業(yè)意義最重大的創(chuàng)新,我當時把晶體管、集成電路列入其中,也把摩爾定律列入,因為它相當于是一個壓力。
另外我把MOS放入其中,如果沒有MOS,摩爾定律不會實現(xiàn);我也把Foundry(晶圓代工)作為半導體行業(yè)歷史上重要的創(chuàng)新。
1980年代至今,半導體應用快速擴展,主要就是PC(個人電腦),到后來的手機等等電子產(chǎn)品, 我為什么說從1980年開始,因為1980年 IBM推出了PC產(chǎn)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只是一個玩具,就像游戲機一樣,但是IBM開始做PC之后,就很快普及了,尤其是1990年代,PC已經(jīng)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。
然后時間來到1987年,張忠謀在(中國)臺灣地區(qū)成立嶄新商業(yè)模式的臺積電,專門從事晶圓制造服務,這是一個顛覆式創(chuàng)新,這是哈佛商學院教授克萊頓·克里斯滕森提出的名詞。
臺積電的創(chuàng)立可以說顛覆了整個半導體產(chǎn)業(yè),為什么?我等一會兒解釋。
2020年臺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布入局晶圓代工
2020年臺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(yè)的霸主,1980年后期到最近,英特爾一直是半導體業(yè)的霸主。
去年,臺積電市值達到6000億美金,而英特爾只有2000多億了,連臺積電的一半都不到了,當然以后怎么樣還不一定。
2021年,昔日霸主英特爾宣布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。
臺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(jīng)濟也不是很景氣,但不管怎么說他們當時是有些看不起的;
后來臺積電成立了,英特爾的幾個創(chuàng)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(yè)模式會變得那么重要,他們也絕想不到有朝一日他們也會入局晶圓制造……
講了這么久的歷史,我們現(xiàn)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(xiàn)在大家都很熟悉了,車子里頭都有。
關于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御系統(tǒng)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,可以在幾千里外命中直徑5英尺的目標。而現(xiàn)在每臺汽車幾乎都內置了GPS導航系統(tǒng)。
半導體分工簡史
從IDM到封測、IC設計、晶圓制造全分離
工商業(yè),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(yè)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,幾年以后都開始做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。
而制程研發(fā)和晶圓制造是技術、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么密集,它需要的資本投入高于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,當時港臺、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)臺灣地區(qū)發(fā)展,但他們更想去日本,因為日本也只有美國工資的5%,(中國)臺灣地區(qū)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)臺灣地區(qū)不會那么快,后來德儀就到(中國)臺灣地區(qū)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?shù)氐钠髽I(yè)家發(fā)現(xiàn)德儀、摩托羅拉都過來開封測廠,然后也會跟著去做,因為封測的技術并不難,本地廠商的間接費用比國際廠商甚至更低,之后就真正分離出來了。
到1985年,我在紐約的通用儀器(General Instrument)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(yè)計劃書,他說計劃書都在腦子里,我說就算我支持你,也要向通用儀器董事會匯報,所以一定要商業(yè)計劃書,他說給他兩周時間。
但是三周過去了,他也沒給我發(fā)商業(yè)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。
我說為什么?
他說我不做晶圓制造了,因為那個過于資本密集,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制造的公司;
當然,具體的構想我是在一年以后才徹底想出來的,臺積電的成立就是對這個想法的具現(xiàn)。
為什么說晶圓制造是一種破壞性創(chuàng)新,因為制程研發(fā)和晶圓制造從前是IDM的核心環(huán)節(jié),一般認為封測分開沒問題,但是作為核心的晶圓制造,沒人想過要把它從IDM中分離出去。
臺積電的破壞性創(chuàng)新的商業(yè)模式把半導體公司變?yōu)榭蛻?/p>
讓半導體公司原先的制造部門丟了飯碗
根據(jù)臺積電的商業(yè)模式,半導體公司變成了我們的客戶和朋友,這就是商業(yè)模式的最大意義,就是如何定義你的客戶群體,以及你怎么從他們身上賺錢。
但此前半導體公司都是自己制造晶圓的,我們如果想要專門為他們制造晶圓,那我們的競爭者就是這些公司里負責晶圓制造的部門,這就這個商業(yè)模式破壞性的部分。
如果你的晶圓制造做的很好,那你的客戶,半導體公司里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(yè)
(中國)臺灣地區(qū)擁有完善的半導體產(chǎn)業(yè)鏈
下面我們講(中國)臺灣地區(qū)在晶圓制造方面的優(yōu)勢;
首先是,有大量優(yōu)秀敬業(yè)的工程師、技工、作業(yè)員愿意加入制造業(yè),這個非常重要。
美國人的敬業(yè)程度絕對不如(中國)臺灣地區(qū)人,至少工程師是如此,但半導體行業(yè)需要的是既優(yōu)秀,又敬業(yè)的工程師、技工和作業(yè)員,而且他們要愿意投入制造業(yè)。
而在美國,制造業(yè)幾十年以前就不紅了,很多人都跑去金融業(yè)做投資去了,金融行業(yè)更加吃香,所以這是(中國)臺灣地區(qū)的第一個優(yōu)勢。
另外一點,是高鐵及高速公路方面適合大規(guī)模制造業(yè)人員的調動;
臺積電的三個制造中心——新竹、臺南及臺中,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,而且臺積電也提供員工宿舍。
而且(中國)臺灣地區(qū)不止有臺積電一家公司,上游還有很多設計公司,比如聯(lián)發(fā)科;
中游有很多供應商,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。
下游有組裝與測試公司,這是一個相當完整的產(chǎn)業(yè)鏈。
臺積電的創(chuàng)始是在1985年,可以說是天時地利人和的一次風云聚會。
當時工研院已經(jīng)做了十年的半導體業(yè)務,已經(jīng)到了山窮水盡的地步,每年需要蠻多經(jīng)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。
臺積電成功的原因是什么?
其中很重要的一部分就是我剛說到的(中國)臺灣地區(qū)在晶圓制造方面的優(yōu)勢,另一點是臺積電從董事長以下都是由專業(yè)經(jīng)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(yè),專業(yè)經(jīng)理人模式還是一個很好的模式。
另外是長期堅持研究開發(fā)投資,我們前前后后有過12萬員工,包括已經(jīng)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(xiàn)在有5萬員工,三十幾年以來總員工數(shù)也只有12萬。
當然社會的支持也很重要,這個也是我今天呼吁的重要部分,希望大家要繼續(xù)支持臺積電,珍惜臺積電。
臺積電制造了1/4的半導體元器件
幾乎每個人都會用到臺積電生產(chǎn)的產(chǎn)品
臺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——是臺積電制造的。
幾乎每個人都會在日常生活工作上用到臺積電制造的半導體產(chǎn)品。
我現(xiàn)在需要帶助聽器,我最近才發(fā)現(xiàn)助聽器里的集成電路也是臺積電制造的。
我是怎么發(fā)現(xiàn)的呢?
這個助聽器公司每過三年就回來跟我推銷新品,我就問他新品有什么好處?
他就講了一大堆變化,還說里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么提升。
大陸晶圓制造落后臺積電5年以上,美國不足為慮
最需擔心的是韓國三星,它的優(yōu)勢與臺積電類似
接下來我們看競爭對手的情況。
美國是最厲害的,美國晶圓制造的條件,跟(中國)臺灣地區(qū)相比,土地占絕對優(yōu)勢,但我剛剛講到(中國)臺灣地區(qū)的優(yōu)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(yè)員,甚至(中國)臺灣地區(qū)派遣過去的人才也不如在(中國)臺灣地區(qū)本土發(fā)揮的效果好。
結果就是美國晶圓制造的單位成本顯著高于(中國)臺灣地區(qū),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后,大陸的半導體制造還是落后臺積電5年以上;邏輯半導體設計落后于美國和(中國)臺灣地區(qū)1、2年。
所以大陸現(xiàn)在還不是對手,尤其在晶圓制造方面,不是對手。
然后是與韓國的競爭;
在晶圓制造領域,三星電子是臺積電的強勁競爭對手,為什么?
因為韓國在晶圓制造方面的優(yōu)勢跟(中國)臺灣地區(qū)相似,人才也好、人員調動方面也好,三星都具備,他們的經(jīng)理人在韓國國內也能發(fā)揮第一流的作用。
(中國)臺灣地區(qū)再難有下一座“神山”
希望大家珍惜臺積電
現(xiàn)在有人講尋找下一座神山(注:有人將臺積電喻為一座神山),如果說神山的定義是對全世界重要,在(中國)臺灣地區(qū)又有高市場占有率的行業(yè)。
(中國)臺灣地區(qū)不過 2700萬人,地方也小,你要找一個有潛在優(yōu)勢又對全世界重要的行業(yè),我找到了一個,就是晶圓制造;
但此后幾十年,我沒有找到第二個這樣的行業(yè),即便你找到這樣一個新的商業(yè)模式,也需要很多年的經(jīng)營,所以這個問題,我的答案是——
難!
半導體晶圓制造是一個憂關民生、經(jīng)濟、國防的重要產(chǎn)業(yè),它也是第一個(中國)臺灣地區(qū)獲得了競爭優(yōu)勢的行業(yè),這個優(yōu)勢來之不易,守住亦不易,期望臺積電努力守住它,這是我今天的呼吁。謝謝大家。

