芯片破壁者(十三):臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體的古史新證

盡管我們已經(jīng)無法穿越回歷史,親身揭開半導(dǎo)體發(fā)展過程中每一個(gè)細(xì)節(jié),但從今日之產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀,追溯曾經(jīng)的篳路藍(lán)縷,或許是一個(gè)可行的方法。

比如最近,英特爾與高通就將更先進(jìn)制程的芯片制造訂單交給了臺(tái)積電,英特爾的這一選擇,被視為臺(tái)積電制程能力超越英特爾的明確信號(hào),對此,英國《金融時(shí)報(bào)》評(píng)論稱——這標(biāo)志著英特爾長期領(lǐng)導(dǎo)地位的結(jié)束。

在前面的文章中可以看到,日本半導(dǎo)體在消費(fèi)領(lǐng)域大勢已去,韓國半導(dǎo)體除了財(cái)閥巨頭應(yīng)者寥寥,而起步最晚的臺(tái)灣地區(qū),在產(chǎn)業(yè)上中下游都有企業(yè)盤踞,甚至相對韓日廠商更具影響力,如今更成功反超英特爾,這也成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)由西向東遷移時(shí),獨(dú)特的觀察樣本。

那么說到臺(tái)灣地區(qū)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),當(dāng)下最為大家所熟知的一定離不開以下三個(gè)特征:

1.代工模式。臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的實(shí)力名列世界前列,而其中最強(qiáng)的板塊無疑就是芯片代工。從1996年的IC封裝制造,到1987年介入專業(yè)代工制造,如今在這一領(lǐng)域,能排進(jìn)全球十強(qiáng)的中國臺(tái)灣企業(yè)就有4家之多,除了臺(tái)積電,還有聯(lián)電、力晶、世界先進(jìn)等,成為全球半導(dǎo)體的一極。

2.全產(chǎn)業(yè)鏈。代工實(shí)力名列前茅,并不意味著其他產(chǎn)業(yè)板塊寂寂無名,實(shí)際上,臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體企業(yè)從上游的 IC 設(shè)計(jì)、中游的晶圓生產(chǎn)、下游的封裝和測試以及設(shè)備、材料全領(lǐng)域都有布局,聯(lián)發(fā)科、臺(tái)積電、聯(lián)電、日月光、聯(lián)詠、瑞昱等企業(yè)迅速發(fā)展,也帶動(dòng)了整個(gè)電子工業(yè)的興盛,成為臺(tái)灣地區(qū)的“稻米產(chǎn)業(yè)”。

3.政企協(xié)作。臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)以中小企業(yè)為主,懼怕投資風(fēng)險(xiǎn),臺(tái)灣地區(qū)官僚與民間企業(yè)之間特殊的合作方式,在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型時(shí)強(qiáng)力推動(dòng),堅(jiān)持民營化,促進(jìn)企業(yè)在競爭中發(fā)展,讓臺(tái)灣地區(qū)后來居上,一度成為全球IC產(chǎn)業(yè)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一。

不妨一起回到歷史上的三個(gè)剪影中,追問臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體的今昔。

代工也可以很高級(jí):從聯(lián)電到臺(tái)積電

代工制造,乍聽起來并不是一個(gè)好主意。韓國從早期給美日廠商做低端加工起步,就一直試圖向IDM模式進(jìn)發(fā),切入更具利潤潛力的上游設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。同樣是代工,為什么臺(tái)灣模式會(huì)讓全球都“真香”?

一方面是歷史原因。1966 年美國通用儀器公司 (GI) 在高雄設(shè)廠,開啟了臺(tái)灣地區(qū) IC 封裝技術(shù)的的發(fā)展,隨后,德州儀器公司、飛利浦建元電子等公司也到臺(tái)設(shè)廠。但這些都停留在封裝階段,在臺(tái)的美日廠商只愿意授權(quán)封測技術(shù),不提供核心設(shè)計(jì)的支持,而臺(tái)灣地區(qū)又沒有韓國財(cái)閥那樣的資金實(shí)力,融資和抗壓能力都無法保證向上游延伸。

另一個(gè)原因則是,臺(tái)積電開創(chuàng)的代工Foundry模式實(shí)在太成功了,引發(fā)了島內(nèi)許多企業(yè)效仿復(fù)制,所以臺(tái)灣地區(qū)積極將代工產(chǎn)業(yè)鏈延伸到島內(nèi),錯(cuò)開了與美日強(qiáng)國的競爭,迅速獲得專利授權(quán)形成規(guī)模優(yōu)勢,靠代工站穩(wěn)了腳跟。

(1986 年,宣布臺(tái)積電成立的張忠謀)

繼續(xù)往前追溯,會(huì)發(fā)現(xiàn)臺(tái)灣地區(qū)誕生產(chǎn)業(yè)垂直分工模式,并非偶然。

1977年10月,工研院打造了全中國臺(tái)灣地區(qū)首座集成電路示范工廠,采用7.5微米制程,工研院開發(fā)出的與生產(chǎn)工序匹配的標(biāo)準(zhǔn)單元庫,大幅提高了產(chǎn)品良率,在營運(yùn)的第6個(gè)月已經(jīng)高達(dá)7成,超過了技術(shù)轉(zhuǎn)移母廠RCA公司。察覺到這一產(chǎn)業(yè)分工的變化趨勢,工研院在1980年,決定以衍生公司的方式,設(shè)立中國臺(tái)灣第一間半導(dǎo)體制造公司聯(lián)華電子,將所有產(chǎn)品線技術(shù)( 包括音樂 IC,電子撥號(hào)器、計(jì)算機(jī)IC 以及電話 IC) 以低價(jià)授權(quán)生產(chǎn)的方式全部轉(zhuǎn)移給聯(lián)華,使其在擁有研發(fā)能力之前就可以進(jìn)行生產(chǎn)。聯(lián)電旗下也衍生出了許多分支機(jī)構(gòu),如芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的聯(lián)發(fā)科(MTK),面板驅(qū)動(dòng)IC的聯(lián)詠等等。

同時(shí),不斷游說旅美IC 專家張忠謀加入,對方提出了一種專業(yè)代工模式來運(yùn)營規(guī)劃中的六寸晶圓 VLSI 實(shí)驗(yàn)工廠。1987 年,電子所與飛利浦合作成立臺(tái)積電,張忠謀任董事長,后來并稱“晶圓雙雄”的聯(lián)電與臺(tái)積電,就此集結(jié)。

“聯(lián)家軍”是多點(diǎn)開花,臺(tái)積電則打定主意只做芯片制造。今天看來,二者都為臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的崛起起到了奠基作用,可在當(dāng)時(shí),后者的出現(xiàn)卻委實(shí)有些尷尬。

要知道,“對標(biāo)硅谷”直到今天都是電子工業(yè)長盛不衰的準(zhǔn)則之一, 創(chuàng)立之初,投資人總會(huì)問創(chuàng)始人張忠謀一個(gè)問題——如何跟英特爾競爭。

張忠謀表示“臺(tái)積電和他們不存在競爭,這是一個(gè)完全新的模式,我們甚至?xí)献鳌?。居然在硅谷沒有效仿的成功案例?投資人聽完反而更害怕了……

事實(shí)證明,臺(tái)積電開創(chuàng)的Foundry和IP授權(quán)模式,徹底改變了世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的版圖。

當(dāng)時(shí),Intel 公司正積極尋求海外代工的有利時(shí)機(jī),通過關(guān)系渠道以及付出生產(chǎn)工藝改進(jìn)的努力,臺(tái)積電獲得了 Intel 的部分代工訂單,并迅速成為世界晶圓代工的龍頭,1992 年?duì)I業(yè)收入達(dá) 66億,一度超過了聯(lián)電。專業(yè)代工模式也以一種新分工形態(tài),在臺(tái)灣地區(qū)落地生根。

今天看來,臺(tái)積電的成功是內(nèi)外合力的結(jié)果。

外部,手機(jī)的發(fā)展需要將特定的工作交給專用芯片解決,而不是一塊CPU打天下,所以,北美涌現(xiàn)出一批新興的半導(dǎo)體公司,博通、英偉達(dá)、Marvell 陸續(xù)創(chuàng)立。芯片設(shè)計(jì)公司越來越豐富的產(chǎn)品,對外部晶圓生產(chǎn)線有極強(qiáng)的需求,高通、博通甚至蘋果都需要將制造交給更具規(guī)模優(yōu)勢和專業(yè)的晶圓制造廠,這成為臺(tái)積電崛起的重要機(jī)會(huì)。

英偉達(dá) CEO 黃仁勛甚至半開玩笑說:“如果等我自己建廠生產(chǎn) GPU 芯片,我現(xiàn)在可能就是一個(gè)守著幾千萬美元的公司,做個(gè)安逸的 CEO。”

時(shí)不我與,以美國為中心的Fabless和以臺(tái)灣地區(qū)為主體的Foundry加速了生產(chǎn)設(shè)計(jì)的分離,臺(tái)灣地區(qū)作為專業(yè)晶圓代工承接了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的新一輪國際轉(zhuǎn)移。

而在內(nèi)部,臺(tái)積電始終堅(jiān)持“技術(shù)領(lǐng)軍者”策略,在芯片制造商堅(jiān)持高額的資本投入,以保持臺(tái)積電在制造技術(shù)上的領(lǐng)先優(yōu)勢。

即使是互聯(lián)網(wǎng)泡沫破滅的2001年,互聯(lián)網(wǎng)公司和計(jì)算機(jī)公司批量倒閉,臺(tái)積電利潤暴跌,張忠謀還堅(jiān)持加碼,將晶圓廠的研發(fā)支出上升到凈利潤 80%。

臺(tái)積電的巨額投入,讓芯片設(shè)計(jì)廠商不再需要花費(fèi)資金自己投資建設(shè)生產(chǎn)線,降低了設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的門檻,也降低產(chǎn)品研發(fā)失敗的風(fēng)險(xiǎn),臺(tái)積電也成了大多數(shù)公司的選擇。

隨后,臺(tái)積電又在代工制造的基礎(chǔ)上,提出了“虛擬晶圓廠”的概念,讓客戶能隨時(shí)掌握晶圓制造進(jìn)度,從而爭取到了整合元件廠商(IDM)的訂單,也從單純的代工演變成了一個(gè)結(jié)合制造及服務(wù)的科技公司。

不一樣的“硅谷”,新竹科學(xué)院的輻射效應(yīng)

美國加州北部的圣克拉拉山谷 (Santa Clara Valley),因?yàn)橄赏?、英特爾、惠普、蘋果等半導(dǎo)體巨頭的匯聚,成為全球向往的對象。而在眾多復(fù)制版硅谷里,臺(tái)灣新竹科學(xué)園區(qū)被稱為“亞洲硅谷”,可以說是實(shí)至名歸。

原因很簡單,因?yàn)槠浯_實(shí)成功復(fù)制出了臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)群落。

這也讓臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體從以下游封裝業(yè)為重心,可以持續(xù)向更高附加值的晶圓代工、IC設(shè)計(jì)業(yè)等中上游邁進(jìn)。

2003年,臺(tái)灣地區(qū)的Foundry代工、封裝、測試行業(yè)市場占有率達(dá)到世界第一,分別為70.8%、36.0%、44.5%,IC設(shè)計(jì)市場占有率也位列世界第二名。而新竹科學(xué)園區(qū),就成為關(guān)鍵的“技術(shù)交通樞紐”,也是全球半導(dǎo)體制造業(yè)最密集的地方之一。

“竹科”的出現(xiàn),一開始并沒有什么特別,1976年,臺(tái)灣地區(qū)開始以硅谷為范本,規(guī)劃半導(dǎo)體科學(xué)園區(qū)。仿照斯坦福、伯克利等名校與產(chǎn)業(yè)集群合作的模式,將園區(qū)設(shè)置在了與清華大學(xué)、工研院、交通大學(xué)等比鄰而居的新竹。

這里匯聚了集成電路、電腦及周邊、通訊、光電、精密機(jī)械、生物技術(shù)等六大產(chǎn)業(yè),成為臺(tái)灣地區(qū)的高科技基地。也是人才的虹吸器,新竹甚至流傳著“招牌掉下來就會(huì)砸到一個(gè)博士”的笑話。

經(jīng)歷過各種“產(chǎn)業(yè)園大躍進(jìn)”的人可能都知道,園區(qū)的設(shè)立與產(chǎn)業(yè)的群聚是兩碼事,“竹科”的成功有什么砝碼嗎?拋棄掉一些時(shí)勢造英雄的隨機(jī)因素,能從“竹科”身上看到特殊的地方在于,電子所的技術(shù)外溢作用顯著下降,真正推動(dòng)“竹科”的崛起,是來自市場的人才激蕩。

比如1987 年,楊丁元博士帶領(lǐng)一批電子所工程師離開電子所創(chuàng)建了華邦,進(jìn)入了芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域;傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)巨頭華隆集團(tuán)從電子所和聯(lián)電中吸納人才,創(chuàng)立了華隆微電子,主攻消費(fèi)產(chǎn)品 IC;硅谷回流的創(chuàng)業(yè)軍團(tuán),比如宏基電腦與德州儀器公司合資的德基半導(dǎo)體、旺宏電子、威盛電子、民生科技等等,在新竹附近開設(shè)了大量的 PC 主機(jī)板與外設(shè)設(shè)備工廠。

1983-1997年間,海外人才以平均42%的增速回到臺(tái)灣地區(qū),毗鄰的眾多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu),也為新竹園區(qū)培養(yǎng)了一大批儲(chǔ)備人才。因此,盡管新竹科學(xué)園區(qū)成立時(shí)是以吸引跨國高科技為初衷,后來卻發(fā)展為臺(tái)灣地區(qū)自己的 IC 廠商集聚群落,而非跨國公司的子公司扎堆。

另外,如果說臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有什么隱憂的話,那就是除了臺(tái)積電,大部分都是中小型企業(yè),面對三星電子、鎂光這樣的巨頭時(shí),往往處于下風(fēng)。

但“獨(dú)木不成林、一花難成春”,通過工業(yè)園區(qū)的聚合效應(yīng),讓企業(yè)可以“螺螄殼里做道場”,產(chǎn)業(yè)上中下游體系幾乎全部聚集在相鄰的地理區(qū)域里,從某個(gè)企業(yè)單純的代工模式到產(chǎn)業(yè)鏈全環(huán)節(jié)分布,形成聯(lián)合生產(chǎn)群。

這種群落之間的相互競爭、緊密合作、人才流動(dòng)等等,形成了“竹科”資訊與技術(shù)快速交流、市場競爭優(yōu)勢培育的土壤。

就像是一個(gè)“虛擬大公司”,隨時(shí)可以將旗下的各個(gè)“部門單位”整合起來,投入各自擅長和專精的領(lǐng)域,用更高效率的方式來完成協(xié)作,從而壯大了整體產(chǎn)業(yè)的實(shí)力,形成彈性高、速度快、定制化、低成本的競爭壁壘。

隱秘的角落:臺(tái)灣地區(qū)政府與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的親與疏

喬布斯曾在采訪時(shí)形容自己的工作——“計(jì)算機(jī)領(lǐng)域有點(diǎn)像是沉積的巖石,你在一座山里貢獻(xiàn)了其中薄薄的一層,使山變得更加高聳。但最終,人們只是站在山頂,只有帶著 X 光才能看到里面是什么樣子?!?/p>

這句話用來形容政府管理者在臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中所起到的作用,一樣恰當(dāng)。

今天我們知道,垂直分工與產(chǎn)業(yè)群聚,形成了中國臺(tái)灣與全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)區(qū)隔開來的地域特色。

而這兩大優(yōu)勢的形成,都或多或少地有著政策推動(dòng)的影子。

上世紀(jì) 70 年代初,臺(tái)灣地區(qū)為發(fā)展集成電路投入一千萬美元啟動(dòng)基金,兩個(gè)推動(dòng)性的組織先后成立:

比如召集海外華人在美國成立的科技顧問委員會(huì),就在當(dāng)時(shí)招致非議,認(rèn)為其中有利益輸送。時(shí)任經(jīng)濟(jì)部長的孫運(yùn)璿是個(gè)連半導(dǎo)體是什么都不懂的文職官僚,財(cái)經(jīng)官員李國鼎被問及“什么是半導(dǎo)體”時(shí),他回答——不知道。并認(rèn)為就是因?yàn)椴欢?,才要設(shè)立科技顧問委員,最終獲得了認(rèn)可。

(1976年,工研院派員赴美國RCA訓(xùn)練)

再比如技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的“孵化器”工研院。1974年臺(tái)灣地區(qū)效仿美國硅谷產(chǎn)學(xué)研模式建立電子工業(yè)研究中心,即工研院的前身。由政府組織了一系列新技術(shù)的研發(fā),此后,1975-1979從美國RCA公司引進(jìn)7.0微米CMOS設(shè)計(jì)制造技術(shù)、1983-1987超大集成電路計(jì)劃的1-1.5微米制造與封測技術(shù)、1990 年啟動(dòng)的第三次大型半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展計(jì)劃等等,工研院實(shí)現(xiàn)技術(shù)研發(fā)、引進(jìn)、生產(chǎn)之后,再轉(zhuǎn)讓給民間其它企業(yè),直接提升了臺(tái)灣地區(qū)的整體水平。

在資本層面,開設(shè)政府開發(fā)基金,從1985到1990年共劃撥24億新臺(tái)幣設(shè)立種子基金,鼓勵(lì)類似宏大風(fēng)險(xiǎn)基金等民間投資參與。并且注重對眾多中小企業(yè)技術(shù)能力的培育,而不是過度強(qiáng)調(diào)少數(shù)大企業(yè)技術(shù)能力提升。

可以說,官方力量啟動(dòng),向民間產(chǎn)業(yè)進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)移,進(jìn)而由民間力量促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈延伸,技術(shù)的社會(huì)擴(kuò)散效應(yīng)成為了臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體的有效模式。

(工研院超大型集成電路(VLSI)廠房)

臺(tái)灣地區(qū)的經(jīng)濟(jì)專家瞿宛文在《臺(tái)灣戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)發(fā)展的起源》中認(rèn)為,臺(tái)灣地區(qū)的轉(zhuǎn)型成功很大程度歸功于當(dāng)時(shí)的財(cái)經(jīng)官員,并不是簡單的技術(shù)官僚,而是中國儒家傳統(tǒng)下,以“經(jīng)世濟(jì)民”的士大夫。

實(shí)際上,政策的制定者如何提前提前做出判斷,制定出正確的產(chǎn)業(yè)政策,這種理想化的條件是極為困難的。臺(tái)灣地區(qū)在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型時(shí)期出現(xiàn)的主要技術(shù)型官員,就起到了關(guān)鍵作用。

終·新變啟示錄

截至發(fā)稿日,臺(tái)積電、聯(lián)發(fā)科等的芯片不得不在美國禁令下開始對華為斷供,消息一出,聯(lián)發(fā)科在臺(tái)灣證券交易所的股價(jià)就下跌了近10%,制造巨頭聯(lián)詠科技和相機(jī)鏡頭制造商大立光電也分別下跌了8%和3%。

大陸企業(yè)與臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈,早已被鏈接成了共同體。而在當(dāng)前的國際局勢下,如何突破美國技術(shù)封鎖,對于兩岸產(chǎn)業(yè)都是一個(gè)具有時(shí)代意義的課題。

目前來看,中國臺(tái)灣半導(dǎo)體的崛起是地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與下游需求匹配的結(jié)果。

從上世紀(jì)六十年代,微處理器、存儲(chǔ)器的主流產(chǎn)品,到九十年代SOC全產(chǎn)業(yè)鏈的出現(xiàn),再到新世紀(jì)智能手機(jī)對多元化芯片的訴求,未來物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等機(jī)遇也將成為中國臺(tái)灣集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新的新商機(jī)。

而對于大陸來說,避免與英特爾、AMD、高通等巨頭正面PK,不過度糾纏于追求制程技術(shù)的極限,發(fā)展那些應(yīng)用多元智慧物聯(lián)(AIoT)產(chǎn)品,并不需要用到最尖端的制程技術(shù),14nm甚至微奈米等級(jí)就可以拓展新應(yīng)用。比如從浸 潤式微影技術(shù)的出現(xiàn),就繞過了達(dá)到瓶頸的157納米光刻技術(shù),借助水做中介,用193納米波長的光線,實(shí)現(xiàn)了65nm IC芯片的生產(chǎn)。

這不僅更符合大陸產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀,也是合乎技術(shù)生命周期的時(shí)機(jī)選擇。

此外,臺(tái)灣地區(qū)的戰(zhàn)略選擇,創(chuàng)新性的商業(yè)模式起到了關(guān)鍵的作用。

比如抓住產(chǎn)業(yè)鏈縱向延伸的時(shí)機(jī),把生產(chǎn)低成本和與美國硅谷人才互動(dòng)密切的優(yōu)勢結(jié)合起來,快速提升自己的技術(shù)能力和水平,在“垂直整合”中爭得國際分工的位置,并最終實(shí)現(xiàn)趕超。

如果中國大陸將在5G、AI、云端服務(wù)上的領(lǐng)先優(yōu)勢,借助更“接地氣”的互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系軍團(tuán),充分釋放到終端消費(fèi)應(yīng)用當(dāng)中,由此撬動(dòng)的硬件市場與生態(tài)系統(tǒng),未嘗不會(huì)重新撬動(dòng)更大的商業(yè)潛力。

彭博商業(yè)周刊曾形容臺(tái)灣地區(qū)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)——在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的地位無可取代,如同中東石油在全球經(jīng)濟(jì)的角色。然而就像電力之于石油,智能時(shí)代與地緣政治的大變局,也將中國臺(tái)灣半導(dǎo)體甩到了一個(gè)新的賽道。終局如何,拭目以待。

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2020-08-20
芯片破壁者(十三):臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體的古史新證
另一個(gè)原因則是,臺(tái)積電開創(chuàng)的代工Foundry模式實(shí)在太成功了,引發(fā)了島內(nèi)許多企業(yè)效仿復(fù)制,所以臺(tái)灣地區(qū)積極將代工產(chǎn)業(yè)鏈延伸到島內(nèi),錯(cuò)開了與美日強(qiáng)國的競爭,迅速獲得專利授權(quán)形成規(guī)模優(yōu)勢,靠代工站穩(wěn)了腳

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