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从豆浆店走出的台湾半导体

2019-04-21
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台湾半导体是全球半导体一个举足轻重的角色。光拿台积电来说,这家晶圆老大的全球影响力就无人能比。


根据台湾工研院IEK Consulting报告,2018年台湾半导体产业产值达新台币2.62兆元,稳定成长6.4%。工研院进一步指出,虽然2019年受限于全球经济景气放缓,半导体产业的成长动能转趋保守。不过他们指出,2019年台湾半导体产业产值可达新台币2.64兆元,优于全球平均水准,有望超越韩国,重回全球第二名,市占率达20%。


从整体水平上看,目前台湾在IC制造与封测产业排名均为全球第一,IC设计排名第二,记忆体排名第四,台湾地区的整体产值在全球仅次于美国与韩国。据预测,台湾今年晶圆代工业成长约达5%,记忆体超过30%,可望带动今年半导体产业表现相对稳定成长。


而这一切的成绩都起源于1974年的台北市南阳街的小欣欣豆浆店中。


一场伟大的早餐会


1974年,台湾以劳力密集轻工业、加工出口业为主,成功创造经济奇迹,跃升为亚洲四小龙之首;然而,同时却也面临产业发展成熟,盛极而衰的瓶颈,而且第三世界国家崛起,拥有既大量且低廉的劳动人力,台湾亟需寻找下一个世代产业接棒的转捩点。


同年二月,在台北市南阳街小欣欣豆浆店冠盖云集,一场早餐会聚集当时台湾重量级政经界人物,包括行政院秘书长费骅、经济部长孙运璿、电信总局长方贤齐、交通部长高玉树、工研院长王兆振、电信研究所长康宝煌,以及力主台湾发展集成电路产业的美国无限电线电公司(RCA)研究室主任潘文渊。


潘文渊提出发展积体电路(IC)技术,是帮助台湾产业往高科技转型最有机会的方式,也获得孙运璿等官员的认同。随即,他就在圆山饭店闭关十天,写下「集成电路计划草案」,才有后来工研院电子所的诞生、RCA计画的执行,以及台积电、联电等晶圆厂的成立。


随后,潘文渊在美国召集海外学人组成电子技术顾问委员会(TAC),并遴选RCA公司做为技术转移的合作伙伴,选定引进集成电路中的互补式金属氧化物半导体(CMOS)技术,在工研院成立电子工业研究发展中心(后扩大为电子研究所),作为「集成电路计划」的执行单位。



1974年,潘文渊博士在美国积极规划集成电路技术,并召集当时美国IC界有名的华人专家成立「电子技术咨询委员会」,由潘文渊担任主任委员,以做为台湾技术、工业发展上的咨询机构。前排左起凌宏璋、葛文勋、赵曾玨、罗念、胡定华,后排左起厉鼎毅、史钦泰、李天培、杨丁元、潘文渊。


在计划拟定后,团队即刻开始招兵买马,当时在美国普林斯顿大学攻读博士毕业的史钦泰、杨丁元、章青驹等人,放弃在美国工作的机会,回台湾加入工研院,投身集成电路计划的引进,并分成设计、制造、测试、设备4组,由他们担任赴美国RCA公司取经团的领队。


1976年4月,经过招募培训的19人团队,怀着兴奋、紧张,以及期待的心情,出发前往美国。当年那群30岁上下的年轻小伙子,不负所望地将集成电路技术成功带回台湾,如今,他们皆成为台湾电子科技业中重量级人物,各自拥有一片天,持续为台湾经济打拼。



1976年,工研院派员赴美国RCA训练。与RCA公关主任合影,左起曹兴诚、倪其良、曾繁城、戴宝通、刘英达、陈碧湾、史钦泰。


现任台积电副董事长的曾繁城,为当初第一批赴美的19人团队之一,他回忆道,「当时我们很都年轻,怀抱着无比的热情,想要把台湾的集成电路技术做起来。」史钦泰亦相当肯定RCA技转计划的成果,他表示,「RCA技转计划为台湾建立自行研发技术的信心。」有别于过往台湾产业以制造加工业为主,RCA计划的成功,让社会及民众发现,台湾有能力自行研发技术,进而坚定转往高科技产业发展的目标。


从电子表IC起步


为了掌握时效,验证来自RCA转移的技术并实现岛内设计、制造集成电路,在那些先锋赶赴美国学习的同时,留守台湾工研院的副院长胡定华齐头并进,主持了台湾第一座集成电路三英寸示范工厂的兴建,其时是1976年7月。


一年多之后,示范工厂落成,那些去RCA接受训练的台湾年轻人也返回宝岛,在这个示范工厂上利用他们在RCA学习的技术试生产电子表的IC。据当事人回应,这班年轻人在示范工厂上做的第一批产品就成功了,这就带给他们无限的鼓舞。但好的开头,一开始并没有获得好的结果,在大家备受煎熬之际,一个在香港做电子表的台胞给了他们10万颗芯片的订单,这就重新提振了他们的信心。值得一提的是,这个台胞是当时赴美培训的史钦泰的同学。


从这笔生意开始,示范性工厂的生意开始一帆风顺,他们的生产良率在短短六个月之后就超越了RCA,这也帮助他们成为了电子表IC的最主要供应商。这也为他们后来推出遥控IC、电机机IC打下了了基础。


据当事人回忆,当时因为示范性工厂的良率超过RCA,这让RCA对这个示范性工厂有了浓厚的兴趣,他们甚至向当地政府提议买下这个工厂,这个念头差点断送了台湾半导体产业的未来。不过在当时的台湾经济部邀请工研院相关人士去听取方案之后,工研院方面坚持要拥有自己的产线,并以其带动电子产业升级的理念,这就保住了台湾集成电路产业的火种。


以电子表IC为开端,台湾电子产业也完成了从劳动密集型向技术密集型的转变。


台湾工研院当时的另一个设定,也是台湾半导体产业遍地开花的保证。


根据当时他们的规定,工研院主要扮演的是一个科研的角色,如果他们推进的项目可行,就将技术转移民间发展。但胡定华也指出,如果直接把现有的技术交给民间企业,很有可能会失败,为此他们推动民营企业走在技术的最前面,预测技术的发展趋势,这样才能更好地推动技术转移。


这也推动了联华电子的成立。


联电和台积电奠定台湾晶圆代工地位


虽然台湾工研院持有这种开放的态度,但在一开始,台湾的民间资金也不敢贸然投资,到了1980年,联华电子才艰难成立,这也是台湾工研院技术衍生的第一家公司。


资料显示,台湾工研院从联电成立开始,就协助他们建厂、装配设备和员工培训,工研院还向联电转移了四十多个自身的工程师,就连要生产的东西,也都是工研院授权联华电子去生产的。而当时去RCA学习的19名技术人员之一的曹兴诚就成为了联华电子的副总经理。


成立的前7年中,它一直只是家从事自有产品生产的整合元件制造(IDM)厂,但几次成功的事业转型却让联电始终保持着业界领先,这其中,曹兴诚功不可没。值得一提的是,在1995年,曹兴诚敏锐地察觉到半导体代工有极大的市场潜力,并果断出击芯片代工制造业。他一一写信给美国前十名的IC设计公司,积极洽谈合资经营芯片代工的事宜。结果是,联电一口气和11家IC设计公司合资,并在1995年转型进入纯芯片代工领域。他们和成立于1987年的台积电一起,奠定了台湾在全球晶圆代工领域的地位。


谈到台积电,则要从1986年说起。


前面说到,工研院会专注于技术研发,这就促成他们在1986年就建成了台湾第一座六英寸实验工厂。时任工研院院长的张忠谋认为,如此庞大的投资,如果只是用来研究,就很难彰显其实际效益,为此他提出将超大型集成电路实验工厂转为民营专业代工公司的构想,这就推动了台积电的诞生,那个做实验的工研院超大型集成电路试制工厂摇身一变成为了台积电的一厂。值得一提的是,张忠谋建立TSMC的首批资金来自于飞利浦的四千万美金。


台积电成立时的资金来源


台积电的诞生进而变革了集成电路产业,探索出了Fab和Fbaless两种不同的业务模式,成就了接下来几十年的半导体又一波繁荣。和当年的联电良率超越RCA一样,台积电的的制程后来也超越了飞利浦,并依据成为全球的晶圆代工厂老大,这就是后话了。


芯片设计和封装产业的繁荣


伴随着台湾晶圆厂的创立,来自工研院,美国返台的工程师都纷纷创立IC设计公司,带动了台湾IC设计产业的兴起。在这里,我们就不得不提源自于联电科技的一大批“联”字头芯片公司。


上文见到,因为看到了代工的机会,于是曹兴诚在1995年放弃经营自有品牌,转型为纯专业晶圆代工厂,并与美国、加拿大等地的11家IC设计公司合资成立联诚、 联瑞、联嘉集成电路股份有限公司,同年9月8吋晶圆厂开始生产。但因为受到客户质疑在晶圆代工厂内设立IC设计部门, 客户会有怀疑盗用客户设计的疑虑, 联电将旗下的IC设计部门分出去成立联发科技、联咏科技、联阳半导体、智原科技、联笙电子、联杰国际。这些企业甚至到现在还在台湾的IC设计产业有这举足轻重的地位,联发科就是当中的一员。


在1990年前后,据不完全统计,台湾先后诞生了包括大智、矽统、杨智、瑞昱、诠华、华展、群立、普腾、劲杰、伟诠、凌阳和矽成和等一大批芯片设计公司。同时还有华邦、合泰、茂矽、世界先进、力晶、南亚和旺宏等一大批制造企业。


除了芯片设计产业外,台湾封测产业也在台积电等代工厂的帮助下,跨上了一个新台阶。而追溯台湾半导体封装产业之萌芽,其实比工研院的成立还早。


上世纪六十年代,欧美日等国电子业IDM因成本考量,而将产品后段晶体管组装生产线移往人力低廉之亚洲地区,台湾当局就以优惠政策吸引来台投资的外商电子封装厂,当时包括了高雄电子(Microchip,1966)、飞利浦建元(Philips,1967)、台湾德仪(Texas Instruments,1971)、捷康(Siliconix ,1974 )、台中三洋(Sanyo,1976)、吉第微(1981)、摩托罗拉(Motorola,1985)等;这些封装厂承接母公司技术与订单,业务内容也由初期的晶体管组装。在1970年代全球IC产业起飞之际转向IC构装。台湾本土的封测企业就是在这个时间段崛起的。


1970~80年代,台湾正在努力开创专业晶圆制造业,在政府的资金补助与技术辅导之下,台湾本土的封测厂陆续成立并蓬勃发展。据不完全统计,台湾本土业者包括较早期之万邦、环宇、华泰、菱生、华旭,以及后起之秀日月光、矽品、鑫成等。历经多年的发展,台湾成为了封测产业的绝对龙头。


至于台湾的IC测试产业,也是是从上世纪七八十年代封测厂只是IC封装厂或晶圆制造厂内的一个部门,如高雄电子、飞利浦建元电子与联华电子之测试部门,并未有专业测试厂的设立,到1988年专业逻辑IC测试厂立卫科技成立,台湾始有IC测试业的产业型态出现。


与此同时,光罩和材料等一系列产业也获得了同步发展,共同营造了台湾半导体产业的繁荣。在这个发展过程中,除了工研院外,台湾当地的政策支持,也在台湾半导体的崛起过程中发挥了重要作用。


参考链接:

https://udn.com/news/story/6905/3223000

http://media.sohu.com/80/58/news207965880.shtml


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