张忠谋:大陆落后台积电五年

本周三,在台湾经济日报主办的 2021 大师智库论坛上,台积电创始人张忠谋以《珍惜台湾半导体晶圆制造的优势》为题发表演讲。

90 岁张忠谋 1 小时演讲:大陆落后台积电五年,还怼了下英特尔

1987 年,张忠谋在台湾成立崭新商业模式的台积电,专门从事晶圆制造服务,打乱了半导体业秩序。到 2020 年,台积电成为全球市值最高的半导体公司,市值达 6000 亿美元。

聚合上下游产业链,使得中国台湾半导体产业具有强大的竞争优势。张忠谋认为,美国生产成本较高,政府短期补贴不能弥补长期的竞争劣势;大陆半导体制造落后台积电 5 年以上,逻辑半导体设计落后美国、台湾 1-2 年。

在他眼中,韩国三星电子才是台积电在晶圆制造领域的强劲竞争对手,因为其制造优势及人才等条件与台湾状况类似。

张忠谋还提到,英特尔今年宣布做晶圆制造服务,令他感到相当讽刺。英特尔本是世界半导体业数十年的霸主,过去曾拒绝投资台积电,并有些看不起晶圆制造服务。

总体来看,在整场演讲中,张忠谋分享了 12 个话题,包括半导体简史及重要性、半导体业的分工、台湾晶圆制造的优势、以晶圆厂为中心的半导体产业链、专业晶圆制造业的创始、台积电的成功及今日地位,并剖析了美国、中国大陆及韩国的竞争态势,同时回应对台湾下一个“护 X 神山”的看法,认为复刻台积电的成功“难!”。

张忠谋于 2018 年 6 月从台积电退休,至今已有 3 年,而此次最新公开演讲中,他对台湾半导体产业,尤其是晶圆制造业的关注表露无遗。他呼吁当地政府、社会及台积电本身要努力守住台湾半导体晶圆制造业在世界竞争中的优势。

90 岁张忠谋 1 小时演讲:大陆落后台积电五年,还怼了下英特尔

以下是张忠谋演讲全文实录:

01.

张忠谋演讲提纲

今年,我的题目是《珍惜台湾半导体晶圆制造的优势》,这个演讲是我的一个呼吁,是对(中国)台湾政府、社会、以及台积电的呼吁。

我的身份是一个退休的台积电的,在公司里面已经没有权利,这也是我选择的,所以说,这个呼吁,台积电也是一个非常重要的对象。

因为我已经知道,听众绝大部分都不是在资讯界,更不是在半导体界。所以,我想稍微讲一下(半导体),不然马上跳进重要的点 —— 台湾半导体晶圆制造的优势,我想大家不会很了解。

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▲张忠谋演讲提纲

这个是我今天做的 PowerPoint,第一章先讲半导体简史;第二章讲半导体的重要性,为什么半导体会变成地缘政治家的必争之地。那我又讲讲半导体业的分工,假如不是为了这个分工,我们今天不会有这个问题,这个分工是几十年以前就开始了。

第四个就进入正题了 —— 台湾在晶圆制造方面的优势;第五讲晶圆厂为中心的半导体产业园,因为晶圆制造对台湾的影响不只是台积电一家。晶圆制造已经带动了很多的上游、下游以及中游的产业。

第六,讲一下专业晶圆制造业的创始,也就是台积电的创始,这个其实是风云际会,很难得的风云际会,我想一代里头出不了一个;第七,台积电的成功;第八台积电今日的地位;第九、第十、第十一我要看一看我们国外的竞争者,美国、大陆、南韩,这三个是最重要的竞争者,当然也有日本、欧洲,但是因为我说是晶圆制造,比较起来美国、大陆和南韩是我们重要的竞争者。

最后,第十二点,因为现在社会上也常说“啊,我们可以再来一个所谓‘护 X 神山’,那我也要谈谈下一个‘护 X 神山’的可能”。最下面结论。

02.

半导体简史:八大关键事件

半导体的电导性介于导体(金属)与绝缘体(木头)。你可以控制半导体的电导性,总之它是介于金属和木头之间,所以称为半导体。

不过老实说,一直到 1948 年,半导体(semiconductor)只是一个科学家知道的名词,老百姓不知道的,念文科的、念商科的、念法律的也不知道的,科学家尤其是物理学家他们知道,是社会上很少一群。

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1948 年,一件半导体业的大事发生了,美国的 AT&T 公司,是美国最大的电信公司。它有贝尔实验室,是世界第一流的研究机构。贝尔实验室里有三位物理学家,Shockley 是领袖,Bardeen 和 Brattain 两位不太服他,可是他们三个合作发明了基于半导体的电晶体(晶体管,transistor)。他们发明的东西是非常重要的,就是 transistor。

那重要的是什么呢,是它(半导体电晶体)非常小,以前是真空管可以做 transistor,但是真空管大得很,在第二次世界大战的时候美国就要制造计算机,那个计算机大的要命,因为使用了真空管,(计算机要占)整个房间。

1949 年我到美国,第一年没看到任何计算机,1950 年,我到 MIT,我看到了计算机。老实说,一个房间那么大的计算机,功能不如今天带在身上那么小的手机。

不过总之,1949 年 transistor 发明了后,AT&T 知道它的重要性,这三个物理学家后来 1956 年,就因为这个发明获得了诺贝尔物理学奖。

Shockley 与我妈妈同年,我是他的学生,在斯坦福大学,我听他讲课,讲课讲得不错,但最令人难忘的是他的傲慢。许多学生包括我不敢问他问题,因为我们看到别的学生问他问题时,他首先不是回答这个问题,而是奚落这个学生一番,问很多简单的问题,表示你的问题实在是可笑。这样的情形下,所以很少有学生问他问题,他们只是听他的课。

1952 年,AT&T 知道不能一个公司独占 transistor,它就自动把这个授权出来给许多公司,包括 IBM、德仪(德州仪器,TI)、有几十家公司。当时德仪是非常小的公司,后来几十年的光景,它最成功。

之后,电脑和半导体开始平行发展的,因为电脑是最需要半导体的。

我是在 1955 年得到 Master 学位(硕士研究生学位)以后,加入了半导体行业。1955 年以后半导体的历史就和我有关了起来。

1958 年,那一年我刚刚到德仪。我的一个新同事,他也和我一样,刚刚加入德仪,他叫杰克・基尔比(Jack Kilby),他比我大八岁,但是我们是同代人。TI 董事长叫他做积体电路。

Jack Kilby 学历不高,只有 Master,没有 PhD(学术研究生博士学位),你跟他讲理论物理,他不太懂,他坚持自己是工程师而不是科学家。有人说他是科学家,他马上否认说:“我是工程师”,他后来发明了集成电路。

因为当时半导体圈子非常小,有次我与 Robert Noyce(仙童半导体和英特尔的联合创办人),以及英特尔的 Gordon Moore 一起开会,大家当时相当的 gentlemanly。

开完会,我和两个人一起去喝啤酒,那个时候我只有 27 岁,Noyce 才 31 岁、Moore 才 29 岁,都非常兴奋,认为自己是天之骄子,很幸运地加入了前途无量的半导体领域。喝完酒后,三个人在雪花飘摇中,唱着歌回到旅馆。

他们两个人 Jack Kilby 和 Noyce 几乎同时发明了集成电路,Kilby 早一些,但是如果没有 Noyce 的发明,集成电路也不会真正研发成功。

后来经过一些争执,两个人同意是共同发明了集成电路,后来 2000 年杰克基尔比因此拿到了诺贝尔物理奖,Noyce 却很不幸在 1990 年就过世了,只有 63 岁。

可是 Noyce 完完整整地活了一个 whole life(完整人生),因为他的女朋友一大堆,常常自己开飞机、潜水、游泳和其他运动。

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下一个大事是 1965 年的摩尔定律。摩尔预测电路密度每 1.5 年 – 2 年加倍,这个预测后来被称为“摩尔定律”,一直到最近都相当有效。

虽然摩尔定律只是预测,但是它逼得每个公司每一年半到两年就要把电路密度加倍,因为后来半导体界杀气腾腾,大家都在想如果我不加倍的话,竞争者会加倍,所以所有公司都在拼命,这也是摩尔定律最重要的一点。

MOSFET 也使得我们(让电路密度)可以加倍加倍再加倍,

1980 年代至今,半导体应用快速扩展,IBM 发布 PC,把 PC 普遍化。IBM 之前,很多小公司的 PC 只被人们视为玩具,和电子游戏类似,IBM 改变了这种观念。

90 年代,PC 在家庭中变得开始更加普及,连太太也都用了。因为我亲身经历过,所以印象相当深刻。90 年代也是英特尔最伟大的 CEO 安迪・格鲁夫(Andy Grove)的时代,因为英特尔当时也是独家的处理器制造公司,可谓时势造英雄、英雄造时势。

1987 年,张忠谋在台湾成立崭新商业模式的台积电,专门从事晶圆制造服务。2020 年台积电成为全球最高市值的半导体公司。

英特尔本来是半导体行业数十年的霸主,从 1980 年后期到最近。去年台积电市值在 6000 亿美元,英特尔只有 2000 多亿美元,是台积电的一半都不到。不过,以后的事是不一定的。

2021 年,英特尔宣布他们也要做晶圆服务。这个对我来说,有相当的讽刺性。本来他们是霸主,老实说他们有些看不起晶圆制造。因为我跟他们认识,我曾找英特尔投资,在 1985 年台积电正在募资的时候,因为不太景气,英特尔没有同意。

台积电成立后,英特尔帮了不少忙,可是他们从来没有想到,晶圆代工模式会变得这么重要;也从来没有想到,有朝一日他们也要做晶圆制造。

03.

半导体有多重要?几乎无处不在

讲了好久的历史,那现在可以快一点。半导体的重要,国防:导弹导航。GPS,这又是一个小故事,现在大家都很熟悉了,车子里都有了。

我第一次听到 GPS 是在德仪,德仪有国防系统部门(defence system division),我听他们讲在几千里之外能够命中 5 英尺,70 年代时我认为很神,现在每个车子都有。

工商业、日常生活用的电脑、手机都需要半导体,可以说半导体无处不在。

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04.

半导体产业分工:台积电首创晶圆代工模式

我刚刚加入半导体领域的时候,半导体行业还没有形成分工,IC 设计工具、晶圆制造、制程研发、封装测试很多都是一家公司自己完成。

IC 设计其实是技术密集,附加价值高,但是资本不密集。晶圆制造和制程研发是资本密集、技术密集、附加价值高的环节,封装测试没晶圆制造资本密集,不如 IC 设计技术密集。

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分工从 60 年代开始,先分出来封装与测试,在低工资的地区做,包括台湾、菲律宾、新加坡、香港、甚至日本。当时日本工资只有美国的 5%,台湾则只有 1%。

我当时建议 TI 到台湾来,CEO 当时认为日本更好,说 1% 与 5% 相差不大。但是我讲,日本工资会很快的上涨,台湾工资上涨则没那么快。

总之,封装与测试在 60 年代就开始转移到低工资地区,渐渐地越来越多的公司就将技术难度低的环节转移到韩国等亚洲地区。

1984 年,我是通用仪器的总裁,有人来找我要 5000 万美元的投资。3 周以后,我再打电话,他说不需要 5000 万美元了,500 万美元就够,而他自己就能凑够 500 万美元。我问为什么,他说他不做晶圆制造了,他只做设计。

这是我首次听到有专门做设计的公司,那有专门做设计的公司,也可以有专门做晶圆制造的公司。

一年以后,我把这个想法实现,就是台积电。

制程研发和晶圆制造是原来 IDM 半导体公司的心脏,至少是心脏的一部分,另一部分是 IC 设计。

而在晶圆代工的商业模式下,台积电的客户是半导体公司,我们的竞争者就成为了 IDM 模式半导体公司的晶圆制造部门,这就扰乱了半导体行业。

05.

台湾的优势:人才敬业,交通方便

首先就是人才,台湾大量优秀敬业的工程师、技工、作业员愿意投入制造业。这个非常重要,美国至少工程师不如台湾敬业。

这些优秀的工程师、技工愿意投入制造业,而美国制造业已经不红了,相当多的人做金融、R&D(研发),也有很多做市场的,都比制造业吃香。所以这就是台湾一大的优势。

经理人都是台湾人,在台湾一流,去国外未必一流。相反也是如此,以我为例,在美国做了二、三十年,做到了 CEO 以下一级,可是在台湾管理一个规模小得多的,搞得头昏脑涨的。语言、文化都是障碍。

高铁、高速公路交通方便,适合大规模制造业人员调动。台积电的三个制造中心:新竹、台南以及台中的工程师不必搬家。都是一天以内的路程。

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06.

产业链完备:设计、封测、制造一条龙

而且台湾还有相当完备的半导体供应链。

那台积电绝对不是一个公司啦,上游有设计公司如联发科等;中游有台湾设备厂商,硅晶圆、气体供应商,全球重要设备厂商 ASML、应用材料、科林研发等也在台湾有服务据点、培训中心和研发实验室;下游有日月光等组装、测试公司。

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07.

晶圆代工模式起源于工研院 VLSI 计划

专业晶圆制造模式的创始是 1985 年,事、地、人的风云际会。1985 年,台湾工研院的 VLSI 计划已经做了十年,到了山穷水尽的地步。每年需要很多经费,可是做些小生意就有人说是与民争利。

1975 年的时候,工研院从 RCA(美国无线电公司)拿来的技术已经不是最先进的,而到了 1985 年,更是落后了两三代,经费也不够,如果做些小生意,就有人说与民争利。

所以李国鼎先生(台湾“科技教父”)要找出路,就和我一起创建了世界第一个晶圆代工模式。(第一的)好处就是没有竞争者,坏处是没有客户。

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08.

台积电长期坚持研发投入,离职率只有 3%

台积电的成功,是为什么,因素是什么?红的是最重要的,就是我刚刚讲到的台湾在晶圆制造方面的优势。

当然专业经理人领导,台积电我想是最大的台湾的公司,由专业经理人领导的,从董事长以下都是专业经理人。当然也有坏处,可是我是觉得,要成立一个世界级的企业,专业经理人还是一个比较好的方案。

长期坚持 R&D 的投资,这个我们是做到了。

那前前后后,我们有过 12 万员工,这是所有的员工,我们的离职率很低哦,大概只有 3%、4%。现在就有 5 万员工,三十几年来,台积电共有 12 万员工。

那政府社会的支持,这也是我呼吁的对象,希望他们继续支持台积电。

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09.

台积电已成为半导体制造技术领袖

台积电今日已经是半导体制造技术领袖。

半导体市场,去年是 4760 亿美金,当中记忆体(存储器件)是 1170 亿美元,逻辑体(逻辑器件)是 3590 亿美元,大约 1/4,其实也不过 1/4 而已是台积电制造的。

在已开发世界约 25 亿人口中,几乎每个人都在日常生活或工作上用到台积电制造的半导体产品。

比如我,我是带助听器的,我最近才发现,助听器里面的积体电路(集成电路)也是台积电制造的。

怎么发现呢,每 3 年他(推销助听器的人员)就过来跟我说出了新型号,我总是问他新型号有什么好处,他讲了一大堆话,后来他讲积体电路换掉了,我也是听他的话,换了 3、4 个了。

虽然积体电路换了好几代,但老实说对助听器的功能也没什么帮助。这有点像美国以前的汽车,每年都有新的类型。

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10.

美国短期补贴不足以弥补长期劣势

好,看我们竞争的国家,美国最厉害,争取补贴。

美国的晶圆制造条件与台湾比较,土地绝对是占优势,水、电也占优势。但是我刚刚讲的台湾的优势,是美国的劣势。

就如我刚才说的,人才(工程师、技工、领班和作业员)、台湾派遣人员在美国的经营、管理能力和大规模制造业人员调动能力不行。

结果呢,就是企业单位成本显著较台湾高。它有补贴啊,就是胡萝卜,又有棒子。胡萝卜就是美国联邦政府和州政府的财政补贴,但是短期的补贴不能弥补长期的竞争劣势。

它补贴只是几年而已嘛,几年以后你还是要做的。

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11.

大陆半导体制造落后台积电 5 年以上

下一个,大陆的竞争,20 年,数百亿美元补贴之后,半导体制造落后台积电 5 年以上,逻辑半导体设计落后美国、台湾 1-2 年。

大陆现在还不是对手,尤其在晶圆制造方面,还不是对手。

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12.

三星在晶圆制造领域是台积电的强劲对手

南韩的竞争,在晶圆制造领域,三星电子是台积电的强劲竞争对手。

为什么?因为南韩在晶圆制造方面的优势跟台湾相似,人才也好啦,那三星也是(工厂)都在一个地方,人才调动很方便。

它的经理人也都是韩国人哦,在韩国是一流,其他地方则未必。

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13.

台湾企业复现台积电的成功:难!

现在有人讲,我们再有一个“护 X 神山”。假如“护 X 神山”的定义是对全世界重要,台湾又有高市场占有率的行业,那你要找一个台湾有潜在优势、又对全世界重要的行业。

不然的话,台湾到底只有 2400 万人,地方又小。我找到了一个晶圆制造,没有再找到第二个,几十年了也没有找到。

那下一个“护 X 神山”要有创新的产品或商业模式,晶圆制造是一个新的商业模式。

那你也要多年的经营及努力,所以这个问题,我的答案是:难!

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14.

结论:希望台湾能够守住晶圆制造优势

最后,半导体晶圆制造是一个攸关民生、经济、国防的重要产业;它也是第一个台湾在世界竞争得到相当优势的行业。这优势得来不易,守住亦不易。希望台湾政府、社会、台积电本身努力把它守住。

这是我今天呼吁,谢谢大家。

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