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中國台灣的半導體,是怎麽發展起來的?

儘管我們已經無法穿越回歷史,親身揭開半導體發展過程中每一個細節,但從今日之產業現狀,追溯曾經的篳路藍縷,或許是一個可行的方法。

比如最近,英特爾與高通就將更先進製程的芯片製造訂單交給了台積電,英特爾的這一選擇,被視為台積電製程能力超越英特爾的明確信號,對此,英國《金融時報》評論稱——這標誌著英特爾長期領導地位的結束。

在前面的文章中可以看到,日本半導體在消費領域大勢已去,韓國半導體除了財閥巨頭應者寥寥,而起步最晚的台灣地區,在產業上中下遊都有企業盤踞,甚至相對韓日廠商更具影響力,如今更成功反超英特爾,這也成為半導體產業由西向東遷移時,獨特的觀察樣本。

那麽說到台灣地區的半導體產業,當下最為大家所熟知的一定離不開以下三個特徵:

1.代工模式。台灣地區半導體產業的實力名列世界前列,而其中最強的板塊無疑就是芯片代工。從1996年的IC封裝製造,到1987年介入專業代工製造,如今在這一領域,能排進全球十強的中國台灣企業就有4家之多,除了台積電,還有聯電、力晶、世界先進等,成為全球半導體的一極。

2.全產業鏈。代工實力名列前茅,並不意味著其他產業板塊寂寂無名,實際上,台灣地區半導體企業從上遊的 IC 設計、中遊的晶圓生產、下遊的封裝和測試以及設備、材料全領域都有布局,聯發科、台積電、聯電、日月光、聯詠、瑞昱等企業迅速發展,也帶動了整個電子工業的興盛,成為台灣地區的“稻米產業”。

3.政企協作。台灣經濟以中小企業為主,懼怕投資風險,台灣地區官僚與民間企業之間特殊的合作方式,在經濟轉型時強力推動,堅持民營化,促進企業在競爭中發展,讓台灣地區後來居上,一度成為全球IC產業最發達的地區之一。

不妨一起回到歷史上的三個剪影中,追問台灣地區半導體的今昔。

代工也可以很高級:從聯電到台積電

代工製造,乍聽起來並不是一個好主意。韓國從早期給美日廠商做低端加工起步,就一直試圖向IDM模式進發,切入更具利潤潛力的上遊設計環節。同樣是代工,為什麽台灣模式會讓全球都“真香”?

一方面是歷史原因。1966 年美國通用儀器公司 (GI) 在高雄設廠,開啟了台灣地區 IC 封裝技術的的發展,隨後,德州儀器公司、飛利浦建元電子等公司也到台設廠。但這些都停留在封裝階段,在台的美日廠商隻願意授權封測技術,不提供核心設計的支持,而台灣地區又沒有韓國財閥那樣的資金實力,融資和抗壓能力都無法保證向上遊延伸。

另一個原因則是,台積電開創的代工Foundry模式實在太成功了,引發了島內許多企業效仿複製,所以台灣地區積極將代工產業鏈延伸到島內,錯開了與美日強國的競爭,迅速獲得專利授權形成規模優勢,靠代工站穩了腳跟。

(1986 年,宣布台積電成立的張忠謀)

繼續往前追溯,會發現台灣地區誕生產業垂直分工模式,並非偶然。

1977年10月,工研院打造了全中國台灣地區首座集成電路示範工廠,採用7.5微米製程,工研院開發出的與生產工序匹配的標準單元庫,大幅提高了產品良率,在營運的第6個月已經高達7成,超過了技術轉移母廠RCA公司。察覺到這一產業分工的變化趨勢,工研院在1980年,決定以衍生公司的方式,設立中國台灣第一間半導體制造公司聯華電子,將所有產品線技術( 包括音樂 IC,電子撥號器、計算機IC 以及電話 IC) 以低價授權生產的方式全部轉移給聯華,使其在擁有研發能力之前就可以進行生產。聯電旗下也衍生出了許多分支機構,如芯片設計領域的聯發科(MTK),面板驅動IC的聯詠等等。

同時,不斷遊說旅美IC 專家張忠謀加入,對方提出了一種專業代工模式來運營規劃中的六寸晶圓 VLSI 實驗工廠。1987 年,電子所與飛利浦合作成立台積電,張忠謀任董事長,後來並稱“晶圓雙雄”的聯電與台積電,就此集結。

“聯家軍”是多點開花,台積電則打定主意隻做芯片製造。今天看來,二者都為台灣地區半導體產業的崛起起到了奠基作用,可在當時,後者的出現卻委實有些尷尬。

要知道,“對標矽谷”直到今天都是電子工業長盛不衰的準則之一, 創立之初,投資人總會問創始人張忠謀一個問題——如何跟英特爾競爭。

張忠謀表示“台積電和他們不存在競爭,這是一個完全新的模式,我們甚至會合作”。居然在矽谷沒有效仿的成功案例?投資人聽完反而更害怕了……

事實證明,台積電開創的Foundry和IP授權模式,徹底改變了世界半導體產業的版圖。

當時,Intel 公司正積極尋求海外代工的有利時機,通過關係渠道以及付出生產工藝改進的努力,台積電獲得了 Intel 的部分代工訂單,並迅速成為世界晶圓代工的龍頭,1992 年營業收入達 66億,一度超過了聯電。專業代工模式也以一種新分工形態,在台灣地區落地生根。

今天看來,台積電的成功是內外合力的結果。

外部,手機的發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,北美湧現出一批新興的半導體公司,博通、NVIDIA、Marvell 陸續創立。芯片設計公司越來越豐富的產品,對外部晶圓生產線有極強的需求,高通、博通甚至蘋果都需要將製造交給更具規模優勢和專業的晶圓製造廠,這成為台積電崛起的重要機會。

NVIDIA CEO 黃仁勳甚至半開玩笑說:“如果等我自己建廠生產 GPU 芯片,我現在可能就是一個守著幾千萬美元的公司,做個安逸的 CEO。”

時不我與,以美國為中心的Fabless和以台灣地區為主體的Foundry加速了生產設計的分離,台灣地區作為專業晶圓代工承接了半導體產業的新一輪國際轉移。

而在內部,台積電始終堅持“技術領軍者”策略,在芯片製造商堅持高額的資本投入,以保持台積電在製造技術上的領先優勢。

即使是互聯網泡沫破滅的2001年,互聯網公司和計算機公司批量倒閉,台積電利潤暴跌,張忠謀還堅持加碼,將晶圓廠的研發支出上升到淨利潤 80%。

台積電的巨額投入,讓芯片設計廠商不再需要花費資金自己投資建設生產線,降低了設計環節的門檻,也降低產品研發失敗的風險,台積電也成了大多數公司的選擇。

隨後,台積電又在代工製造的基礎上,提出了“虛擬晶圓廠”的概念,讓客戶能隨時掌握晶圓製造進度,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結合製造及服務的科技公司。

不一樣的“矽谷”,新竹科學院的異塵餘生效應

美國加州北部的聖克拉拉山谷 (Santa Clara Valley),因為仙童、英特爾、惠普、蘋果等半導體巨頭的匯聚,成為全球嚮往的對象。而在眾多複製版矽谷裡,台灣新竹科學園區被稱為“亞洲矽谷”,可以說是實至名歸。

原因很簡單,因為其確實成功複製出了台灣地區半導體的產業群落。

這也讓台灣地區半導體從以下遊封裝業為重心,可以持續向更高附加值的晶圓代工、IC設計業等中上遊邁進。

2003年,台灣地區的Foundry代工、封裝、測試行業市場佔有率達到世界第一,分別為70.8%、36.0%、44.5%,IC設計市場佔有率也位列世界第二名。而新竹科學園區,就成為關鍵的“技術交通樞紐”,也是全球半導體制造業最密集的地方之一。

“竹科”的出現,一開始並沒有什麽特別,1976年,台灣地區開始以矽谷為範本,規劃半導體科學園區。仿照史丹佛、伯克利等名校與產業集群合作的模式,將園區設置在了與清華大學、工研院、交通大學等比鄰而居的新竹。

這裡匯聚了集成電路、電腦及周邊、通訊、光電、精密機械、生物技術等六大產業,成為台灣地區的高科技基地。也是人才的虹吸器,新竹甚至流傳著“招牌掉下來就會砸到一個博士”的笑話。

經歷過各種“產業園大躍進”的人可能都知道,園區的設立與產業的群聚是兩碼事,“竹科”的成功有什麽砝碼嗎?拋棄掉一些時勢造英雄的隨機因素,能從“竹科”身上看到特殊的地方在於,電子所的技術外溢作用顯著下降,真正推動“竹科”的崛起,是來自市場的人才激蕩。

比如1987 年,楊丁元博士帶領一批電子所工程師離開電子所創建了華邦,進入了芯片設計領域;傳統產業巨頭華隆集團從電子所和聯電中吸納人才,創立了華隆微電子,主攻消費產品 IC;矽谷回流的創業軍團,比如宏基電腦與德州儀器公司合資的德基半導體、旺宏電子、威盛電子、民生科技等等,在新竹附近開設了大量的 PC 主機板與外設設備工廠。

1983-1997年間,海外人才以平均42%的增速回到台灣地區,毗鄰的眾多大學和研究機構,也為新竹園區培養了一大批儲備人才。因此,儘管新竹科學園區成立時是以吸引跨國高科技為初衷,後來卻發展為台灣地區自己的 IC 廠商集聚群落,而非跨國公司的子公司扎堆。

另外,如果說台灣地區半導體產業有什麽隱憂的話,那就是除了台積電,大部分都是中小型企業,面對三星電子、鎂光這樣的巨頭時,往往處於下風。

但“獨木不成林、一花難成春”,通過工業園區的聚合效應,讓企業可以“螺螄殼裡做道場”,產業上中下遊體系幾乎全部聚集在相鄰的地理區域裡,從某個企業單純的代工模式到產業鏈全環節分布,形成聯合生產群。

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

就像是一個“虛擬大公司”,隨時可以將旗下的各個“部門部門”整合起來,投入各自擅長和專精的領域,用更高效率的方式來完成協作,從而壯大了整體產業的實力,形成彈性高、速度快、定製化、低成本的競爭壁壘。

隱秘的角落:台灣地區政府與半導體產業的親與疏

賈伯斯曾在採訪時形容自己的工作——“計算機領域有點像是沉積的岩石,你在一座山裡貢獻了其中薄薄的一層,使山變得更加高聳。但最終,人們只是站在山頂,只有帶著 X 光才能看到裡面是什麽樣子。”

這句話用來形容政府管理者在台灣地區半導體產業中所起到的作用,一樣恰當。

今天我們知道,垂直分工與產業群聚,形成了中國台灣與全球半導體產業結構區隔開來的地域特色。

而這兩大優勢的形成,都或多或少地有著政策推動的影子。

上世紀 70 年代初,台灣地區為發展集成電路投入一千萬美元啟動基金,兩個推動性的組織先後成立:

比如召集海外華人在美國成立的科技顧問委員會,就在當時招致非議,認為其中有利益輸送。時任經濟部長的孫運璿是個連半導體是什麽都不懂的文職官僚,財經官員李國鼎被問及“什麽是半導體”時,他回答——不知道。並認為就是因為不懂,才要設立科技顧問委員,最終獲得了認可。

(1976年,工研院派員赴美國RCA訓練)

再比如技術與產業的“孵化器”工研院。1974年台灣地區效仿美國矽谷產學研模式建立電子工業研究中心,即工研院的前身。由政府組織了一系列新技術的研發,此後,1975-1979從美國RCA公司引進7.0微米CMOS設計製造技術、1983-1987超大集成電路計劃的1-1.5微米製造與封測技術、1990 年啟動的第三次大型半導體技術發展計劃等等,工研院實現技術研發、引進、生產之後,再轉讓給民間其它企業,直接提升了台灣地區的整體水準。

在資本層面,開設政府開發基金,從1985到1990年共劃撥24億新台幣設立種子基金,鼓勵類似宏大風險基金等民間投資參與。並且注重對眾多中小企業技術能力的培育,而不是過度強調少數大企業技術能力提升。

可以說,官方力量啟動,向民間產業進行技術轉移,進而由民間力量促進產業鏈延伸,技術的社會擴散效應成為了台灣地區半導體的有效模式。

(工研院超大型集成電路(VLSI)廠房)

台灣地區的經濟專家瞿宛文在《台灣戰後經濟發展的起源》中認為,台灣地區的轉型成功很大程度歸功於當時的財經官員,並不是簡單的技術官僚,而是中國儒家傳統下,以“經世濟民”計程車大夫。

實際上,政策的制定者如何提前提前做出判斷,制定出正確的產業政策,這種理想化的條件是極為困難的。台灣地區在經濟轉型時期出現的主要技術型官員,就起到了關鍵作用。

終·新變啟示錄

截至發稿日,台積電、聯發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,聯發科在台灣證券交易所的股價就下跌了近10%,製造巨頭聯詠科技和相機鏡頭製造商大立光電也分別下跌了8%和3%。

大陸企業與台灣地區半導體產業鏈,早已被鏈接成了共同體。而在當前的國際局勢下,如何突破美國技術封鎖,對於兩岸產業都是一個具有時代意義的課題。

目前來看,中國台灣半導體的崛起是地區經濟發展與下遊需求匹配的結果。

從上世紀六十年代,微處理器、記憶體的主流產品,到九十年代SOC全產業鏈的出現,再到新世紀智能手機對多元化芯片的訴求,未來物聯網、人工智能等機遇也將成為中國台灣集成電路產業發展創新的新商機。

而對於大陸來說,避免與英特爾、AMD、高通等巨頭正面PK,不過度糾纏於追求製程技術的極限,發展那些應用多元智慧物聯(AIoT)產品,並不需要用到最尖端的製程技術,14nm甚至微奈米等級就可以拓展新應用。比如從浸 潤式微影技術的出現,就繞過了達到瓶頸的157納米光刻技術,借助水做中介,用193納米波長的光線,實現了65nm IC芯片的生產。

這不僅更符合大陸產業的現狀,也是合乎技術生命周期的時機選擇。

此外,台灣地區的戰略選擇,創新性的商業模式起到了關鍵的作用。

比如抓住產業鏈縱向延伸的時機,把生產低成本和與美國矽谷人才互動密切的優勢結合起來,快速提升自己的技術能力和水準,在“垂直整合”中爭得國際分工的位置,並最終實現趕超。

如果中國大陸將在5G、AI、雲端服務上的領先優勢,借助更“接地氣”的互聯網生態系軍團,充分釋放到終端消費應用當中,由此撬動的硬體市場與生態系統,未嘗不會重新撬動更大的商業潛力。

彭博商業周刊曾形容台灣地區的半導體產業——在全球半導體產業的地位無可取代,如同中東石油在全球經濟的角色。然而就像電力之於石油,智能時代與地緣政治的大變局,也將中國台灣半導體甩到了一個新的賽道。終局如何,拭目以待。

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