臺灣晶圓代工雙雄 臺積電與聯(lián)電間的差距從何而來(lái)？

　　今天我們說(shuō)說(shuō)，臺積電昔日的競爭對手--聯(lián)電。聯(lián)電創(chuàng )立于 1980 年也是臺灣第一家上市的半導體公司，早年一直是晶圓代工領(lǐng)域的領(lǐng)導者。

　　張忠謀于 1949 年赴美留學(xué)，分別拿到美國麻省理工學(xué)院機械工程系學(xué)士、碩士，因為申請博士失敗，畢業(yè)后只好先進(jìn)入德州儀器 (TI) 工作，當時(shí)的張忠謀 27 歲。

　　彼時(shí)德儀正替 IBM 生產(chǎn)四個(gè)電晶體，IBM提供設計、德儀代工，可以說(shuō)是晶圓代工的雛形。張忠謀帶領(lǐng)幾個(gè)工程師，成功把德儀的良率從 2%-3% 成功提升至 20% 以上、甚至超過(guò) IBM 的自有產(chǎn)線(xiàn)。

　　張忠謀在德儀待了 25 年，直到 1983 年確定不再有升遷機會(huì )，1985 年應經(jīng)濟部長(cháng)孫運璿之邀、回臺擔任工研院院長(cháng)，當時(shí)的張忠謀已經(jīng)54歲了。

　　相較于張忠謀的洋學(xué)歷與外商經(jīng)歷，曹興誠由臺大電機系學(xué)士、交大管科所碩士畢業(yè)后進(jìn)入工研院。工研院于 1980 年出資成立聯(lián)電后，于 1981 年起轉任聯(lián)電副總經(jīng)理、隔年轉任總經(jīng)理。

　　讓我們再看一次──聯(lián)電是創(chuàng )立于 1980 年，曹興誠 1981 年任副總經(jīng)理、張忠謀于 1985 年以工研院院長(cháng)身分兼任聯(lián)電董事長(cháng)。

　　1986 年、張忠謀創(chuàng )辦了臺積電，并身兼工研院、聯(lián)電與臺積電董事長(cháng)三重身分。相較于以整合元件設計 (IDM) 為主、開(kāi)發(fā)自家處理器與記憶體產(chǎn)品的聯(lián)電，臺積電專(zhuān)攻晶圓代工。

　　這在當時(shí)完全是一個(gè)創(chuàng )舉、更沒(méi)人看好，一般認為 IC 設計公司不可能將晶片交由外人生產(chǎn)、有機密外泄之虞，況且晶圓代工所創(chuàng )造的附加價(jià)值比起販售晶片還低得多。

　　然而建立晶圓廠(chǎng)的資本支出非常昂貴，若將晶片的設計和制造分開(kāi)，使得 IC 設計公司能將精力和成本集中在電路設計和銷(xiāo)售上，而專(zhuān)門(mén)從事晶圓代工的公司則可以同時(shí)為多家 IC 設計公司提供服務(wù)，盡可能提高其生產(chǎn)線(xiàn)的利用率、并將資本與營(yíng)運投注在昂貴的晶圓廠(chǎng)。

　　臺積電的成功，也促使無(wú)廠(chǎng)半導體 (Fabless) 的興起。

　　不過(guò)這完全惹惱了曹興誠，他宣稱(chēng)在張忠謀回臺的前一年便已向張提出晶圓代工的想法，卻未獲回應，結果張忠謀在擔任聯(lián)電董事長(cháng)的情況下，隔年竟手拿政府資源、拉上用自己私人關(guān)系談來(lái)的荷商飛利浦 (Philips) 合資另創(chuàng )一家晶圓代工公司去了。

　　當時(shí)曹興誠示威性地選在工研院與飛利浦簽約的前夕召開(kāi)記者會(huì )、宣布聯(lián)電將擴建新廠(chǎng)以和臺積電抗衡。

　　從那之后，曹興誠和張忠謀互斗的局面便無(wú)停止過(guò)，然而張忠謀亦始終擔任聯(lián)電董事長(cháng)，直到1991年曹興誠才成功聯(lián)合其他董事以競業(yè)迴避為由，逼張忠謀辭去、并從總經(jīng)理爬到董事長(cháng)一職。

　　臺積電隨后在晶圓代工上的成功，也成了聯(lián)電的借鑒。1995 年聯(lián)電放棄經(jīng)營(yíng)自有品牌，轉型為純專(zhuān)業(yè)晶圓代工廠(chǎng)。

　　曹興誠的想法比張忠謀更為刁鉆──他想，若能與無(wú)廠(chǎng) IC 設計公司合資開(kāi)設晶圓代工廠(chǎng)，一來(lái)不愁沒(méi)有資金蓋造價(jià)昂貴的晶圓廠(chǎng)，二來(lái)了掌握客戶(hù)穩定的需求、能直接承接這幾家IC設計公司的單。

　　故曹興誠發(fā)展出所謂的「聯(lián)電模式」，與美國、加拿大等地的 11 家 IC 設計公司合資成立聯(lián)誠、聯(lián)瑞、聯(lián)嘉晶圓代工公司。

　　然而此舉伴隨而來(lái)的技術(shù)外流風(fēng)險，大型IC設計廠(chǎng)開(kāi)始不愿意將晶片設計圖給予聯(lián)電代工，使得聯(lián)電的客戶(hù)群以大量的中小型IC設計廠(chǎng)為主。

　　1996 年，因為受到客戶(hù)質(zhì)疑在晶圓代工廠(chǎng)內設立 IC 設計部門(mén)，會(huì )有懷疑盜用客戶(hù)設計的疑慮，聯(lián)電又將旗下的IC設計部門(mén)分出去成立公司，包括現在的聯(lián)發(fā)科技、聯(lián)詠科技、聯(lián)陽(yáng)半導體、智原科技等公司。

　　再來(lái)是設備未統一化的問(wèn)題──和不同公司合資的工廠(chǎng)設備必有些許差異，當一家工廠(chǎng)訂單爆量時(shí)，卻也難以轉單到其他工廠(chǎng)、浪費多余產(chǎn)能。

　　相較之下，臺積電用自己的資金自行建造工廠(chǎng)，不但讓國際大廠(chǎng)愿意將先進(jìn)制程交由臺積電代工而不用擔心其商業(yè)機密被盜取、更能充分發(fā)揮產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)能。

　　不過(guò)真正讓曹興誠砸掉整個(gè)宏圖霸業(yè)、從此聯(lián)電再也追趕不上臺積電的分水嶺，還在于 1997 年的一場(chǎng)大火，與 2000 年聯(lián)電與IBM的合作失敗。

　　我們在前述中提到，聯(lián)電的每個(gè)晶圓廠(chǎng)都是獨立的公司，「聯(lián)瑞」就是當時(shí)聯(lián)電的另一個(gè)新的八吋廠(chǎng)。在建廠(chǎng)完后的兩年多后， 1997 年的八月開(kāi)始試產(chǎn)，第二個(gè)月產(chǎn)就衝到了三萬(wàn)多片。

　　該年 10 月，聯(lián)電總經(jīng)理方以充滿(mǎn)企圖心的口吻表示：「聯(lián)電在兩年內一定干掉臺積電!」

　　不料兩日后，一把人為疏失的大火燒掉了聯(lián)瑞廠(chǎng)房。

　　火災不僅毀掉了百億廠(chǎng)房，也讓聯(lián)瑞原本可以為聯(lián)電賺到的二十億元營(yíng)收泡湯，更錯失半導體景氣高峰期、訂單與客戶(hù)大幅流失，是歷史上臺灣企業(yè)火災損失最嚴重的一次，也重創(chuàng )了產(chǎn)險業(yè)者、賠了 100 多億，才讓科技廠(chǎng)房與產(chǎn)險業(yè)者興起風(fēng)險控制與預防的意識，此為后話(huà)不提。

　　在求新求快的半導體產(chǎn)業(yè)，只要晚別人一步將技術(shù)研發(fā)出來(lái)、就是晚一步量產(chǎn)將價(jià)格壓低，可以說(shuō)時(shí)間就是競爭力。在聯(lián)瑞被燒掉的那時(shí)刻，幾乎了確定聯(lián)電再也無(wú)法追上臺積電。

　　2000年與IBM的合作，對聯(lián)電來(lái)說(shuō)又是一次重擊，卻是臺積電翻身的關(guān)鍵

　　隨著(zhù)半導體元件越來(lái)越小、導線(xiàn)層數急遽增加，使金屬連線(xiàn)線(xiàn)寬縮小，導體連線(xiàn)系統中的電阻及電容所造成的電阻/電容時(shí)間延遲 (RC Time Delay)，嚴重的影響了整體電路的操作速度。

　　要解決這個(gè)問(wèn)題有二種方法──一是采用低電阻的銅當導線(xiàn)材料;從前的半導體制程采用鋁，銅的電阻比鋁還低三倍。二是選用Low-K Dielectric (低介電質(zhì)絕緣) 作為介電層之材料。在制程上，電容與電阻決定了技術(shù)。

　　當時(shí)的IBM發(fā)表了銅制程與 Low-K 材料的 0.13 微米新技術(shù)，找上臺積電和聯(lián)電兜售。

　　該時(shí)臺灣半導體還沒(méi)有用銅制程的經(jīng)驗，臺積電回去考量后，決定回絕 IBM、自行研發(fā)銅制程技術(shù);聯(lián)電則選擇向 IBM 買(mǎi)下技術(shù)合作開(kāi)發(fā)。

　　然而IBM的技術(shù)強項只限于實(shí)驗室，在制造上良率過(guò)低、達不到量產(chǎn)。

　　到了 2003 年，臺積電 0.13 微米自主制程技術(shù)驚艷亮相，客戶(hù)訂單營(yíng)業(yè)額將近 55 億元，聯(lián)電則約為 15 億元。再一次，兩者先進(jìn)制程差異拉大，臺積電一路躍升為晶圓代工的霸主，一家獨秀。

　　NVIDIA 執行長(cháng)兼總裁黃仁勛說(shuō)：「0.13 微米改造了臺積電?！?/p>

　　現在的聯(lián)電在最高端制程并未領(lǐng)先，策略上專(zhuān)注于 12 吋晶圓的 40 以下納米、尤其 28 納米，和 8 吋成熟制程。除了電腦和手機外，如通訊和車(chē)用電子晶片，幾乎都采用成熟制程以控制良率、及提供完善的IC 給予客戶(hù)。

　　聯(lián)電積極利用策略性投資布局多樣晶片應用，例如網(wǎng)路通訊、影像顯示、PC 等領(lǐng)域，針對較小型 IC 設計業(yè)者提供多元化的解決方案，可是說(shuō)是做到臺積電不想做的利基市場(chǎng)。

　　臺積電的 28 納米制程早在 2011 年第 4 季即導入量產(chǎn)。反觀(guān)聯(lián)電 28 納米制程遲至 2014 年第 2 季才量產(chǎn)，足足落后臺積電長(cháng)達2年半時(shí)間。

　　在28納米的基礎上聯(lián)電仍得和臺積電競爭客戶(hù)，故在 28 納米需求疲軟時(shí)臺積電仍能受惠于先進(jìn)制程、而聯(lián)電將面臨不景氣的困境。

　　近來(lái)競爭趨烈，中芯也已在 2015 年下半量產(chǎn) 28 納米，故聯(lián)電計畫(huà)跳過(guò)20納米，原因在于20納米制程在半導體上有其物理侷限，可說(shuō)是下一個(gè)節點(diǎn)的過(guò)渡制程，效果在于降低功耗，效能上突破不大，因此下一個(gè)決勝節點(diǎn)會(huì )是16/14納米制程。

　　聯(lián)電在 2017年上半年開(kāi)始商用生產(chǎn)14納米 FinFET 晶片，以趕上臺積電與三星，然而在隨著(zhù)制程越趨先進(jìn)，所需投入的資本及研發(fā)難度越大，聯(lián)電無(wú)法累積足夠的自有資本，形成研發(fā)的正向循環(huán)，未來(lái)將以共同技術(shù)開(kāi)發(fā)、授權及策略聯(lián)盟的方式來(lái)彌補技術(shù)上的缺口。