尽管我们已经无法穿越回历史,亲身揭开半导体发展过程中每一个细节,但从今日之产业现状,追溯曾经的筚路蓝缕,或许是一个可行的方法。

 

比如最近,英特尔与高通就将更先进制程的芯片制造订单交给了台积电,英特尔的这一选择,被视为台积电制程能力超越英特尔的明确信号,对此,英国《金融时报》评论称——这标志着英特尔长期领导地位的结束。

 

在前面的文章中可以看到,日本半导体在消费领域大势已去,韩国半导体除了财阀巨头应者寥寥,而起步最晚的台湾地区,在产业上中下游都有企业盘踞,甚至相对韩日厂商更具影响力,如今更成功反超英特尔,这也成为半导体产业由西向东迁移时,独特的观察样本。

 

那么说到台湾地区的半导体产业,当下最为大家所熟知的一定离不开以下三个特征:

 

1. 代工模式。台湾地区半导体产业的实力名列世界前列,而其中最强的板块无疑就是芯片代工。从 1996 年的 IC 封装制造,到 1987 年介入专业代工制造,如今在这一领域,能排进全球十强的中国台湾企业就有 4 家之多,除了台积电,还有联电、力晶、世界先进等,成为全球半导体的一极。

 

 

2. 全产业链。代工实力名列前茅,并不意味着其他产业板块寂寂无名,实际上,台湾地区半导体企业从上游的 IC 设计、中游的晶圆生产、下游的封装和测试以及设备、材料全领域都有布局,联发科、台积电、联电、日月光、联咏、瑞昱等企业迅速发展,也带动了整个电子工业的兴盛,成为台湾地区的“稻米产业”。

 

3. 政企协作。台湾经济以中小企业为主,惧怕投资风险,台湾地区官僚与民间企业之间特殊的合作方式,在经济转型时强力推动,坚持民营化,促进企业在竞争中发展,让台湾地区后来居上,一度成为全球 IC 产业最发达的地区之一。

 

不妨一起回到历史上的三个剪影中,追问台湾地区半导体的今昔。


代工也可以很高级:从联电到台积电

代工制造,乍听起来并不是一个好主意。韩国从早期给美日厂商做低端加工起步,就一直试图向 IDM 模式进发,切入更具利润潜力的上游设计环节。同样是代工,为什么台湾模式会让全球都“真香”?

 

一方面是历史原因。1966 年美国通用仪器公司 (GI) 在高雄设厂,开启了台湾地区 IC 封装技术的的发展,随后,德州仪器公司、飞利浦建元电子等公司也到台设厂。但这些都停留在封装阶段,在台的美日厂商只愿意授权封测技术,不提供核心设计的支持,而台湾地区又没有韩国财阀那样的资金实力,融资和抗压能力都无法保证向上游延伸。

 

另一个原因则是,台积电开创的代工 Foundry 模式实在太成功了,引发了岛内许多企业效仿复制,所以台湾地区积极将代工产业链延伸到岛内,错开了与美日强国的竞争,迅速获得专利授权形成规模优势,靠代工站稳了脚跟。

 

(1986 年,宣布台积电成立的张忠谋)

 

继续往前追溯,会发现台湾地区诞生产业垂直分工模式,并非偶然。

 

1977 年 10 月,工研院打造了全中国台湾地区首座集成电路示范工厂,采用 7.5 微米制程,工研院开发出的与生产工序匹配的标准单元库,大幅提高了产品良率,在营运的第 6 个月已经高达 7 成,超过了技术转移母厂 RCA 公司。察觉到这一产业分工的变化趋势,工研院在 1980 年,决定以衍生公司的方式,设立中国台湾第一间半导体制造公司联华电子,将所有产品线技术( 包括音乐 IC,电子拨号器、计算机 IC 以及电话 IC) 以低价授权生产的方式全部转移给联华,使其在拥有研发能力之前就可以进行生产。联电旗下也衍生出了许多分支机构,如芯片设计领域的联发科(MTK),面板驱动 IC 的联咏等等。

 

同时,不断游说旅美 IC 专家张忠谋加入,对方提出了一种专业代工模式来运营规划中的六寸晶圆 VLSI 实验工厂。1987 年,电子所与飞利浦合作成立台积电,张忠谋任董事长,后来并称“晶圆双雄”的联电与台积电,就此集结。

 

 

“联家军”是多点开花,台积电则打定主意只做芯片制造。今天看来,二者都为台湾地区半导体产业的崛起起到了奠基作用,可在当时,后者的出现却委实有些尴尬。

 

要知道,“对标硅谷”直到今天都是电子工业长盛不衰的准则之一, 创立之初,投资人总会问创始人张忠谋一个问题——如何跟英特尔竞争。

 

张忠谋表示“台积电和他们不存在竞争,这是一个完全新的模式,我们甚至会合作”。居然在硅谷没有效仿的成功案例?投资人听完反而更害怕了……

 

事实证明,台积电开创的 Foundry 和 IP 授权模式,彻底改变了世界半导体产业的版图。

 

当时,Intel 公司正积极寻求海外代工的有利时机,通过关系渠道以及付出生产工艺改进的努力,台积电获得了 Intel 的部分代工订单,并迅速成为世界晶圆代工的龙头,1992 年营业收入达 66 亿,一度超过了联电。专业代工模式也以一种新分工形态,在台湾地区落地生根。

 

 

今天看来,台积电的成功是内外合力的结果。

 

外部,手机的发展需要将特定的工作交给专用芯片解决,而不是一块 CPU 打天下,所以,北美涌现出一批新兴的半导体公司,博通、英伟达、Marvell 陆续创立。芯片设计公司越来越丰富的产品,对外部晶圆生产线有极强的需求,高通、博通甚至苹果都需要将制造交给更具规模优势和专业的晶圆制造厂,这成为台积电崛起的重要机会。

 

英伟达 CEO 黄仁勋甚至半开玩笑说:“如果等我自己建厂生产 GPU 芯片,我现在可能就是一个守着几千万美元的公司,做个安逸的 CEO。” 

 

时不我与,以美国为中心的 Fabless 和以台湾地区为主体的 Foundry 加速了生产设计的分离,台湾地区作为专业晶圆代工承接了半导体产业的新一轮国际转移。

 

 

而在内部,台积电始终坚持“技术领军者”策略,在芯片制造商坚持高额的资本投入,以保持台积电在制造技术上的领先优势。

 

即使是互联网泡沫破灭的 2001 年,互联网公司和计算机公司批量倒闭,台积电利润暴跌,张忠谋还坚持加码,将晶圆厂的研发支出上升到净利润 80%。

 

台积电的巨额投入,让芯片设计厂商不再需要花费资金自己投资建设生产线,降低了设计环节的门槛,也降低产品研发失败的风险,台积电也成了大多数公司的选择。

 

随后,台积电又在代工制造的基础上,提出了“虚拟晶圆厂”的概念,让客户能随时掌握晶圆制造进度,从而争取到了整合元件厂商(IDM)的订单,也从单纯的代工演变成了一个结合制造及服务的科技公司。


不一样的“硅谷”,新竹科学院的辐射效应

美国加州北部的圣克拉拉山谷 (Santa Clara Valley),因为仙童、英特尔、惠普、苹果等半导体巨头的汇聚,成为全球向往的对象。而在众多复制版硅谷里,台湾新竹科学园区被称为“亚洲硅谷”,可以说是实至名归。

 

原因很简单,因为其确实成功复制出了台湾地区半导体的产业群落。

 

这也让台湾地区半导体从以下游封装业为重心,可以持续向更高附加值的晶圆代工、IC 设计业等中上游迈进。

 

2003 年,台湾地区的 Foundry 代工、封装、测试行业市场占有率达到世界第一,分别为 70.8%、36.0%、44.5%,IC 设计市场占有率也位列世界第二名。而新竹科学园区,就成为关键的“技术交通枢纽”,也是全球半导体制造业最密集的地方之一。

 

“竹科”的出现,一开始并没有什么特别,1976 年,台湾地区开始以硅谷为范本,规划半导体科学园区。仿照斯坦福、伯克利等名校与产业集群合作的模式,将园区设置在了与清华大学、工研院、交通大学等比邻而居的新竹。

 

这里汇聚了集成电路、电脑及周边、通讯、光电、精密机械、生物技术等六大产业,成为台湾地区的高科技基地。也是人才的虹吸器,新竹甚至流传着“招牌掉下来就会砸到一个博士”的笑话。

 

 

经历过各种“产业园大跃进”的人可能都知道,园区的设立与产业的群聚是两码事,“竹科”的成功有什么砝码吗?抛弃掉一些时势造英雄的随机因素,能从“竹科”身上看到特殊的地方在于,电子所的技术外溢作用显著下降,真正推动“竹科”的崛起,是来自市场的人才激荡。

 

比如 1987 年,杨丁元博士带领一批电子所工程师离开电子所创建了华邦,进入了芯片设计领域;传统产业巨头华隆集团从电子所和联电中吸纳人才,创立了华隆微电子,主攻消费产品 IC;硅谷回流的创业军团,比如宏基电脑与德州仪器公司合资的德基半导体、旺宏电子、威盛电子、民生科技等等,在新竹附近开设了大量的 PC 主机板与外设设备工厂。

 

1983-1997 年间,海外人才以平均 42%的增速回到台湾地区,毗邻的众多大学和研究机构,也为新竹园区培养了一大批储备人才。因此,尽管新竹科学园区成立时是以吸引跨国高科技为初衷,后来却发展为台湾地区自己的 IC 厂商集聚群落,而非跨国公司的子公司扎堆。

 

 

另外,如果说台湾地区半导体产业有什么隐忧的话,那就是除了台积电,大部分都是中小型企业,面对三星电子、镁光这样的巨头时,往往处于下风。

 

但“独木不成林、一花难成春”,通过工业园区的聚合效应,让企业可以“螺蛳壳里做道场”,产业上中下游体系几乎全部聚集在相邻的地理区域里,从某个企业单纯的代工模式到产业链全环节分布,形成联合生产群。

 

这种群落之间的相互竞争、紧密合作、人才流动等等,形成了“竹科”资讯与技术快速交流、市场竞争优势培育的土壤。

 

就像是一个“虚拟大公司”,随时可以将旗下的各个“部门单位”整合起来,投入各自擅长和专精的领域,用更高效率的方式来完成协作,从而壮大了整体产业的实力,形成弹性高、速度快、定制化、低成本的竞争壁垒。


隐秘的角落:台湾地区
政府与半导体产业的亲与疏

乔布斯曾在采访时形容自己的工作——“计算机领域有点像是沉积的岩石,你在一座山里贡献了其中薄薄的一层,使山变得更加高耸。但最终,人们只是站在山顶,只有带着 X 光才能看到里面是什么样子。”

 

这句话用来形容政府管理者在台湾地区半导体产业中所起到的作用,一样恰当。

 

今天我们知道,垂直分工与产业群聚,形成了中国台湾与全球半导体产业结构区隔开来的地域特色。

 

而这两大优势的形成,都或多或少地有着政策推动的影子。

 

上世纪 70 年代初,台湾地区为发展集成电路投入一千万美元启动基金,两个推动性的组织先后成立:

 

比如召集海外华人在美国成立的科技顾问委员会,就在当时招致非议,认为其中有利益输送。时任经济部长的孙运璿是个连半导体是什么都不懂的文职官僚,财经官员李国鼎被问及“什么是半导体”时,他回答——不知道。并认为就是因为不懂,才要设立科技顾问委员,最终获得了认可。

 

(1976 年,工研院派员赴美国 RCA 训练)

 

再比如技术与产业的“孵化器”工研院。1974 年台湾地区效仿美国硅谷产学研模式建立电子工业研究中心,即工研院的前身。由政府组织了一系列新技术的研发,此后,1975-1979 从美国 RCA 公司引进 7.0 微米 CMOS 设计制造技术、1983-1987 超大集成电路计划的 1-1.5 微米制造与封测技术、1990 年启动的第三次大型半导体技术发展计划等等,工研院实现技术研发、引进、生产之后,再转让给民间其它企业,直接提升了台湾地区的整体水平。

 

在资本层面,开设政府开发基金,从 1985 到 1990 年共划拨 24 亿新台币设立种子基金,鼓励类似宏大风险基金等民间投资参与。并且注重对众多中小企业技术能力的培育,而不是过度强调少数大企业技术能力提升。

 

可以说,官方力量启动,向民间产业进行技术转移,进而由民间力量促进产业链延伸,技术的社会扩散效应成为了台湾地区半导体的有效模式。

 

(工研院超大型集成电路(VLSI)厂房)

 

台湾地区的经济专家瞿宛文在《台湾战后经济发展的起源》中认为,台湾地区的转型成功很大程度归功于当时的财经官员,并不是简单的技术官僚,而是中国儒家传统下,以“经世济民”的士大夫。

 

实际上,政策的制定者如何提前提前做出判断,制定出正确的产业政策,这种理想化的条件是极为困难的。台湾地区在经济转型时期出现的主要技术型官员,就起到了关键作用。


终·新变启示录

截至发稿日,台积电、联发科等的芯片不得不在美国禁令下开始对华为断供,消息一出,联发科在台湾证券交易所的股价就下跌了近 10%,制造巨头联咏科技和相机镜头制造商大立光电也分别下跌了 8%和 3%。

 

大陆企业与台湾地区半导体产业链,早已被链接成了共同体。而在当前的国际局势下,如何突破美国技术封锁,对于两岸产业都是一个具有时代意义的课题。

 

目前来看,中国台湾半导体的崛起是地区经济发展与下游需求匹配的结果。

 

从上世纪六十年代,微处理器、存储器的主流产品,到九十年代 SOC 全产业链的出现,再到新世纪智能手机对多元化芯片的诉求,未来物联网、人工智能等机遇也将成为中国台湾集成电路产业发展创新的新商机。

 

而对于大陆来说,避免与英特尔、AMD、高通等巨头正面 PK,不过度纠缠于追求制程技术的极限,发展那些应用多元智慧物联(AIoT)产品,并不需要用到最尖端的制程技术,14nm 甚至微奈米等级就可以拓展新应用。比如从浸 润式微影技术的出现,就绕过了达到瓶颈的 157 纳米光刻技术,借助水做中介,用 193 纳米波长的光线,实现了 65nm IC 芯片的生产。

 

这不仅更符合大陆产业的现状,也是合乎技术生命周期的时机选择。

 

 

此外,台湾地区的战略选择,创新性的商业模式起到了关键的作用。

 

比如抓住产业链纵向延伸的时机,把生产低成本和与美国硅谷人才互动密切的优势结合起来,快速提升自己的技术能力和水平,在“垂直整合”中争得国际分工的位置,并最终实现赶超。

 

如果中国大陆将在 5G、AI、云端服务上的领先优势,借助更“接地气”的互联网生态系军团,充分释放到终端消费应用当中,由此撬动的硬件市场与生态系统,未尝不会重新撬动更大的商业潜力。

 

彭博商业周刊曾形容台湾地区的半导体产业——在全球半导体产业的地位无可取代,如同中东石油在全球经济的角色。然而就像电力之于石油,智能时代与地缘政治的大变局,也将中国台湾半导体甩到了一个新的赛道。终局如何,拭目以待。