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專訪聯電前董事長胡國強:明日的半導體世界,將有何不同?

「以前各國半導體產業生產是遵循自由貿易模式...以後因為地緣政治的限制的話,在選擇上就會受限,會比較壁壘分明。」


 插畫:Rosa Lee
插畫:Rosa Lee

胡國強,台灣晶圓代工大廠聯華電子(UMC)前任執行長、董事長,1949年生,台大電機系畢業,國軍空軍二代。胡國強曾多次在矽谷創業,​​擔任新能微電子公司董事長兼執行長、SiRF公司總經理兼執行長、S3公司資深副總經理、IC Ensemble董事長等。2002年底他加入聯電,於2003年至2008年擔任執行長。2021年7月,他在美國接受端傳媒越洋專訪,談談他對世界半導體產業的未來觀察。

端 = 端傳媒;胡 = 胡國強

端:先前您在2016年出版的《我們這一代》這本自傳當中,曾經預測過世界變化的局勢跟中國半導體的發展。2021年和當年相比,您還看到什麼樣的不同嗎?

胡:那個時候我可能沒有預測到電動汽車的進展這麼快,其他的話應該都還差不多,我也有預測到了先進製程走不動的時候會出問題,量子電腦可能的角色會變得越來越重,這一點到目前是絕對是正確的。

我那時候已經離開聯電,所以對先進製程的能見度(visibility),看的不夠清楚,我就不知道說7奈米過了以後,什麼時候摩爾定律會(走)到頭。現在看的很清楚了啊,就是5奈米、3奈米、2奈米都可能有。

摩爾定律

1965年,Intel創辦人之一戈登摩爾(Gordon Moore)提出一個假設:今後每隔18個月,半導體製程技術就可以進步,讓每個電晶體所占的平面面積縮小一半。換句話說,如果一顆IC晶片所占晶片大小不變,可以塞入的電晶體數目就倍增,可以增加許多功能。早年,摩爾定律週期一代為18個月,雖然後來放慢為24個月,該定律的精神仍繼續演進,讓世界電子產品得以持續進化。(資料來源:胡國強,《我們這一代》)

但是,超過了2奈米以後, visibility(能見度)也不清楚了。感覺上就是說,摩爾定律最終會走到盡頭,到那時候蘋果手機怎麼辦?當沒有辦法再把手機做得更便宜,它的功能可能會受限,power consumption(功耗)可能會增多,那對蘋果的生意會有影響嗎?那蘋果公司怎麼轉型?最近蘋果不是宣稱它要進入人工智慧(AI)嗎?它要去做電動汽車的晶片嗎?這些都是可能的啊。

2000年5月1日,台灣新竹,聯電的參觀者在公司接待區的顯示器牆上觀察半導體製造。

2000年5月1日,台灣新竹,聯電的參觀者在公司接待區的顯示器牆上觀察半導體製造。攝:David Hartung/Getty Images

端:再更往回看,2000年初期,您說當時中國的八吋晶圓商機曾經不太夠,不過,今年卻是反過來出現了晶片短缺的狀況,此一時,彼一時。

胡:我是覺得現在整個情況是不正常的情況。那不正常的情況,可能有兩個原因:第一個原因是因為新冠肺炎,因為新冠肺炎一來了以後,大家怕,怕有供給問題,於是訂單就有一點刻意增加(overbook),這個現象跟18年前(2003年)SARS的情況很像。

十幾年前SARS一出來了以後也是,哇,那個訂單一下子變得很緊,大家怕拿不到貨。可是SARS那一次時間很短,不到一年疫情突然一下就結束了,一結束了以後整個demand(需求)就發現不是真的,於是有很多訂單就砍掉了,整個產能就鬆下來了。

從2019年(開始),因為5G的關係,訂單就已經變得非常的強,這是我在想的第二個原因。第一個原因是新冠肺炎,第二個原因就是2019年的秋天就看到訂單非常的強了,是因為5G要開始佈建了,到2020年的第三季的demand(需求)都很強。

然後接著來的就是電動汽車,以前的汽車工業也有用很多晶片的。電動汽車普遍以後,電動汽車所需要的晶片又增加了。好,那這個電動汽車很多晶片,它不需要十二吋的、不需要先進製程的,八吋也可以,這是為什麼2020年八吋晶圓的需求量增加很多。

有很多汽車公司,當初沒有想到有這個新冠肺炎會發生,因此它按照它原來正常的週期去下訂單。但是後來突然發現,為什麼大家都在拼命的下訂單?而且訂單demand(需求)情況很緊,交期很長。汽車公司發現他們落後了、他們拿不到貨。最主要的原因,是這些汽車公司沒有想到、他們動作慢,所以今天嚴重到這些汽車業,不管是美國的、德國的,都跑去叫他們政府(幫忙),他們政府跑到台灣去,要台積電幫忙。

還好幫了忙,台灣民眾還可以打到Moderna(莫德納)的疫苗。

2008年1月30日,聯電執行長胡國強在台北舉行的投資者會議上發表講話。

2008年1月30日,聯電執行長胡國強在台北舉行的投資者會議上發表講話。攝:Nicky Loh/Reuters/達志影像

端:可否與我們分享2000年初期台灣半導體廠到中國去設廠的風氣?當年,台積電創辦人張忠謀也是原先沒有要去,但後來卻又改口,才有2003年台積電到上海設立八吋晶圓廠。

胡:2000年初期全球的八吋產能過剩。當年去中國大陸設廠最主要的原因是商機,就是中國大陸的龐大市場。那時候聯電跑的快,先去了,在(蘇州)和艦設了廠。那台積電一看,它不去的話,會不會吃虧啊?它會朝這個方面去想。那去大陸設廠有什麼好處?你可以明顯地可以看出來,對客戶的支援會比較容易落實,對客戶的了解比較清楚。所以台積會擔心這個問題啊!

但是台積電有不少官股,台灣政府對他的壓力比較大。所以到最後,這個陳水扁政府的時代不是有規定嗎,剛開始只准三個廠過去,台積拿到一個名額,(力晶)黃崇仁好像拿到了一個,聯電後來補申請了一個。 然後台灣政府也訂出一個技術規則來,就說你去大陸的話,你生產的工藝一定要比在台灣生產的要落後。所以後來就照著這個遊戲規則在走。

端:您認為,中美的競爭會給晶圓代工業帶來根本的影響是什麼?比如,近日有媒體就報導,中國的華虹和中芯的策略轉變,將以本土的客戶為優先。

胡:現在看來,美國給中國的限制主要在先進工藝和高端產品,例如台積電不准替華為生產7奈米手機晶片,ASML不准賣給中芯國際EUV光刻機等。應用面受到的影響則包括智慧型手機、人工智慧、高速運算等。

中國大陸為了因應美國對它加的限制,它可能就像你剛剛提的,專注在支援它自己本國的市場和客戶。華為和小米的手機就只賣國內。大陸也可能限制美國蘋果手機在中國的銷售。

以前各國半導體產業生產是遵循「自由貿易」模式。供應商自己來選擇,它要到哪裡去生產,終端客戶自己按照價位、功能、耗電挑選產品。以後因為地緣政治(geopolitical)的限制的話,他們在選擇上就會受限,會比較壁壘分明。

貿易戰對雙方都有不好的影響,如果蘋果、高通的生意受到太大的影響,也會要求美國政府放鬆對中國的壓力,畢竟中國的市場太大,所以我覺得貿易談判會持續進行。

端:前陣子台積電又擴張其南京的產能,若未來中美真的走向更壁壘分明,您認為台灣半導體廠到中國的趨勢可能會怎麼走?台廠還會繼續在中國擴大產能嗎?

胡:台積電前一陣子宣布在中國大陸他要擴充28奈米產能,據我了解有兩個原因。首先28奈米是傳統平面電晶體工藝的最後一代,比台積電現在在生產基於FINFET(鰭式場效應電晶體,可以改善電路控制並減少漏電)的5奈米工藝落後3、4代,並不違反台灣的法規。

其次28奈米晶片價格比基於FINFET的晶片價格低許多。全球有很多新的應用如電動車的控制晶片用28奈米就夠了,因此它的需求就增加很多。台積電一看,這是大商機,我應該該去擴產啊!台積電也可以跟台灣政府交代啊!那美國一看28奈米這個不是先進製程,對美國沒有威脅啊!所以台積電可以到大陸去擴廠。

2021年5月5日﹐南京市的台灣台積電工廠的鳥瞰圖。

2021年5月5日﹐南京市的台灣台積電工廠的鳥瞰圖。攝:Xie Bai/VCG via Getty Images

端:您認為中國大陸半導體製造相對落後的最主要關鍵為何?

胡:中國大陸落後,最主要的關鍵在生產工藝Manufacturing Technology (台灣譯成生產技術) 的落後。設計IC 所需要的矽智財(IP,智慧財產)是你可以自己設計得出來的、或購買得到的。但是生產設備,需要投資的金額非常、非常大,有的先進設備有上百個、甚至上千個參數需要設定、微調的,因此需要有專門技術的人才才能夠來操作、控制這些設備,讓做出來的產品有很好的良率、在價格上有競爭力,這些都是很大的挑戰。

再加上美國政府現在規定有一些先進設備不賣給你,那挑戰就更大了是不是?例如荷蘭設備商ASML(艾斯摩爾)不准賣這個EUV(極紫外光)的光刻機器給中國的話,那它7奈米及更先進工藝的產品就做不出來啊。

端:能否請您更具體地解釋生產製程的落後?比如,中芯遲遲還沒能往7奈米以下繼續走,是因為該公司的生產經驗累積還不像台灣那樣到位?

胡:生產經驗方面的累積是最大的一個因素。從28奈米到14奈米,設備改變了,如何應用這些新設備?這些新設備裡的參數該如何設定?從14奈米到7奈米,你又需要更新的設備,有更新的技術障礙。這些技術障礙是非常、非常的繁雜,這就是我們講的需要經驗的累積,你要有懂設備方面的知識和實際操作經驗的人才(talent)。即使是你買得到設備,還要能夠「有效地」運用設備,然後做出來的產品良率才能夠跟台積電一樣,這中間有很多的know-how。

端:半導體的IP(矽智財)得從過去一路累積,我們可以說,因為中國累積得還不夠,所以中國在半導體領域遲遲無法超車嗎?

胡:IP(矽智財)累積是一部分。給你舉個例子:現今平面電視的接頭標準是HDMI,假如說你的電視控制晶片,由於某種原因要從40奈米工藝進展到20奈米,因此,HDMI的IC(積體電路)裡面的IP,就是電視晶片裡面的HDMI的interface(介面)的那個電路也要重新改變,因為已經不是40奈米了,你要用20奈米重新設計。

IP因為種類很多,我們只是講一個HDMI,還有很多、很多不同的IP。這些IP對於一個IC設計公司來講的話,也是一個很大的投資負擔,也需要累積。但是相對於生產設備來說,矽智財所需的投資要小的多。

端:過去,日本和南韓靠著記憶體產業崛起,在中國,記憶體產業也被認為相較有國際競爭力。為何記憶體晶片領域可以做到急起直追,但是邏輯晶片就好像沒有辦法?

胡:這是一個很合理的問題,因為記憶體晶片是比較narrow,比較窄。所謂邏輯晶片它涵蓋的應用領域非常、非常廣,可以包括所有的中央處理器(CPU)、繪圖處理器(GPU)、張量處理器(TPU)、手機晶片、通訊晶片、音響晶片、平面電視控制晶片等等,那每個領域可能需要用不同的製程工藝、不同的設計,所以它的「困難度」就比較高,你要競爭的困難度就比較高; 如果你的領域比較窄,像這個記憶體的話,你有DRAM(動態隨機存取記憶體)或者是NAND FLASH(快閃記憶體的一種),像中國大陸就可以聚焦在這兩個領域,就比較容易趕上。

當然,也沒有那麼容易,像台灣的記憶體就做得不好。做記憶體最大挑戰除了設計和生產技術以外,運營的口袋要深。韓國的記憶體做得非常好,像三星的記憶體,是業界的領先者,它用的工藝和設備都很先進,中國大陸還是在很辛苦的追趕。

現在最先進的DRAM記憶體的技術是用到14奈米的工藝,就是三星他們的(工藝)。也許中國大陸現在只能做到這個18、19奈米,但是它做出來的記憶體,對中國大陸的低端應用,也許就可以涵蓋得很多了。(涵蓋的)百分比高的話,就達到(中國)它的戰略的目標了。它的戰略目標就是希望能夠減少向國外購買晶片的外匯。

2010年2月3日,行人走過台灣新竹的聯電工廠。

2010年2月3日,行人走過台灣新竹的聯電工廠。攝:Maurice Tsai/Bloomberg via Getty Images

端:為什麼聯電到中國是以合資設廠為主,但台積電卻是自己獨資設廠?

胡:這是由於兩個公司文化的不同,這是我的認知。聯電的成長過程中間,曾經成立過合資晶圓廠,我還代表過我以前美國的公司S3(胡國強曾任職的美國晶片設計公司,也是聯電重量級客戶)和聯電成立合資公司 ­­,聯誠。台積電不用合資的方式,它願意自己出資,這個是兩個公司策略上的不同。

聯電這種方式的話,它需要投資的金額比較少。我覺得台積電不願意它的ownership(控制權)被別人佔有,這個是策略上很明顯的不同。

端:您觀察台積電跟聯電策略路徑最大的差異是什麼,才造成今天兩家的差別?

胡:有幾點是大家都看得見的。第一點是我們剛剛講的,聯電跟台積電它的「擴張」的策略。聯電喜歡結合其他的人,台積電都是自己做,這是一點。

那另外一點是台積電專注本業,他不去做業外投資這些東西。

當年聯電是1980年成立的,台積電等於是晚了10年才開始。張忠謀先生的經驗豐富,舉例說我大學二年級時,他已是美國德儀公司的負責半導體事業的副總了。台積電持續地做R&D(研發),所以今天它的先進製程不要說領先聯電了,甚至於領先了Intel(英特爾),這是因為它的「執行」好很多,所以這些因素就造成了今天的差別。

端:站在台灣的立場,面對中國挖角台灣半導體人才,您認為台灣需要有怎樣的應對?台灣公司可能有哪些留才的規範?

胡:台灣每一個公司都有自己留才的規範,它會有限制。那當然,要挖角一兩個人、兩三個人,還好。我前面有提到,現在這些技術的細節太多了,而且都自動化了,這些information(資料)都在檔案裡面,這些也都算是intellectual property,這些都是IP哦,這些IP都被保護的啊。

你說,會不會把你的東西通通拿過去(中國)?譬如說,(台積電)五奈米的生產的這些IP,這些電子檔通通偷去,除非你能做到這個地步,要不然的話,挖個一兩個人、兩三個人,過去都沒有什麼啦!IP都是被保護的,都自動化了的。所以這個挖角的話,比較不成太大的問題。

而且,每一個被挖過去的人,即使給兩倍、三倍的薪水,他還有這個家庭的因素、小孩讀書的這些因素,都要考量的啊,所以挖角(獲取技術)我個人覺得效果不是很大,最後你即使挖個一兩個人、兩三個人,少數的好的人過去,他還是要自己訓練(人才),還是要靠經驗累積。

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