专访联电前董事长胡国强:明日的半导体世界,将有何不同?

“以前各国半导体产业生产是遵循自由贸易模式...以后因为地缘政治的限制的话,在选择上就会受限,会比较壁垒分明。”
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胡国强,台湾晶圆代工大厂联华电子(UMC)前任执行长、董事长,1949年生,台大电机系毕业,国军空军二代。胡国强曾多次在矽谷创业,​​担任新能微电子公司董事长兼执行长、SiRF公司总经理兼执行长、S3公司资深副总经理、IC Ensemble董事长等。2002年底他加入联电,于2003年至2008年担任执行长。2021年7月,他在美国接受端传媒越洋专访,谈谈他对世界半导体产业的未来观察。

端 = 端传媒;胡 = 胡国强

端:先前您在2016年出版的《我们这一代》这本自传当中,曾经预测过世界变化的局势跟中国半导体的发展。2021年和当年相比,您还看到什么样的不同吗?

胡:那个时候我可能没有预测到电动汽车的进展这么快,其他的话应该都还差不多,我也有预测到了先进制程走不动的时候会出问题,量子电脑可能的角色会变得越来越重,这一点到目前是绝对是正确的。

我那时候已经离开联电,所以对先进制程的能见度(visibility),看的不够清楚,我就不知道说7奈米过了以后,什么时候摩尔定律会(走)到头。现在看的很清楚了啊,就是5奈米、3奈米、2奈米都可能有。

摩尔定律

1965年,Intel创办人之一戈登摩尔(Gordon Moore)提出一个假设:今后每隔18个月,半导体制程技术就可以进步,让每个电晶体所占的平面面积缩小一半。换句话说,如果一颗IC晶片所占晶片大小不变,可以塞入的电晶体数目就倍增,可以增加许多功能。早年,摩尔定律周期一代为18个月,虽然后来放慢为24个月,该定律的精神仍继续演进,让世界电子产品得以持续进化。(资料来源:胡国强,《我们这一代》)

但是,超过了2奈米以后, visibility(能见度)也不清楚了。感觉上就是说,摩尔定律最终会走到尽头,到那时候苹果手机怎么办?当没有办法再把手机做得更便宜,它的功能可能会受限,power consumption(功耗)可能会增多,那对苹果的生意会有影响吗?那苹果公司怎么转型?最近苹果不是宣称它要进入人工智慧(AI)吗?它要去做电动汽车的晶片吗?这些都是可能的啊。

2000年5月1日,台湾新竹,联电的参观者在公司接待区的显示器墙上观察半导体制造。
2000年5月1日,台湾新竹,联电的参观者在公司接待区的显示器墙上观察半导体制造。

端:再更往回看,2000年初期,您说当时中国的八吋晶圆商机曾经不太够,不过,今年却是反过来出现了晶片短缺的状况,此一时,彼一时。

胡:我是觉得现在整个情况是不正常的情况。那不正常的情况,可能有两个原因:第一个原因是因为新冠肺炎,因为新冠肺炎一来了以后,大家怕,怕有供给问题,于是订单就有一点刻意增加(overbook),这个现象跟18年前(2003年)SARS的情况很像。

十几年前SARS一出来了以后也是,哇,那个订单一下子变得很紧,大家怕拿不到货。可是SARS那一次时间很短,不到一年疫情突然一下就结束了,一结束了以后整个demand(需求)就发现不是真的,于是有很多订单就砍掉了,整个产能就松下来了。

从2019年(开始),因为5G的关系,订单就已经变得非常的强,这是我在想的第二个原因。第一个原因是新冠肺炎,第二个原因就是2019年的秋天就看到订单非常的强了,是因为5G要开始布建了,到2020年的第三季的demand(需求)都很强。

然后接着来的就是电动汽车,以前的汽车工业也有用很多晶片的。电动汽车普遍以后,电动汽车所需要的晶片又增加了。好,那这个电动汽车很多晶片,它不需要十二吋的、不需要先进制程的,八吋也可以,这是为什么2020年八吋晶圆的需求量增加很多。

有很多汽车公司,当初没有想到有这个新冠肺炎会发生,因此它按照它原来正常的周期去下订单。但是后来突然发现,为什么大家都在拼命的下订单?而且订单demand(需求)情况很紧,交期很长。汽车公司发现他们落后了、他们拿不到货。最主要的原因,是这些汽车公司没有想到、他们动作慢,所以今天严重到这些汽车业,不管是美国的、德国的,都跑去叫他们政府(帮忙),他们政府跑到台湾去,要台积电帮忙。

还好帮了忙,台湾民众还可以打到Moderna(莫德纳)的疫苗。

2008年1月30日,联电执行长胡国强在台北举行的投资者会议上发表讲话。
2008年1月30日,联电执行长胡国强在台北举行的投资者会议上发表讲话。

端:可否与我们分享2000年初期台湾半导体厂到中国去设厂的风气?当年,台积电创办人张忠谋也是原先没有要去,但后来却又改口,才有2003年台积电到上海设立八吋晶圆厂。

胡:2000年初期全球的八吋产能过剩。当年去中国大陆设厂最主要的原因是商机,就是中国大陆的庞大市场。那时候联电跑的快,先去了,在(苏州)和舰设了厂。那台积电一看,它不去的话,会不会吃亏啊?它会朝这个方面去想。那去大陆设厂有什么好处?你可以明显地可以看出来,对客户的支援会比较容易落实,对客户的了解比较清楚。所以台积会担心这个问题啊!

但是台积电有不少官股,台湾政府对他的压力比较大。所以到最后,这个陈水扁政府的时代不是有规定吗,刚开始只准三个厂过去,台积拿到一个名额,(力晶)黄崇仁好像拿到了一个,联电后来补申请了一个。 然后台湾政府也订出一个技术规则来,就说你去大陆的话,你生产的工艺一定要比在台湾生产的要落后。所以后来就照着这个游戏规则在走。

端:您认为,中美的竞争会给晶圆代工业带来根本的影响是什么?比如,近日有媒体就报导,中国的华虹和中芯的策略转变,将以本土的客户为优先。

胡:现在看来,美国给中国的限制主要在先进工艺和高端产品,例如台积电不准替华为生产7奈米手机晶片,ASML不准卖给中芯国际EUV光刻机等。应用面受到的影响则包括智慧型手机、人工智慧、高速运算等。

中国大陆为了因应美国对它加的限制,它可能就像你刚刚提的,专注在支援它自己本国的市场和客户。华为和小米的手机就只卖国内。大陆也可能限制美国苹果手机在中国的销售。

以前各国半导体产业生产是遵循“自由贸易”模式。供应商自己来选择,它要到哪里去生产,终端客户自己按照价位、功能、耗电挑选产品。以后因为地缘政治(geopolitical)的限制的话,他们在选择上就会受限,会比较壁垒分明。

贸易战对双方都有不好的影响,如果苹果、高通的生意受到太大的影响,也会要求美国政府放松对中国的压力,毕竟中国的市场太大,所以我觉得贸易谈判会持续进行。

端:前阵子台积电又扩张其南京的产能,若未来中美真的走向更壁垒分明,您认为台湾半导体厂到中国的趋势可能会怎么走?台厂还会继续在中国扩大产能吗?

胡:台积电前一阵子宣布在中国大陆他要扩充28奈米产能,据我了解有两个原因。首先28奈米是传统平面电晶体工艺的最后一代,比台积电现在在生产基于FINFET(鳍式场效应电晶体,可以改善电路控制并减少漏电)的5奈米工艺落后3、4代,并不违反台湾的法规。

其次28奈米晶片价格比基于FINFET的晶片价格低许多。全球有很多新的应用如电动车的控制晶片用28奈米就够了,因此它的需求就增加很多。台积电一看,这是大商机,我应该该去扩产啊!台积电也可以跟台湾政府交代啊!那美国一看28奈米这个不是先进制程,对美国没有威胁啊!所以台积电可以到大陆去扩厂。

2021年5月5日﹐南京市的台湾台积电工厂的鸟瞰图。
2021年5月5日﹐南京市的台湾台积电工厂的鸟瞰图。

端:您认为中国大陆半导体制造相对落后的最主要关键为何?

胡:中国大陆落后,最主要的关键在生产工艺Manufacturing Technology (台湾译成生产技术) 的落后。设计IC 所需要的矽智财(IP,智慧财产)是你可以自己设计得出来的、或购买得到的。但是生产设备,需要投资的金额非常、非常大,有的先进设备有上百个、甚至上千个参数需要设定、微调的,因此需要有专门技术的人才才能够来操作、控制这些设备,让做出来的产品有很好的良率、在价格上有竞争力,这些都是很大的挑战。

再加上美国政府现在规定有一些先进设备不卖给你,那挑战就更大了是不是?例如荷兰设备商ASML(艾斯摩尔)不准卖这个EUV(极紫外光)的光刻机器给中国的话,那它7奈米及更先进工艺的产品就做不出来啊。

端:能否请您更具体地解释生产制程的落后?比如,中芯迟迟还没能往7奈米以下继续走,是因为该公司的生产经验累积还不像台湾那样到位?

胡:生产经验方面的累积是最大的一个因素。从28奈米到14奈米,设备改变了,如何应用这些新设备?这些新设备里的参数该如何设定?从14奈米到7奈米,你又需要更新的设备,有更新的技术障碍。这些技术障碍是非常、非常的繁杂,这就是我们讲的需要经验的累积,你要有懂设备方面的知识和实际操作经验的人才(talent)。即使是你买得到设备,还要能够“有效地”运用设备,然后做出来的产品良率才能够跟台积电一样,这中间有很多的know-how。

端:半导体的IP(矽智财)得从过去一路累积,我们可以说,因为中国累积得还不够,所以中国在半导体领域迟迟无法超车吗?

胡:IP(矽智财)累积是一部分。给你举个例子:现今平面电视的接头标准是HDMI,假如说你的电视控制晶片,由于某种原因要从40奈米工艺进展到20奈米,因此,HDMI的IC(积体电路)里面的IP,就是电视晶片里面的HDMI的interface(介面)的那个电路也要重新改变,因为已经不是40奈米了,你要用20奈米重新设计。

IP因为种类很多,我们只是讲一个HDMI,还有很多、很多不同的IP。这些IP对于一个IC设计公司来讲的话,也是一个很大的投资负担,也需要累积。但是相对于生产设备来说,矽智财所需的投资要小的多。

端:过去,日本和南韩靠着记忆体产业崛起,在中国,记忆体产业也被认为相较有国际竞争力。为何记忆体晶片领域可以做到急起直追,但是逻辑晶片就好像没有办法?

胡:这是一个很合理的问题,因为记忆体晶片是比较narrow,比较窄。所谓逻辑晶片它涵盖的应用领域非常、非常广,可以包括所有的中央处理器(CPU)、绘图处理器(GPU)、张量处理器(TPU)、手机晶片、通讯晶片、音响晶片、平面电视控制晶片等等,那每个领域可能需要用不同的制程工艺、不同的设计,所以它的“困难度”就比较高,你要竞争的困难度就比较高; 如果你的领域比较窄,像这个记忆体的话,你有DRAM(动态随机存取记忆体)或者是NAND FLASH(快闪记忆体的一种),像中国大陆就可以聚焦在这两个领域,就比较容易赶上。

当然,也没有那么容易,像台湾的记忆体就做得不好。做记忆体最大挑战除了设计和生产技术以外,运营的口袋要深。韩国的记忆体做得非常好,像三星的记忆体,是业界的领先者,它用的工艺和设备都很先进,中国大陆还是在很辛苦的追赶。

现在最先进的DRAM记忆体的技术是用到14奈米的工艺,就是三星他们的(工艺)。也许中国大陆现在只能做到这个18、19奈米,但是它做出来的记忆体,对中国大陆的低端应用,也许就可以涵盖得很多了。(涵盖的)百分比高的话,就达到(中国)它的战略的目标了。它的战略目标就是希望能够减少向国外购买晶片的外汇。

2010年2月3日,行人走过台湾新竹的联电工厂。
2010年2月3日,行人走过台湾新竹的联电工厂。

端:为什么联电到中国是以合资设厂为主,但台积电却是自己独资设厂?

胡:这是由于两个公司文化的不同,这是我的认知。联电的成长过程中间,曾经成立过合资晶圆厂,我还代表过我以前美国的公司S3(胡国强曾任职的美国晶片设计公司,也是联电重量级客户)和联电成立合资公司 ­­,联诚。台积电不用合资的方式,它愿意自己出资,这个是两个公司策略上的不同。

联电这种方式的话,它需要投资的金额比较少。我觉得台积电不愿意它的ownership(控制权)被别人占有,这个是策略上很明显的不同。

端:您观察台积电跟联电策略路径最大的差异是什么,才造成今天两家的差别?

胡:有几点是大家都看得见的。第一点是我们刚刚讲的,联电跟台积电它的“扩张”的策略。联电喜欢结合其他的人,台积电都是自己做,这是一点。

那另外一点是台积电专注本业,他不去做业外投资这些东西。

当年联电是1980年成立的,台积电等于是晚了10年才开始。张忠谋先生的经验丰富,举例说我大学二年级时,他已是美国德仪公司的负责半导体事业的副总了。台积电持续地做R&D(研发),所以今天它的先进制程不要说领先联电了,甚至于领先了Intel(英特尔),这是因为它的“执行”好很多,所以这些因素就造成了今天的差别。

端:站在台湾的立场,面对中国挖角台湾半导体人才,您认为台湾需要有怎样的应对?台湾公司可能有哪些留才的规范?

胡:台湾每一个公司都有自己留才的规范,它会有限制。那当然,要挖角一两个人、两三个人,还好。我前面有提到,现在这些技术的细节太多了,而且都自动化了,这些information(资料)都在档案里面,这些也都算是intellectual property,这些都是IP哦,这些IP都被保护的啊。

你说,会不会把你的东西通通拿过去(中国)?譬如说,(台积电)五奈米的生产的这些IP,这些电子档通通偷去,除非你能做到这个地步,要不然的话,挖个一两个人、两三个人,过去都没有什么啦!IP都是被保护的,都自动化了的。所以这个挖角的话,比较不成太大的问题。

而且,每一个被挖过去的人,即使给两倍、三倍的薪水,他还有这个家庭的因素、小孩读书的这些因素,都要考量的啊,所以挖角(获取技术)我个人觉得效果不是很大,最后你即使挖个一两个人、两三个人,少数的好的人过去,他还是要自己训练(人才),还是要靠经验累积。

读者评论 1

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  1. 五筒台灣, 彎道超車,又贏了, 嬴麻了💪