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自古以來都是得人才者得天下。

在半導體領域,從世界上第一個集成電路誕生開始,無數人才前赴後繼,堆砌起了一幢幢芯片帝國大廈,這其中,台積電作為如今芯片代工市場當之無愧的龍頭,烙刻在其三十多年發展史上的靈魂人物,可不是僅有張忠謀一位。



無人阻擋的台積電


台積電在晶圓代工領域顯然已是獨占鰲頭,據調研機構DIGITIMESResearch統計,2021年的全球代工市場,台積電市場份額為59.5%,在7nm/5nm細分市場幾乎完全占據主導地位。更為恐怖的是,從本世紀初開始,或者更早,台積電似乎一直維持着過半的市占率,2002年台積電營業收入超過50億美元,占整個市場份額的57%;2003年市占率為50%;2004年則為46%。或許,這與台積電是純晶圓代工領域的開創者有着莫大的聯繫,但能夠做到數十年如一日的維持龍頭地位,也足以證明台積電的實力。

從1987 年成立時的1座6英寸廠,到現在官網顯示,台積電已經擁有四座12英寸超大晶圓廠、四座8英寸晶圓廠和一座6英寸晶圓廠,並擁有一家百分之百持有之海外子公司—台積電(南京)有限公司之12英寸晶圓廠及二家百分之百持有之海外子公司—WaferTech美國子公司、台積電(中國)有限公司之8英寸晶圓廠產能支援。

與此同時,台積電的擴產計劃也在轟轟烈烈得進行中,台積電總裁魏哲家此前在台積電北美技術論壇中透露,台積電去年啟動七個新廠的建設,今年將新建五座工廠,這意味着未來台積電又將多12座晶圓廠。

毫無疑問,目前台積電擁有全球最大的邏輯晶圓產能(年產能超過1,300萬片約當12英寸晶圓),足具經濟規模,並在2021年中使用291種不同製程技術,為數百家客戶生產1萬2,302種不同產品,量產支持最多新創產品;全球約85%的新創產品原型在台積電實現。數據顯示,台積電已經占據了全球一半以上的芯片產能,尤其在14nm及以下的先進芯片領域。

除了產能上的絕對優勢,台積電在技術層面更是遙遙領先,以近5年為例,2017年率先量產先進整合型扇出暨基板(InFO_oS)封裝技術;2018年領先全球量產7納米技術;2019年領先全球完成5納米設計基礎架構;2020年率先量產5nm…

此外,台積電(中國)有限公司副總監陳芳最新透露,台積電3nm芯片將在今年下半年量產,已經對部分移動和HPC領域的客戶交付,如果有手機的客戶當下採用3nm芯片,明年產品就能問世。雖然此前三星率先宣布開始量產3nm製程,但據《經濟日報》報道,從三星訂下的2030年成為晶圓代工龍頭目標的時間點來看,台積電當前競爭力至少仍領先八年。

圖源:台積電

當然,作為開創Foundry模式的先河者,台積電的意義除了拉開半導體產業新時代的帷幕,對中國台灣半導體產業的發展,以及人們的生活方式都有着莫大的關係。

一方面,台積電的存在帶動了中國台灣上游IC設計與下游封裝測試產業,打造中國台灣成為半導體重鎮。2021年,台灣地區半導體產業在全球晶圓代工市占率62%,是世界第一,封裝測試市占61.5%,也是世界第一,IC設計市占24.3%,是僅次於美國的世界第二。

圖片來源:雜誌天下

另一方面,智能型手機的出現,改變了人類生活方式,但其實智能型手機的發展,也與台積電晶圓代工有着密不可分的關係。張忠謀曾在退休記者會上談到,假如沒有台積電,智能型手機不會那麼快、那麼早存在,也不會有那麼多創新出現,改變世界上幾十億人的生活方式。

正是台積電的技術和實力奠定了其如今不可撼動的重要地位,那麼又是誰如何一步步撐起台積電的技術霸權?


霸主背後的六騎士


在台積電三十多年的發展史上,逆風翻盤的技術戰役不算少數,其中最為關鍵的一戰當屬2003年那場以自主技術擊敗 IBM,一舉揚名全球的 0.130 微米「銅製程」一役,直接將台積電推向世界的顛峰。

《透視台積電: 打造全球第一晶圓帝國》一書顯示,1999年台積電營收只比聯電多15%,2005年,台積電營收已經是聯電的2.91倍,究其獲利能力比聯電技高一籌的原因之一就是,台積電在研發方面,0.11~0.13微米高階製程比重高,平均售價高,遭受價格競爭壓力較成熟製程—(0.18~0.25微米)小。據了解,0.13微米於2000年開始生產,在各家公司業績都受到「網絡泡沫」影響而直線下降的時,台積電靠0.13微米支撐住業績,大幅提升市占率。

而幫台積電打贏這場戰役,並因此被人稱為「台積電研發六騎士」的林本堅、楊光磊、蔣尚義、孫元成、梁孟松、余振華一行人,每個人都在台積電發展歷程留下了濃墨重彩、且不可或缺的關鍵幾筆。

2003年台積電舊照 圖源:今周刊

從左往右:林本堅、楊光磊、蔣尚義、孫元成、梁孟松、余振華

總體來看,六騎士技能各有千秋,其中林本堅是光學領域的國際大師;梁孟松是半導體製程技術專才;孫元成和楊光磊則是整體邏輯製程的整合專家,並負責良率的提升;余振華是銅製程及低介電材料的先驅;蔣尚義為總領導者。或許正是六騎士在不同領域各司其職,才讓台積電從製程微縮到先進封裝都獨占鰲頭。

在摩爾定律提出的近60年裡,有過多次的瓶頸時期,鋁製程是一個,光刻機的193nm波長也是一個,而這一次由台積電林本堅提出「浸潤式微影技術」(以水為介,將193nm波長的光直接縮短至134nm),不僅讓台積電一口氣跳躍成長三個技術世代,成為世界的領先者,更讓全球半導體製程得以往下推進約14 年時光,對全球半導體產業的先進制程貢獻極大。

圖源:網絡

林本堅於2000年加入台積電,在加入台積電之前,林本堅於IBM 華生實驗室工作22 年,創造出包括1 微米、0.75 微米、0.5 微米在內多項光刻技術,1975年他做出當時光刻技術最短波長的光線,並將其命名為「深紫外線」(DeepUV),至今仍被廣泛應用,是光刻顯影技術的主流。

在加入台積電後,林本堅於2002年開始推動浸潤式微影技術,這對於當時專注於研發乾式微影技術,並為此已經投入數十億美元進行研發的眾多半導體設備廠商來說,無疑是一記重磅炸彈。在林本堅的堅持下,2004年台積電與ASML成功完成開發全球第一台浸潤式微影機台。

這一場漂亮的翻身仗,不僅讓台積電首次主導了業界規格,也讓ASML一躍成為如今的光刻機龍頭。或許也正是因為這樣的「過命交情」,目前台積電擁有全球數量最多、最先進的EUV光刻機,這也為其定增擴產如虎添翼。此後,林本堅還不斷突破半導體微影技術限制,讓微影技術從28nm的極限成功駛向20nm,並引領着浸潤式進入10nm,甚至7nm、5nm製程世代!

如果說林本堅是光學高手,那麼梁孟松就是在半導體先進制程模塊開發的一流高手,師承Fin FET和UTB-SOI技術發明人胡正明。梁孟松於1992年7月加入台積電,2009年2月自研發處長職位離職後,在台積電任職的17年間,負責或參與台積電每一世代製程的最先進技術,在2003年那場0.13微米戰役中,負責先進模組的梁孟松名列第二,功勞僅次於當時的資深研發副總蔣尚義。

圖源:網絡

或許人們開始更多地了解梁孟松是從2011年台積電的泄密訴訟開始,作為台積電近五百個專利的發明人,同時也是「新製程設備遴選委員會」的一員,梁孟松對台積電的重要性不言而喻,曾有人表示,梁孟松對於台積電先進制程掌握的廣度與深度,以及從研發到製造整合的熟悉度,在公司少人能及。《天下雜誌》對梁孟松的評價則是,「以一人的去留,能左右兩地半導體業的消長。」足以說明梁孟松對台積電的重要性。

蔣尚義作為0.13微米戰役中的總領導者,於1997 年加入台積電,2013 年退休,期間參與了 CMOS、NMOS、Bipolar、DMOS、SOS、SOI、GaAs 激光、LED、電子束光刻、硅基太陽能電池等項目;在台積電負責布局 0.25um、 0.18um、0.15um、0.13um、90nm、65nm、40nm、28nm、20nm 甚至到 6nm FinFET 等關鍵節點之研發。

圖源:網絡

在台積電間,蔣尚義將研發團隊從 400 人擴編到 7600 人規模,培養成世界級的研發團隊,研發經費也從數十億元擴大到百億元,堪稱是台積電很重要的靈魂人物。張忠謀曾稱讚蔣尚義,認可他是將台積電水平「從二軍拉到一軍」的重要推手。2009年,重返台積電後,蔣尚義專注於晶體管和先進封裝項目。2011 年台積電第三季法說會上,張忠謀正式宣布台積電進軍封裝領域,現如今先進封裝已經成為台積電的一大工作重點,並將其 2.5D 和 3D 封裝產品合併為一個品牌,那就是「3D Fabric」,其竹南打造全球首座全自動化 3D Fabric先進封裝廠也將預計今年下半年開始生產。

而對於台積電先進封裝所取得的成就,余振華就是其中的重大功臣,目前擔任台積電Pathfinding for System Integration副總經理,也是六騎士中唯一一個還在台積電任職的。

圖源:網絡

余振華於1994年加入台積電研發部門之製程模塊開發單位,負責開發關鍵技術,從1997年起開始台積電銅製程研發工作,建立台灣第一座銅製程實驗室。在0.13微米戰役中,余振華負責的業務轉為銅導線與低介電物質,歸類於「後段」製程,曾一度被人忽視,直到摩爾定律開始逐漸放緩,人們才開始意識到封裝對於降低成本的重要性。

2009年,在台積電開始開發「先進封裝技術」後,張忠謀撥了 400 個研發工程師給余振華,而余振華也在兩、三年後順利開發出 CoWoS 技術,並對其進行進一步的結構簡化。憑藉着余振華研發的CoWoS,InFO-PoP及TSV技術,台積電成為iPhone 7的獨家芯片供貨商。到了2016年,越來越多的高性能芯片開始導入CoWoS技術,CoWoS迎來了勝利的曙光。不得不說,余振華的新技術將集成電路與封裝結合起來,在全球開啟3D-IC的時代,也使台積電能進入系統整合的新境界。

而楊光磊和孫元成兩人作為整體邏輯製程的整合專家,楊光磊從1998年4月至2018年6月在台積電位於台灣及美國的公司先後擔任包括研發處長在內的多個不同職位,並於2018年6月退休。

圖源:網絡

孫元成則於1997年加入台積電,任先進模塊技術發展處處長,之後轉任邏輯技術發展處處長,2000年被升任協理、資深處長,2006年擢升為研究發展副總經理,在2019年從台積電技術長及副總經理退休,目前擔任陽明交大創新研究院總院長。

圖源:經濟日報

在台積電任職期間,孫元成先後主導先進制程技術藍圖,改造研發流程和基礎架構,並自主開發新技術,同時與工廠和相關團隊全力合作,將一代又一代的新技術移轉至工廠量產,協助了台積電從以往的技術追隨者,到現在的先進半導體技術的領頭者。

此外,孫元成團隊還制定節能CMOS SOC系統芯片技術,包含高速、共享邏輯、和低耗漏電晶體管IC平台以滿足在不同市場和產品上的需求,其倡導之低耗電CMOS平台亦被國際技術藍圖委員會採用來制定技術規格需求之藍圖,開啟手機與行動運算應用商機。


寫在最後


毫無疑問,六位傳奇人物成就了台積電如今的霸主地位,但從人才擴散角度來看,台積電也確實是培養晶圓製造人才的大本營,上述每一位都着世界級的影響力,從三星、英特爾,到中芯,都有着他們的身影。

隨着半導體應用範圍越來越廣,製程微縮或將不再是提升芯片性能的唯一出路,台積電的未來,或者說是全球半導體的未來,又將會由誰來創造?




參考

《余振華 與台積電一同走過發展里程碑》台灣電磁產學聯盟,2017

《梁孟松的「標籤」 》財經無忌,2020

《他...把台積從二軍拉到一軍 技術與製程一把罩》巨亨網,2016

*免責聲明:本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點,半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點,不代表半導體行業觀察對該觀點讚同或支持,如果有任何異議,歡迎聯繫半導體行業觀察。

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