台积电的光荣与梦想(一):何以立足?

薄泰和 2023-07-06 21:20:51

作为当今世界无可取代的企业之一,台积电开创了芯片产业「纯代工」的全新商业模式,也一度是全球最赚钱的芯片企业之一。回顾其发展历史,就是一个芯片工业的风云史。

和苹果的联手,和三星的对抗以及和华为的割舍,这家芯片代工企业对于智能手机行业的影响,远超想象。那么台积电是如何炼成的?它的成功给国产芯片的发展带来了什么样的启示?

生子当如张忠谋

聊台积电的历史,不谈张忠谋,就像美国历史中没有华盛顿。对于这位中国台湾「半导体教父」来说,没有张忠谋就没有台积电。

1931年,张忠谋生于浙江宁波,其父曾任宁波市鄞县财政局长。由于常年战乱,张忠谋需要跟随父母迁居多个地方就学。

1949年,18岁的张忠谋已经逃难过三次,住过七个城市、换了十间学校,经历过枪炮和轰炸,最终从香港和家人一起逃往了美国,进入哈佛大学,成为这家著名大学里唯一的中国人。几十年后回头看,张忠谋形容:「这是我一生最难忘、最兴奋的一年。」

1950年,张忠谋转学到麻省理工学院,专攻机械工程。毕业后,考博失败的张忠谋进入波士顿附近的一家电器公司Sylva-nia半导体部门工程师,踏入半导体行业。据说当年张忠谋同时拿到了福特和希凡尼亚的offer,但是后者的工资多了一美元,因而张选择了希凡尼亚,也算是「因一美元改变人生轨迹」的典型案例了吧。

此时的张忠谋24岁,也是在同一年,比他大两岁的戈登·摩尔,进入了肖克利半导体实验室。谁也没有想到,此后这两个年轻人,会彻底改变全球半导体产业。

三年后,希凡尼亚公司因为技术落后,在市场上频繁遭遇滑铁卢。对此,张忠谋的上司这样形容:卖得出去的东西,我们做不出来;我们做得出来的东西,卖不出去。

有了第一家公司的前车之鉴,张忠谋提醒自己:千万不要重蹈覆辙!

1958年,张忠谋与集成电路发明人杰克·基尔比同时进入美国德州仪器公司。

在德州仪器,两人一起喝咖啡、谈研究,张忠谋亲眼见到了基尔比发明了集成电路。为此基尔比后来获得了2000年诺贝尔物理学奖。由此可见,张忠谋所处的时代和环境,对于其成才是多么重要。

在德州仪器上班时,由于公司支持公费考学,张忠谋就去考了个斯坦福大学的博士。一边上学、一边工作,就这样张忠谋才33岁,就已经做到了德州仪器的主管职位,并且还拿到了斯坦福大学的博士文凭。

张忠谋在德州仪器工作了二十多年,一直做到了集团资深副总裁。当时这家美国公司作为半导体行业的老大,全球有六万名员工,其中有一半归张忠谋管。

作为德州仪器除了董事长和总裁外的第三号人物,张忠谋可以说是最早进入美国大型公司最高管理层的华人。当时,张忠谋在各种场合号召德州仪器加大对半导体产业的投资,然而由于当时的总裁更重视消费电子产品,这使得张备受冷遇。

值得一提的是,当张忠谋提出的发展路线未受到重视时,一个29岁的年轻人加入德州仪器,成为了张众多下属之一。他叫张汝京,几十年后,他创建了一家上海人更熟悉的公司——中芯国际。中芯国际此后成为台积电的威胁,两张对垒,又是一通江湖恩怨,这个我们稍后再说。

张忠谋和德州仪器一二号人物「路线之争」,以「Morris,Getout!」(张忠谋,出局!)结束。

后来张忠谋在回忆录里,对离开德州仪器的这一天印象深刻。一个特别的细节是,张忠谋依旧记得离开那天乘坐车辆的车牌号——1898。对于熟悉中国历史的人来说,这是一个特别的年份——「百日维新」被慈禧太后终结的年份。

此时的张忠谋已经来到了人生的第52个年头,再过几年就可以退休颐养天年。而实际上,此时的张忠谋也已赚到了足以他维持下半辈子体面生活的金钱。

此后已经实现财富自由的张忠谋辗转去到通用仪器公司,但未能实现抱负。1984年,张忠谋任美国电子产品制造商通用仪器的总裁时,有老友找他参与投资,因为此时芯片公司一般都有自己的工厂,需要5000万美元。3周后,他才知道,这位老友仅用500万美元就创办了一家无晶圆厂(fabless)芯片设计公司。

这启发了张忠谋,他认为无晶圆厂芯片设计公司将会成为一种新的发展趋势,那么专门制造晶圆的代工模式也可有所作为。

当时的半导体行业盛行垂直整合的生产模式,半导体公司设计自有品牌的芯片,并自己制造自己设计的芯片,还包揽制造后的测试封装等工作,业界把这叫「IDM模式」。比如说当时的业界龙头企业英特尔,不仅自己设计芯片、生产芯片,而且也自己测试和封装,可以说一家企业就承包了绝大部分芯片产业的活。

但是张忠谋认为未来是一个分工协作的全球化时代,考虑到垂直整合生产模式带来的高昂成本,专业分工将更有优势。

当好工具人

带着这份对半导体独特的看法,54岁的张忠谋受孙运璿邀请,放弃悠闲的养老生活,来到中国台湾,出任「工业技术研究院」院长一职。

1987年,工研院和飞利浦共同签署了一份协定,约定共同成立一家专注半导体制造的公司并交给张忠谋和他的部下们进行筹备。

台积电,应运而生。

创立台积电时,张忠谋就没采用传统垂直整合的生产模式,而是开创了全新的晶圆专业代工模式,彻底改变了全球半导体产业的运作,也带动了新兴的芯片设计公司,即所谓的「无厂半导体公司」,和晶圆代工公司彼此合作的新模式。

至今,在台积电官网还有这样一段话:开创了专业集成电路制造服务商业模式......台积公司的专业集成电路制造服务商业模式造就了全球无晶圆厂IC设计产业的崛起。

从这个角度来看,台积电的成功首先是商业模式的成功,它成功开创了专业集成电路制造服务这一商业模式。

因专注于生产客户所设计的芯片,自身并不设计、生产和销售自有品牌的芯片产品,所以台积电从商业模式这个根基上,确保绝不与客户竞争,从而能够同时在业界赢得包括高通、联发科这样的芯片设计公司,苹果、华为这样的智能手机厂商的信任。

如今回过头去看,台积电开创的这一全新商业模式,无疑非常成功。但是,当时的情况可不是这样。

在一次难得的公开演讲上,张忠谋透露,他当年在筹备创立台积电时,曾经找过英特尔投资,但当时Wintel联盟如日中天,赚钱赚到手软的英特尔,压根看不上晶圆代工这种费力的活,拒绝了投资。

然而风水轮流转,时隔三十多年,如今的英特尔早期失去了PC产业的「黄金时代」,晶圆代工已然成为半导体行业的主流,而就连英特尔自己也宣布要做晶圆制造服务。

不过,虽然英特尔没有投资台积电,却对其早期的成长起到了非常关键的作用。

1988年,张忠谋通过和英特尔时任总裁安迪·格鲁夫的私人交情,拿到了英特尔的订单,同时也获得了一项专利进而成立了台积电的北美子公司。

当年为了拿下英特尔的订单,张忠谋把英特尔高层和技术团队请到中国台湾,对刚成立的台积电进行生产认证,希望获得对方的认可,为英特尔代工产品。

台积电新竹总部工厂内部

据说,当时英特尔团队向台积电提出了200个问题,并要求立即改善。张忠谋二话不说,马上着手改进。最终,经过不懈努力,台积电取得了英特尔的认证和订单。这也就意味着台积电在国际上获得了信赖,台积电拥有世界级的晶圆生产能力。

紧接着1990年首次获得国际级半导体企业的质量认可,台积电的订单从这时起得到了稳步上升。由于台积电的出现,大量初创芯片设计公司,可以不用再承担独立建设晶圆厂的巨额成本,于是得以快速发展,比如说高通、英伟达。

当时刚刚创业的高通创始人艾文·雅各布推出了自己的通讯芯片,但却没有生产能力,这时候张忠谋借着麻省理工校友会的渠道找上了他,拿下了高通的芯片订单。

直到现在,英伟达的创始人黄仁勋仍然将张忠谋视为挚友,称「没有台积电就没有英伟达」。

对于台积电的帮助,黄仁勋说过这样一句话:「NVIDIA」创立之初,我们的愿景是希望透过最先进的绘图处理芯片,带给消费者全新的运算体验,台积公司在我们实现这个愿景的过程中,扮演了一个相当重要的角色,台积公司提供最先进的制程技术,最及时与最贴近客户需求的服务,因此NVIDIA能够专注在我们的竞争优势上,也就开发最先进的技术以及拓展市场」。

曾经为了感谢台积电的帮助,黄仁勋画了一副漫画送给了张忠谋。

小结

虽然台积电在业内已经小有名气,但是此时台积电的技术来自于IBM授权,仍然被硅谷的芯片巨头们认为是打杂的二流企业。

这显然不是张忠谋愿意看到的。为了让台积电成为一流半导体企业,张忠谋带领台积电抓住了两大机会:铜制程逆袭和光刻机突破,这才摆脱成为美国技术附庸的宿命。关于这一点,我们下一篇文章继续来谈谈。

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