臺灣晶圓代工雙雄 臺積電與聯(lián)電間的差距從何而來？

　　今天我們說說，臺積電昔日的競爭對手--聯(lián)電。聯(lián)電創(chuàng)立于 1980 年也是臺灣第一家上市的半導體公司，早年一直是晶圓代工領域的領導者。

　　張忠謀于 1949 年赴美留學，分別拿到美國麻省理工學院機械工程系學士、碩士，因為申請博士失敗，畢業(yè)后只好先進入德州儀器 (TI) 工作，當時的張忠謀 27 歲。

　　彼時德儀正替 IBM 生產四個電晶體，IBM提供設計、德儀代工，可以說是晶圓代工的雛形。張忠謀帶領幾個工程師，成功把德儀的良率從 2%-3% 成功提升至 20% 以上、甚至超過 IBM 的自有產線。

　　張忠謀在德儀待了 25 年，直到 1983 年確定不再有升遷機會，1985 年應經濟部長孫運璿之邀、回臺擔任工研院院長，當時的張忠謀已經54歲了。

　　相較于張忠謀的洋學歷與外商經歷，曹興誠由臺大電機系學士、交大管科所碩士畢業(yè)后進入工研院。工研院于 1980 年出資成立聯(lián)電后，于 1981 年起轉任聯(lián)電副總經理、隔年轉任總經理。

　　讓我們再看一次──聯(lián)電是創(chuàng)立于 1980 年，曹興誠 1981 年任副總經理、張忠謀于 1985 年以工研院院長身分兼任聯(lián)電董事長。

　　1986 年、張忠謀創(chuàng)辦了臺積電，并身兼工研院、聯(lián)電與臺積電董事長三重身分。相較于以整合元件設計 (IDM) 為主、開發(fā)自家處理器與記憶體產品的聯(lián)電，臺積電專攻晶圓代工。

　　這在當時完全是一個創(chuàng)舉、更沒人看好，一般認為 IC 設計公司不可能將晶片交由外人生產、有機密外泄之虞，況且晶圓代工所創(chuàng)造的附加價值比起販售晶片還低得多。

　　然而建立晶圓廠的資本支出非常昂貴，若將晶片的設計和制造分開，使得 IC 設計公司能將精力和成本集中在電路設計和銷售上，而專門從事晶圓代工的公司則可以同時為多家 IC 設計公司提供服務，盡可能提高其生產線的利用率、并將資本與營運投注在昂貴的晶圓廠。

　　臺積電的成功，也促使無廠半導體 (Fabless) 的興起。

　　不過這完全惹惱了曹興誠，他宣稱在張忠謀回臺的前一年便已向張?zhí)岢鼍A代工的想法，卻未獲回應，結果張忠謀在擔任聯(lián)電董事長的情況下，隔年竟手拿政府資源、拉上用自己私人關系談來的荷商飛利浦 (Philips) 合資另創(chuàng)一家晶圓代工公司去了。

　　當時曹興誠示威性地選在工研院與飛利浦簽約的前夕召開記者會、宣布聯(lián)電將擴建新廠以和臺積電抗衡。

　　從那之后，曹興誠和張忠謀互斗的局面便無停止過，然而張忠謀亦始終擔任聯(lián)電董事長，直到1991年曹興誠才成功聯(lián)合其他董事以競業(yè)迴避為由，逼張忠謀辭去、并從總經理爬到董事長一職。

　　臺積電隨后在晶圓代工上的成功，也成了聯(lián)電的借鑒。1995 年聯(lián)電放棄經營自有品牌，轉型為純專業(yè)晶圓代工廠。

　　曹興誠的想法比張忠謀更為刁鉆──他想，若能與無廠 IC 設計公司合資開設晶圓代工廠，一來不愁沒有資金蓋造價昂貴的晶圓廠，二來了掌握客戶穩(wěn)定的需求、能直接承接這幾家IC設計公司的單。

　　故曹興誠發(fā)展出所謂的「聯(lián)電模式」，與美國、加拿大等地的 11 家 IC 設計公司合資成立聯(lián)誠、聯(lián)瑞、聯(lián)嘉晶圓代工公司。

　　然而此舉伴隨而來的技術外流風險，大型IC設計廠開始不愿意將晶片設計圖給予聯(lián)電代工，使得聯(lián)電的客戶群以大量的中小型IC設計廠為主。

　　1996 年，因為受到客戶質疑在晶圓代工廠內設立 IC 設計部門，會有懷疑盜用客戶設計的疑慮，聯(lián)電又將旗下的IC設計部門分出去成立公司，包括現在的聯(lián)發(fā)科技、聯(lián)詠科技、聯(lián)陽半導體、智原科技等公司。

　　再來是設備未統(tǒng)一化的問題──和不同公司合資的工廠設備必有些許差異，當一家工廠訂單爆量時，卻也難以轉單到其他工廠、浪費多余產能。

　　相較之下，臺積電用自己的資金自行建造工廠，不但讓國際大廠愿意將先進制程交由臺積電代工而不用擔心其商業(yè)機密被盜取、更能充分發(fā)揮產線產能。

　　不過真正讓曹興誠砸掉整個宏圖霸業(yè)、從此聯(lián)電再也追趕不上臺積電的分水嶺，還在于 1997 年的一場大火，與 2000 年聯(lián)電與IBM的合作失敗。

　　我們在前述中提到，聯(lián)電的每個晶圓廠都是獨立的公司，「聯(lián)瑞」就是當時聯(lián)電的另一個新的八吋廠。在建廠完后的兩年多后， 1997 年的八月開始試產，第二個月產就衝到了三萬多片。

　　該年 10 月，聯(lián)電總經理方以充滿企圖心的口吻表示：「聯(lián)電在兩年內一定干掉臺積電!」

　　不料兩日后，一把人為疏失的大火燒掉了聯(lián)瑞廠房。

　　火災不僅毀掉了百億廠房，也讓聯(lián)瑞原本可以為聯(lián)電賺到的二十億元營收泡湯，更錯失半導體景氣高峰期、訂單與客戶大幅流失，是歷史上臺灣企業(yè)火災損失最嚴重的一次，也重創(chuàng)了產險業(yè)者、賠了 100 多億，才讓科技廠房與產險業(yè)者興起風險控制與預防的意識，此為后話不提。

　　在求新求快的半導體產業(yè)，只要晚別人一步將技術研發(fā)出來、就是晚一步量產將價格壓低，可以說時間就是競爭力。在聯(lián)瑞被燒掉的那時刻，幾乎了確定聯(lián)電再也無法追上臺積電。

　　2000年與IBM的合作，對聯(lián)電來說又是一次重擊，卻是臺積電翻身的關鍵

　　隨著半導體元件越來越小、導線層數急遽增加，使金屬連線線寬縮小，導體連線系統(tǒng)中的電阻及電容所造成的電阻/電容時間延遲 (RC Time Delay)，嚴重的影響了整體電路的操作速度。

　　要解決這個問題有二種方法──一是采用低電阻的銅當導線材料;從前的半導體制程采用鋁，銅的電阻比鋁還低三倍。二是選用Low-K Dielectric (低介電質絕緣) 作為介電層之材料。在制程上，電容與電阻決定了技術。

　　當時的IBM發(fā)表了銅制程與 Low-K 材料的 0.13 微米新技術，找上臺積電和聯(lián)電兜售。

　　該時臺灣半導體還沒有用銅制程的經驗，臺積電回去考量后，決定回絕 IBM、自行研發(fā)銅制程技術;聯(lián)電則選擇向 IBM 買下技術合作開發(fā)。

　　然而IBM的技術強項只限于實驗室，在制造上良率過低、達不到量產。

　　到了 2003 年，臺積電 0.13 微米自主制程技術驚艷亮相，客戶訂單營業(yè)額將近 55 億元，聯(lián)電則約為 15 億元。再一次，兩者先進制程差異拉大，臺積電一路躍升為晶圓代工的霸主，一家獨秀。

　　NVIDIA 執(zhí)行長兼總裁黃仁勛說：「0.13 微米改造了臺積電。」

　　現在的聯(lián)電在最高端制程并未領先，策略上專注于 12 吋晶圓的 40 以下納米、尤其 28 納米，和 8 吋成熟制程。除了電腦和手機外，如通訊和車用電子晶片，幾乎都采用成熟制程以控制良率、及提供完善的IC 給予客戶。

　　聯(lián)電積極利用策略性投資布局多樣晶片應用，例如網路通訊、影像顯示、PC 等領域，針對較小型 IC 設計業(yè)者提供多元化的解決方案，可是說是做到臺積電不想做的利基市場。

　　臺積電的 28 納米制程早在 2011 年第 4 季即導入量產。反觀聯(lián)電 28 納米制程遲至 2014 年第 2 季才量產，足足落后臺積電長達2年半時間。

　　在28納米的基礎上聯(lián)電仍得和臺積電競爭客戶，故在 28 納米需求疲軟時臺積電仍能受惠于先進制程、而聯(lián)電將面臨不景氣的困境。

　　近來競爭趨烈，中芯也已在 2015 年下半量產 28 納米，故聯(lián)電計畫跳過20納米，原因在于20納米制程在半導體上有其物理侷限，可說是下一個節(jié)點的過渡制程，效果在于降低功耗，效能上突破不大，因此下一個決勝節(jié)點會是16/14納米制程。

　　聯(lián)電在 2017年上半年開始商用生產14納米 FinFET 晶片，以趕上臺積電與三星，然而在隨著制程越趨先進，所需投入的資本及研發(fā)難度越大，聯(lián)電無法累積足夠的自有資本，形成研發(fā)的正向循環(huán)，未來將以共同技術開發(fā)、授權及策略聯(lián)盟的方式來彌補技術上的缺口。