臺積電前研發(fā)老將,被半導(dǎo)體行業(yè)尊稱為“蔣爸”的蔣尚義在今年3月接受美國“電腦歷史博物館”(CHM)的口述歷史訪談全文釋出,這也是蔣尚義自去年年底離職中芯國際之后,首度詳談背后原因,在業(yè)界引發(fā)熱烈討論。
1997年,蔣尚義加入臺積電主管研發(fā),牽頭了0.25um(微米)至16nm(納米)FinFET 等十個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的研發(fā),共同為臺積電打下雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)。在蘋果一家獨(dú)大的智能機(jī)時代初期,臺積電逐步超越、替代三星,到現(xiàn)在幾乎壟斷蘋果芯片生產(chǎn)。2013年,臺積電的16nm工藝接近英特爾的14nm工藝,開始趕超英特爾,2017年臺積電的7nm工藝試產(chǎn),英特爾的10nm工藝推遲,臺積電終于躋身并成為全球先進(jìn)半導(dǎo)體工藝制程上的標(biāo)桿甚至龍頭。
作為臺積電“技術(shù)六君子”之一,蔣尚義共同將半導(dǎo)體工藝技術(shù)推上新臺階,使臺積電發(fā)展為技術(shù)引領(lǐng)者。在CHM的口述歷史訪談中,蔣尚義回顧了早年的求學(xué)、求職經(jīng)歷,與臺積電創(chuàng)始人張忠謀共事過程中鮮為人知的故事,以及臺積電芯片代工業(yè)務(wù)超越英特爾,走上主導(dǎo)地位的重要節(jié)點(diǎn)和原因等。
以下為原文部分訪談內(nèi)容,芯世相整理如下:
01
對物理的興趣讓他結(jié)緣半導(dǎo)體
蔣尚義1946年出生于中國重慶,1948年隨父親搬往中國臺灣,大學(xué)就讀于名校國立臺灣大學(xué),修讀電機(jī)工程。1969年,蔣尚義進(jìn)入美國普林斯頓大學(xué)學(xué)習(xí),1974年,轉(zhuǎn)入斯坦福大學(xué)攻讀博士學(xué)位。
蔣:1948年,我跟隨母親去了中國臺灣。那時資源匱乏,意味著競爭激烈。從小學(xué)開始,每步入新的學(xué)府就會有升學(xué)考試。周遭的環(huán)境造就了這樣一種觀念——如果一開始沒有走上正規(guī),那么日后將很難迎頭追上,父母也常叮囑要努力工作和學(xué)習(xí)。我的童年其實(shí)很無聊,上小學(xué)時,學(xué)校通常在下午2點(diǎn)下課,但緊接著還有我父母安排的私教,直到下午5點(diǎn),晚上又是一場新的私教課。
主持人:那么,你是在什么時候決定來美國上大學(xué)的呢?這是你一直想做的事情,還是后來才決定做的事情?
蔣:在我所處的時代,我很幸運(yùn)能夠進(jìn)入國立臺灣大學(xué),這是臺灣最優(yōu)秀的學(xué)府。幾乎每個電子工程專業(yè)學(xué)生都認(rèn)為他們應(yīng)該在美國接受更多的教育。1969年8月28日,我與18名學(xué)生一同乘坐包機(jī)來到美國。
主持人:然后你來到了普林斯頓大學(xué),對嗎?你是如何選擇普林斯頓的?
蔣:那時,我們只是從一長串的名單中提出申請。最終我被普林斯頓大學(xué)錄取,并且獲得了獎學(xué)金。
主持人:你選擇的專業(yè)是電子工程專業(yè)嗎?你對半導(dǎo)體感興趣還是在臺灣學(xué)過什么?
蔣:我選擇半導(dǎo)體是因?yàn)榇髮W(xué)有相關(guān)的系,系中有一些來臺灣待了一年的美國特聘教授。當(dāng)我還是大四的時候,我們碰巧有兩位半導(dǎo)體領(lǐng)域的特聘教授,所以我上了一些半導(dǎo)體課程。在那時,我們可能的選擇是控制、電力、通信和半導(dǎo)體。所有這些領(lǐng)域,計(jì)算機(jī)才剛開始。我認(rèn)為自己更感興趣的是物理學(xué),所以我作出了選擇。
蔣:我選擇半導(dǎo)體。通信與信息理論,我認(rèn)為更多的涉及到數(shù)學(xué)。我去了普林斯頓后,我發(fā)現(xiàn)普林斯頓大學(xué)非常非常有學(xué)術(shù)性。當(dāng)時我認(rèn)為他們在物理、數(shù)學(xué)和哲學(xué)方面是頂尖的。如果你是半導(dǎo)體專業(yè),第一年他們會送你到物理系學(xué)習(xí)課程,第二年再回來。對于信息理論,他們送你去數(shù)學(xué)系學(xué)習(xí)。整個地方都讓你感覺非常學(xué)術(shù)化,如果我想成為一名學(xué)者,我想沒什么地方比這更好了——但是我不想成為學(xué)者。
主持人:所以你在那里呆了一年。聽起來你很快就決定這不是你長期呆著的地方,然后你又去了斯坦福大學(xué)。為何選擇斯坦福大學(xué)?
蔣:我申請了真正的工程學(xué)校:麻省理工學(xué)院、伯克利、斯坦福大學(xué)、加州理工學(xué)院。我被伯克利大學(xué)和斯坦福大學(xué)錄取了。幸運(yùn)的是我被皮爾遜博士錄取了,那時他已經(jīng)65歲了。他是貝爾實(shí)驗(yàn)室的老前輩,和肖克利那些人一起工作。所以我去了斯坦福大學(xué)為他工作。斯坦福大學(xué)是一所工程院校,我真的非常非常喜歡它。
主持人:所以你一直致力于研究半導(dǎo)體。你的博士論文是關(guān)于什么的?
蔣:關(guān)于砷化鎵材料。在那時,它是前沿材料。其電子遷移率比當(dāng)時任何材料都要高得多。但當(dāng)我加入德州儀器時,便開始研究硅技術(shù)。
02
ITT、TI、HP Labs的職業(yè)生涯
擔(dān)任臺積電研發(fā)總裁之前,蔣尚義曾在ITT、TI(德州儀器)和HP Labs等工作,在TI,蔣尚義從太陽能電池轉(zhuǎn)向研究NMOS和CMOS,這段經(jīng)歷讓他學(xué)到了許多半導(dǎo)體相關(guān)的技術(shù)和知識。在HP Labs,蔣尚義最終認(rèn)識到半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用和精進(jìn)需要大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)體量來支撐。
主持人:從斯坦福大學(xué)畢業(yè)后你曾去了惠普,這是你第一次去HP Labs嗎?
蔣:當(dāng)我從斯坦福大學(xué)畢業(yè)時,當(dāng)時正值經(jīng)濟(jì)衰退時期,所以我的第一份工作其實(shí)是一家叫ITT的公司,他們制造砷化鎵激光器,用于光纖通信的LED。那是1974年,他們有一個光纖通信項(xiàng)目需要光源,所以我得到的第一份工作就是研制這個光源,這與我的畢業(yè)論文直接適配。我們整個小組只有5,6人,后來,我在那里工作了大約一年半,在我看來這份工作太理想化了。首先,我認(rèn)為我應(yīng)該研究一個更廣泛的硅器件領(lǐng)域。而且,我認(rèn)為第一份工作最好是待在一個可以拓寬視野的地方,而不僅僅是一個這么小的團(tuán)隊(duì)。德州儀器似乎是一個好地方,所以我之后去了德州儀器。
主持人:所以你從ITT去了德州儀器公司。你在那里呆了多久?
蔣:確切來說是76年初到80年末,所以是四年半。在那個時候,張忠謀已經(jīng)比我高了10個職級,所以我并不真的認(rèn)識他。
主持人:你在德州儀器的第一份工作是什么?
蔣:我的第一份工作是制造硅太陽能電池。石油禁運(yùn)是在73年發(fā)生的,所以美國政府開始研究啟動一個項(xiàng)目來推廣替代能源。他們設(shè)定了一個非常激進(jìn)的目標(biāo),但一直沒有達(dá)到。我們發(fā)現(xiàn)一件有趣的事情是,我們制造的太陽能電池在當(dāng)時的效率只有10%到12%。如今,這一比例幾乎是20%。對于我們來說,成本并不重要。我們采用了頂級的硅和傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝,還使用了與我們制造MOS電路相同的設(shè)備。不考慮成本,但我們在制造硅太陽能電池上所花費(fèi)的能量,可能讓它在太陽底下工作20年都恢復(fù)不了。
主持人:很久以前,有人跟我說過制造它的能量比它能產(chǎn)生的能量還要大。我想這已經(jīng)改變了吧?
蔣:是的,現(xiàn)在情況變了。今天,由斯坦福大學(xué)教授創(chuàng)辦的一家名為SunPower的公司。他們通過將p-n結(jié)放在硅的背面,制造出了效率最高的太陽能電池。事實(shí)上,我是第一個這么做的人。
主持人:那么你在德州儀器工作期間一直都在研究太陽能電池嗎?
蔣:不,事實(shí)上只有兩年。然后我開始研究NMOS和CMOS。我為一個叫Al Tasch的人工作。他后來成為了德州大學(xué)奧斯汀分校的一名教授。我從他身上學(xué)到了很多東西。那時,CMOS才剛剛開始,我們更像是在嘗試學(xué)習(xí)如何制造CMOS。當(dāng)時有趣的是,你可以用一個工程師來開發(fā)一個完整的技術(shù),我們可以實(shí)現(xiàn)5微米的CMOS技術(shù)。當(dāng)我離開TI時,我想已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了1微米。
主持人:所以現(xiàn)在你已經(jīng)有了砷化鎵,太陽能電池,NMOS和CMOS經(jīng)驗(yàn)。在短短幾年的時間里,你已經(jīng)對半導(dǎo)體技術(shù)有了相當(dāng)廣泛的理解。
蔣:在我所有的職業(yè)生涯中,我一直在不同的領(lǐng)域工作。通常,我們稱之為集成工程師。你很博識,但你并不精深,不像是那種在同一領(lǐng)域深耕了40年的人。
主持人:然后你搬回加州去了惠普,對嗎?
蔣:是的。部分原因是我的亞洲背景,我在加州感覺更舒服。尤其是在德克薩斯州,我認(rèn)為即使你來自伊利諾斯州,你也是個局外人。我們只是為了能加入亞洲社區(qū),更方便的去購物,去吃飯,于是我們搬回了加州。
主持人:這次你加入了HP Labs,是嗎?在惠普工作了15年?
蔣:17年。我們在同一個組織下進(jìn)行了重組,當(dāng)時惠普為了發(fā)展半導(dǎo)體成立了電路技術(shù)小組,而后把這個IC實(shí)驗(yàn)室從HP Labs轉(zhuǎn)移到了半導(dǎo)體業(yè)務(wù)下,但工作地點(diǎn)未變,僅僅只是改了個名字。
主持人:你在惠普的第一份工作是什么?
蔣:在不同項(xiàng)目中開發(fā)CMOS相關(guān)的技術(shù)。我參與了CCD項(xiàng)目、CMOS項(xiàng)目和Bipolar項(xiàng)目。我被任命為項(xiàng)目經(jīng)理去負(fù)責(zé)開發(fā)Bipolar技術(shù),他們稱之為HP-25。我想到現(xiàn)在他們還在生產(chǎn)中使用HP-25技術(shù)。
蔣:惠普一度有很多晶圓廠。我在惠普的職業(yè)生涯,特別是在后期,他們開始意識到這沒有意義,所以他們開始整合所有的IC技術(shù)。后來我意識到惠普已經(jīng)計(jì)劃逐步退出IC行業(yè)。所以我在惠普職業(yè)生涯的后期一直承受著整合的壓力。你的預(yù)算每年都會被削減,而且你不能再招聘新員工。后來,實(shí)驗(yàn)室就關(guān)閉了。
現(xiàn)在回想起來,這也是我們自己的錯。我們開發(fā)0.5微米CMOS技術(shù),但一直未完成,然后我們會說,“0.5微米技術(shù)太老了,讓我們開始研究0.35微米的吧?!彼晕覀兛偸窍胙芯孔钕冗M(jìn)的技術(shù),但從沒有實(shí)現(xiàn)過?,F(xiàn)在我回想起來,這是IC實(shí)驗(yàn)室存在的問題。我們總是致力于前沿技術(shù),但從不實(shí)現(xiàn)它,也從不轉(zhuǎn)讓任何技術(shù)來制造它。
主持人:在實(shí)驗(yàn)室還探索了其他哪些技術(shù)?
蔣:CCD、CMOS和Bipolar工藝技術(shù),主要是這三種用于不同的應(yīng)用?;萜帐且患曳浅:玫墓尽N液芟矚g惠普的文化,但如今回頭來看半導(dǎo)體,你必須得具備一定的規(guī)模,反之你不具備競爭力,無法生存。從事半導(dǎo)體行業(yè),做任何事情都很昂貴,哪怕是最基礎(chǔ)的工作,因?yàn)樵O(shè)備真的太貴了?,F(xiàn)在想要打造領(lǐng)先的晶圓廠,每個月至少需要3萬片晶圓產(chǎn)能才能有競爭力。
如果這個工廠的產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于每月3萬片,你會發(fā)現(xiàn)你根本沒有競爭力。你的成本將會比你的競爭對手高得多。此外,如果你的公司規(guī)模很小,當(dāng)你從應(yīng)用材料公司和Lam Research公司購買設(shè)備時,你要付出更高的代價。這個差距可能是15%或更多,當(dāng)三星或臺積電為相同的設(shè)備付費(fèi)時,它們的成本可能比一個小晶圓廠低15%或20%。在所有這些事情中,規(guī)模經(jīng)濟(jì)真正扮演著非常關(guān)鍵的角色??紤]你的成本,你需要至少有大約20億美元的預(yù)算才能開發(fā)出最先進(jìn)的技術(shù)。如果你有20億美元,你的營收需要是400億美元左右。在今天,只有臺積電、英特爾和三星能夠負(fù)擔(dān)得起開發(fā)更先進(jìn)的技術(shù),因?yàn)樗鼈兊臓I收都超過了400億美元。排名第四的企業(yè)不到100億美元,所以它負(fù)擔(dān)不起。
主持人:在我們轉(zhuǎn)向臺積電之前,有什么關(guān)于惠普的值得注意或重要的事情嗎?你已經(jīng)提到了臺積電的一些成本和生產(chǎn)特點(diǎn),從后來對你職業(yè)生涯的影響中,惠普是否還發(fā)生過其他重要的事情?
蔣:我想惠普后來意識到了這個問題,所以半導(dǎo)體小組必須負(fù)責(zé)自己的損益,他們也開始做制造業(yè)務(wù),以擴(kuò)大他們的產(chǎn)能,但這還不夠。所以,我們開始意識到,我們很努力地進(jìn)入制造行業(yè),但做得不太好。當(dāng)時在惠普,我們做了一些基準(zhǔn)測試,就像臺積電一樣。因?yàn)榛萜帐桥_積電所瞄準(zhǔn)的潛在客戶之一,所以,我們派了一些團(tuán)隊(duì)去看看臺積電的工廠。他們實(shí)際上去計(jì)算了臺積電在這個工廠有多少步進(jìn),我們有多少,他們的能力是什么,我們的能力是什么。
我們與臺積電之間有一個很大的差距,大約是50%。所以在臺灣,你可以使用更少的設(shè)備,生產(chǎn)更多的晶圓。惠普雖然意識到所有問題,但還是太晚了。我很喜歡惠普的文化,在我們開始新項(xiàng)目前,每個人都有想法,所有想法都會得到支持,最后管理層統(tǒng)一大家的意見,并得到大家的支持。惠普的民主是它的強(qiáng)項(xiàng),在我職業(yè)生涯后期,我也嘗試過這樣做。
03
加入臺積電 寫下濃墨重彩
1997年,51歲的蔣尚義加入臺積電,他的工作直接向張忠謀匯報(bào)。在中國臺灣工作的那段時間,因?yàn)榧胰瞬辉谂_灣,蔣尚義有了足夠的時間投入到工作中。那時臺積電的技術(shù)在全球并沒有什么地位,他從“0.25微米項(xiàng)目”開始擔(dān)任負(fù)責(zé)人,后來到0.18微米工藝、0.13微米工藝,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了零的突破,促使臺積電成為全球首家實(shí)現(xiàn)銅互連和“l(fā)ow k”生產(chǎn)的晶圓廠……十多年的時間里一路見證臺積電的高歌猛進(jìn)。2013年底,蔣尚義從臺積電退休。在他看來,團(tuán)隊(duì)24小時不間斷的工作,是成就臺積電的原因之一。
主持人:之后你去了臺積電?張忠謀來找你了嗎?
蔣:是的。我一點(diǎn)也不認(rèn)識他。當(dāng)時,張忠謀是董事長,還有總經(jīng)理曾博士。我并不是很很了解他。我在一次會議上見過他幾次,僅此而已。一天下午,我下班回來,因?yàn)橄挛?點(diǎn)是臺灣的早上8點(diǎn)。所以我剛下班回家,接到了一個人的電話。有趣的是,我不知道是誰,他便開口說,“我們有研發(fā)副總裁。你是來和我們一起工作的。這是薪水,這是你的工作內(nèi)容,這是一筆簽約獎金?!蔽也恍枰ッ嬖嚒D鞘且环莨ぷ餮?。
主持人:這時候是1997年?
蔣:實(shí)際上,是1996年,我當(dāng)時50歲。臺積電是87年建立的,當(dāng)時成立已經(jīng)10年了。所以我接到了這個電話,我說,“不,非常感謝,但我從來沒有想過去臺灣?!蔽铱紤]到臺積電還是一家非常小且不穩(wěn)定的公司,我肩負(fù)貸款和孩子的學(xué)費(fèi),如果去了臺積電出現(xiàn)意外,我就很難再找一份工作。所以我第一時間是拒絕的,后來我們交流了大約半年才決定加入臺積電。在臺灣的那段時間,我也是只身一人。
主持人:所以當(dāng)你加入臺積電時,臺積電并不是技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。當(dāng)你離開臺積電時,世界都認(rèn)為臺積電是世界上最先進(jìn)的代工龍頭。你做了些什么?
蔣:當(dāng)我加入臺積電的時候,我們給IEDM(國際電子器件會議)寄了一份論文時,人們甚至都不看它。當(dāng)我從臺積電開始時,研發(fā)部門只有120人,一個非常小的團(tuán)隊(duì),而且員工幾乎沒有什么經(jīng)驗(yàn)。我的頭銜是研發(fā)副總裁,實(shí)際上,我就像一個項(xiàng)目經(jīng)理,詳細(xì)了解了如何設(shè)計(jì)晶體管的所有細(xì)節(jié)。
在加入臺積電3個半月的時間里我每天都在工作,那個時候他們在開發(fā)0.25微米的技術(shù)。在此期間,我是臺積電第四任研發(fā)副總裁,他們更換了三個項(xiàng)目經(jīng)理。我們確定了五個需要解決的主要技術(shù)問題。老實(shí)說,我確實(shí)利用了一些我在惠普已經(jīng)學(xué)到的知識來幫助解決一些技術(shù)問題。
主持人:你從0.25微米開始,到0.18微米,0.15微米再到0.13微米對吧?
蔣:130納米實(shí)際上是臺積電非常重要的節(jié)點(diǎn),因?yàn)槲覀兂蔀槭澜缟系谝粋€提供低鉀銅系統(tǒng)芯片(SoC)工藝技術(shù)。這是臺積電的一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)。你還記得半導(dǎo)體制造技術(shù)戰(zhàn)略聯(lián)盟 (Sematech)嗎?臺積電是成員之一。我在他們的董事會上代表了臺積電,而董事會成員如IBM、TI、Intel、摩托羅拉等都是我的客戶。
蔣:他們派去Sematech董事會的人恰好也是供應(yīng)鏈的負(fù)責(zé)人。他們是我的主要客戶,但在董事會上,我們可以坐在一起,平等地討論問題。在那個平臺上,我們能夠更自由地交換一些信息。有次晚宴上,他們問我如何在一年或一年半的時間里就培養(yǎng)出了一代人才。
我說,“當(dāng)我們開發(fā)一個節(jié)點(diǎn)時,基本上你會有一些學(xué)習(xí)周期。那時,培養(yǎng)人才大約需要六個學(xué)習(xí)周期?!蔽已邪l(fā)技術(shù)比你要快得多,因?yàn)槲业难邪l(fā)工程師是三班制工作,而你只有一班制工作?!彼裕颐刻旃ぷ?4小時,比你快三倍,即使你比我聰明兩倍,我還是比你強(qiáng)。然后他們問我怎么能夠讓工程師上夜班?雖然我可以分享真正的原因,但在那時我打趣的選擇以臺灣服兵役輪崗放哨的理由回答他們。
主持人:那么,真正答案是什么呢?
蔣:我認(rèn)為是文化。亞洲人更饑渴,因?yàn)槲覀兊纳罡D難。所以,賺錢對我們來說更重要。人們愿意犧牲他們私人生活來獲得經(jīng)濟(jì)上的保障,所以,我堅(jiān)信這是臺積電成功的真正重要的原因之一。在美國如果工廠設(shè)備壞了,你需要等到第二天上班時間才會有人來修理。但在臺積電,哪怕是凌晨2點(diǎn),只要我一通電話,設(shè)備工程師毫無怨言立馬趕來,他的家人也不會反對。
當(dāng)公司想讓你做事時,就去做吧。其他都不重要,就這樣做吧。還有那種沒有人能打敗的精神,但臺積電已經(jīng)不再有那種精神了。老一輩的員工有這樣的精神,而年輕的員工卻沒有。年輕人不再那么努力工作了。
04
在蔣尚義看來,
英特爾失敗的原因
1.技術(shù)、設(shè)備、配方從頭到尾做一遍(“copy exact”),導(dǎo)致成本過高
2.英特爾自身系統(tǒng)帶來的高風(fēng)險(xiǎn)性
主持人:同樣的,臺積電取得了巨大的進(jìn)步,現(xiàn)在是領(lǐng)導(dǎo)者。英特爾遇到了挫折,而且一直在掙扎,我懷疑這不僅僅是一個文化問題。一定有一些技術(shù)方向或設(shè)備選擇,或者英特爾做的任何事情都沒有成功,并推遲了很長一段時間,對吧?
蔣:在我自己看來,尤其是在研發(fā)方面,我們并沒有做任何特別的事情,任何偉大的事情,但我們沒有犯任何大錯誤。我認(rèn)為當(dāng)我們起步的時候,UMC是臺積電真正強(qiáng)大的競爭對手。這兩家公司就是這樣,相互競爭,非常激烈。在130納米及之后的節(jié)點(diǎn),UMC犯了錯誤,我想英特爾也犯了一些錯誤,而不是臺積電真的做了什么偉大的事情。
英特爾有幾種不同的文化。英特爾決定他們什么都要做,“精確地復(fù)制”。這是他們研發(fā)和制造中最重要的原則。這對他們來說也很好,你所面臨的風(fēng)險(xiǎn)要低得多,哪怕去制造業(yè),也不需要做改變,循規(guī)蹈矩。但一個問題是,一年后,新設(shè)備的效率更好。臺積電將會適應(yīng)這一點(diǎn),而英特爾則不會。因此,臺積電的成本將開始比英特爾更低。所以,臺積電試圖變得非常靈活,它適應(yīng)了。
其中一個明顯的原因是英特爾的制度。他們可以以每片2萬美元的價格出售晶圓,因?yàn)樗麄兊腃PU芯片的價格非常高。而臺積電不能這么做,我們只能賣到4000美元,我們必須努力削減成本。我真的很尊重英特爾,我認(rèn)為他們是最愿意承擔(dān)高風(fēng)險(xiǎn)的企業(yè)。對于每一代技術(shù),他們都愿意冒險(xiǎn)去做一些新的事情。在許多關(guān)鍵領(lǐng)域,例如high-K metal gate、strained engineering、FinFET等,它總是英特爾第一個使用,然后臺積電在下一代技術(shù)中使用。
所以每個節(jié)點(diǎn)英特爾的性能都比臺積電好。當(dāng)我在臺積電的時候,我一直告訴員工,“我們已經(jīng)落后于英特爾了。”我們一直落后于英特爾。臺積電雖然早于英特爾公布10nm技術(shù),但首先,臺積電的10nm定義更像是英特爾的14nm,其性能落后于英特爾的10nm,這是絕對的事實(shí)。其次,英特爾一直有勇氣去創(chuàng)新。第三,不僅在設(shè)計(jì)上,臺積電在晶體管性能上也落后。英特爾唯一的產(chǎn)品是CPU,講究性能,但臺積電不需要這些,你不得不承認(rèn)英特爾的性能更好。
我在臺積電最后幾年,我提出一個倡議——“先進(jìn)晶體管領(lǐng)導(dǎo)者”,我們想在晶體管性能上趕上并擊敗英特爾。這個項(xiàng)目失敗了,我想除了臺積電的小組之外,沒有人知道這一點(diǎn)。所以,在我的整個職業(yè)生涯中,我最大的遺憾之一就是我們沒有趕上英特爾。在我想法中,臺積電落后于英特爾,但現(xiàn)在臺積電已經(jīng)可以提供5nm技術(shù),而英特爾還停留在10nm,它確實(shí)犯了一些錯誤,我認(rèn)為英特爾如今是有一點(diǎn)落后了。
但是如果你看媒體報(bào)道,臺積電早在3年前就已經(jīng)聲稱他們領(lǐng)先于英特爾。但事實(shí)并非如此,首先臺積電與英特爾對于節(jié)點(diǎn)的定義是不同的,其次,英特爾的晶體管性能表現(xiàn)一直很優(yōu)異。
05
用先進(jìn)封裝技術(shù)
從三星手中搶下蘋果
2014年,蘋果發(fā)布A8芯片,臺積電已經(jīng)接手代工蘋果大部分芯片,iPhone 7開始,臺積電幾乎壟斷了所有蘋果芯片的生產(chǎn)。蔣尚義認(rèn)為,蘋果之所以將自身與臺積電緊緊綁定,與臺積電在先進(jìn)封裝上的布局有重要關(guān)系。隨著摩爾定律接近極限,他們開始看到封裝在某些情況下會成為瓶頸,并嘗試攻克。從“硅中介層”的技術(shù)到第一代CoWoS技術(shù),最后到InFO 的第二代技術(shù)面世,臺積電的先進(jìn)封裝技術(shù)終于大賣,InFO 技術(shù)也獲得了蘋果的青睞。
主持人:在那段時間里,你們成為蘋果手機(jī)芯片唯一的代工商,你能告訴我關(guān)于臺積電和蘋果之間的關(guān)系嗎?它是如何發(fā)展的,你在其中扮演什么角色?
蔣:臺積電能獲得迅速獲得蘋果青睞是因?yàn)橄冗M(jìn)封裝技術(shù)。我在2006年第一次退休,張忠謀在2005年第一次退休,后來他決定在2009年回來做CEO,他把我也叫了回來。不久,我提出兩個倡議。一個是先進(jìn)晶體管領(lǐng)導(dǎo)者。"要追趕英特爾,我們一直落后于英特爾。而且從未接近過英特爾"。他同意了,給了我一些資源。第二,開啟先進(jìn)封裝?!澳慵尤肱_積電太晚了。" 張忠謀說,"從第一天開始,我們就討論了很多,我們是否應(yīng)該做封裝。我們決定不做封裝,因?yàn)槟鞘且粋€很小的技術(shù),利潤率非常低。" 我告訴他,"不,我的意思不是那種打線工藝的封裝。" 我說:"我就叫它先進(jìn)封裝。" 而現(xiàn)在,先進(jìn)封裝被作為一個常用術(shù)語了,每個人都在談?wù)撍?。我說:"如果你看一下技術(shù)圖,在硅晶圓上,我們遵循摩爾定律,進(jìn)步是如此之大。但如果你看一下PCB,金屬間距是110微米。近20年來一直如此,它可能在20年內(nèi)從150微米變成110微米。
過去人們在封裝研發(fā)方面花費(fèi)很少。而且,他們把更多的精力花在削減成本上。而由于硅晶圓的進(jìn)步,整個行業(yè)都對此感到高興,在此之下,封裝就不重要了?,F(xiàn)在我們開始看到,在某些情況下,封裝成為瓶頸。而隨著摩爾定律越來越接近其極限,我們需要解決這個瓶頸。例如,英偉達(dá)的一款GPU搭配8個DRAM,如果你觀察GPU和DRAM之間,它們相差太遠(yuǎn),因?yàn)榻饘倬€寬非常大,如果靠得太近就無法將所有金屬線連在一起。
蔣:如果我在PCB或襯底上使用110微米的金屬間距,我可以很容易地在硅片上做到110納米。如果我用硅晶圓來代替PCB,我就可以把GPU和DRAM緊挨著。性能表現(xiàn)將非常像在同一片晶圓上。而且我做了一個模擬,幾乎惠及兩代技術(shù)。但實(shí)話說,這只是針對圖形芯片。很少有這樣的情況。
張忠謀馬上就答應(yīng)了,第二天我就開始雇人。一年后,我讓余振華負(fù)責(zé)這個項(xiàng)目,他是一個非常非常好的技術(shù)專家。所以,一年后,我們開發(fā)了這項(xiàng)技術(shù)。所以我只是簡單地告訴他,我想用硅晶圓來取代PCB。這就是所謂的硅中介層。
主持人:所以你要把芯片連接到硅基板之上。
蔣:對,使用焊錫凸塊,而不是引線鍵合,并將從CPU到DRAM的互連都放在硅上,我們甚至不需要使用非常先進(jìn)的硅技術(shù)。我們使用的是三代以前的技術(shù),效果非常好。有趣的是,當(dāng)我們開發(fā)出這種技術(shù)時,便開始尋找客戶。我告訴英偉達(dá)這很好,但是他們從未使用。英偉達(dá)代工廠,外包的副總裁有一天告訴我,"你不知道我們是如何與你合作的,我們與封裝公司合作,與OSAT(離岸裝配和測試)合作。" "我們可以讓OSAT做任何事情,但你們太不靈活了,你們要求30%的利潤。他們只要求5%的利潤。" "我不會與你們合作,除非你們把技術(shù)轉(zhuǎn)讓給OSAT,我再與他們合作。" 她說:"有了OSAT,我可以告訴他們持有庫存,因?yàn)槲矣形业念A(yù)算問題,我可以告訴他們何時持有,何時釋放。他們會聽我的。你們從來沒有這樣做過。" 后來我開始意識到,任何客戶使用一個全新的技術(shù)都是高風(fēng)險(xiǎn)的。如果它不起作用怎么辦?整個公司都會失敗,他肯定會被解雇。
所以我們找不到客戶。后來我非常努力地想讓賽靈思公司使用它,而賽靈思公司使用它的方式與我的期望相差甚遠(yuǎn)。我開發(fā)技術(shù)的方式是因?yàn)槲艺J(rèn)為可以解決性能瓶頸問題。賽靈思只是想把四個Die(晶粒)連成一個整體,這樣他們就可以把它作為下一代產(chǎn)品來賣,而且可以賣出一個非常非常好的價格。所以他們利用這一點(diǎn),只想把4個Die封裝在一起,使之成為一個非常大的芯片。在我看來,我的創(chuàng)新沒有被用在好的方面。
主持人:回到英偉達(dá),即使你能證明這種性能優(yōu)勢,他們?nèi)匀徊幌胧褂盟?/p>
蔣:由于這兩個原因,他們不愿意使用它。
主持人:他們希望你的利潤率和他們現(xiàn)在的封裝合作伙伴一樣。
蔣:他們不愿意和我們合作。對他們來說,風(fēng)險(xiǎn)太大。賽靈思與臺積電合作開發(fā)CoWoS,指的是臺積電的硅中介層,那是第一代的先進(jìn)封裝技術(shù),他們每月訂購50片晶圓,讓我壓力很大。高通是我們最大的客戶,而我和他們的一個副總裁談了很多次,直到有一次,他在吃飯時非常隨意地告訴我,他說,如果你想把這個賣給我,我只愿意付每平方毫米1美分。這是一個非常好的例子,研發(fā)人員試圖推動一個產(chǎn)品的時候會犯這種錯誤。所以我回去告訴余振華說,"請你去搞清楚CoWoS要花多少錢。" 每平方毫米7美分,這就是為什么我們無法出售它。我接著說,讓我們開發(fā)一些成本為1美分的東西,你可以犧牲性能。我們的第二代產(chǎn)品叫InFO,符合這個標(biāo)準(zhǔn),而且賣得很火。所以高通副總裁的那句話救了我的命,InFO也成了蘋果公司被臺積電迷住的原因。此前臺積電之所以不能得到蘋果的業(yè)務(wù),因?yàn)槿菫樗麄兲峁┝艘粋€封裝解決方案,即在CPU和AP上面用金屬線連接DRAM,而臺積電做不到。
06
三度退休,“一次錯誤”
蔣尚義2013年從臺積電二度退休后,于2016年擔(dān)任中芯國際獨(dú)立董事。由于蔣尚義臺積電研發(fā)老將的身份,且中芯是我國重點(diǎn)扶植的芯片大廠,也是臺積電的競爭對手,從蔣尚義加入中芯,到未滿一年離職退休,引發(fā)大眾高度關(guān)注,議論紛紛?;仡欉^去,蔣尚義表示,加入中芯是個錯誤。
主持人:你在2009年回到臺積電,一直待到2015年?
蔣:我一直待到2013年。我的老板要求我作為他的顧問繼續(xù)工作兩年,直到2015年。所以是兼職。
主持人:中芯國際的董事會的事,那是怎么發(fā)生的?
蔣:發(fā)生這樣的事情,其實(shí)有兩個原因,一個原因是,在我的整個生活中,我是很被動的。當(dāng)每個人都說你應(yīng)該更努力,這樣你就可以去一個更好的初中,去一個更好的大學(xué)。在06年我退休了,張忠謀09年讓我回去,我回去了。在2016年年底,中芯國際的CEO剛好是我在臺積電的老同事,因?yàn)檠邪l(fā)工作的滯后,他問我是否可以幫助他。我認(rèn)為這很敏感,我想我不能幫助。但也許能以間接的方式幫助他,所以我們想出了成為中芯國際董事會成員的想法,董事會成員每季度只去一次,只是做一些一般性的討論。不幸的是,我從未試圖決定自己的道路,我只是在偶然的情況下被驅(qū)動。
主持人:有人需要你,你就去做?
蔣:所以我去了中芯國際,在我做出承諾之前,我專門去告訴張忠謀,他說好的。但是當(dāng)他們?nèi)蚊粋€新的董事時,必須要召開一個特別的董事會會議,這個傳聞在宣布之前就已經(jīng)泄露出去了,在臺灣成為一個大新聞。我沒有想到會這樣,但由于某些原因,張忠謀批準(zhǔn)了,所以我的形象變得不好了。在那之前,我在臺灣的形象相當(dāng)好,這真的對我的形象傷害很大,我沒料到會這樣。
主持人:所以你是董事會成員,然后實(shí)際上加入了中芯國際,領(lǐng)導(dǎo)研發(fā)工作。
蔣:這是個錯誤,這是我做過的愚蠢的事情之一。美國制裁發(fā)生在我加入后的三天,他們不能購買任何設(shè)備來研發(fā)十納米或以下的技術(shù)。我是在12月15日加入的,公告是在18日發(fā)布的。具體來說,他們不能研發(fā)七納米的技術(shù)。因?yàn)槲沂敲绹瘢@確實(shí)讓我很困擾,所以我覺得不舒服。也因?yàn)槿绱耍屛矣龅搅艘恍﹩栴}。他們不信任我,在他們看來我不僅是臺灣人,也是美國公民。
07
18英寸晶圓為何失???
在蔣尚義看來,發(fā)展18英寸晶圓看似提高了生產(chǎn)力,但實(shí)際是巨頭們把小玩家淘汰的一種手段。由于臺積電首要目標(biāo)是研發(fā)先進(jìn)技術(shù),導(dǎo)致了18英寸晶圓項(xiàng)目的最終失敗。而中止18英寸晶圓項(xiàng)目,全力投入12英寸晶圓先進(jìn)制程,也讓臺積電今天在先進(jìn)制程競賽中領(lǐng)先。
蔣:我可以和大家分享的一件事。我們現(xiàn)在生產(chǎn)的12英寸晶圓本應(yīng)達(dá)到18英寸,而該項(xiàng)目在2013年非常熱門。英特爾推動了這一點(diǎn)。我認(rèn)為6英寸是由IBM驅(qū)動的,8英寸和12英寸是由英特爾驅(qū)動的。英特爾想再次驅(qū)動18英寸。人們說,要制造表面更大的晶圓,是因?yàn)樯a(chǎn)力。這不完全是真的。更重要的是,這是一場游戲,是一個大人物利用小人物的游戲。因?yàn)槿绻阆胧褂?8英寸,所有的設(shè)備供應(yīng)商都要匹配18英寸,他們從此不會在12英寸上開發(fā)最先進(jìn)的技術(shù)。因此,對于不需要18英寸的小選手,他們將自動退出比賽。第二,小選手不需要也負(fù)擔(dān)不起這么大的晶圓,所以大人物會把小人物擠出來。這是去大型晶圓廠的首要原因。實(shí)際上,英特爾非常努力地讓臺積電和三星聯(lián)手,他們已經(jīng)開始花費(fèi)數(shù)十億美元準(zhǔn)備18英寸晶圓。同樣,臺積電開始變得非常激進(jìn)。三星一直保持沉默?,F(xiàn)在他們中有兩個人開始說話了。突然間,18英寸晶圓變得非常熱門。
蔣:2013年的某一天,我去了張忠謀的辦公室,我告訴他,我認(rèn)為我們不應(yīng)該推廣18英寸晶圓。過去,我們的競爭對手是UMC、中芯國際,這些公司比我們小得多。我們推廣18英寸,是想利用它們。但現(xiàn)在我們只有英特爾和三星這兩個競爭對手,他們都比我們大,所以這對我們毫無幫助,實(shí)際上會傷害我們。舉個例子,英特爾可能有8000名研發(fā)工程師,我們有6000名研發(fā)工程師,他們的研發(fā)預(yù)算還比我們多得多,我們對他們來說是8比6,如果我們從18英寸開始,可能需要3000名工程師。那我們剩下的研發(fā)工作是什么?3000人。他們還有5000人。如果想用5000人競爭3000人,我們的壓力要大得多。更何況英特爾和三星的收入遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我們。
張忠謀馬上明白了,他非常感激,他說,“我們能做什么?”我找到應(yīng)用材料公司的首席執(zhí)行官邁克·斯普林特,因?yàn)槲覄倓偤瓦~克談過。我?guī)チ藦堉抑\的辦公室,當(dāng)然,邁克反對這一點(diǎn),反對英特爾,反對所有關(guān)于這一點(diǎn)的負(fù)面言論,因?yàn)闆]有一家設(shè)備公司愿意這樣做,然后他派我和我們的采購副總裁去拜訪KLA、LAM、TEL,他們拒絕見我,他們都反對18英寸。張忠謀開始意識到這樣做是不對的,最后他決定,臺積電的首要任務(wù)是先進(jìn)制程的開發(fā),而不是18英寸晶圓。ASML安排了2013年在舊金山舉行的Semico West會議,第二天,英特爾宣布他們的首要任務(wù)是先進(jìn)技術(shù)的開發(fā),這就是18英寸晶圓的終結(jié)。
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