张忠谋：长袖善舞的半导体教父（下）,该文是关于半导体本科论文开题报告范文与张忠谋和长袖善舞和半导体教父有关论文怎么撰写.
半导体论文参考文献：
有人定论,只要张忠谋一发话,全球半导体行业都会侧耳倾听；有人放言,在芯片产业不知道张忠谋,就等于在软件行业不知道比尔·盖茨；有人断定,假若没有台积电,苹果手机就会立刻死机,惠普电脑就会马上瘫痪,松下液晶电视则会瞬间黑屏.这些听上去似有夸张的概说与推论,实则串联起了张忠谋创造与铸就商业传奇的客观镜像——一手改变了全球芯片业的商业模式,一手重写了全球半导体的产业格局,一手打造出了全球最能赚钱的华人科技公司,一手托举起了全球最大的集成电路制造服务商……
定义了一个产业
在台湾的信息产业格局中,以郭台铭手中红海为主体组成的PC阵营与以张忠谋旗积电为主体组成的IC阵营构造出了两大具有雄厚国际竞争实力的集团军,不过,现在台湾令世界广受瞩目的并不是PC业,而是IC业,台湾人之所以将张忠谋看成是台湾经济的“救世主”,除了台积电构成了台湾经济的核心骨干外,更主要的是张忠谋定义了一个产业,而正是这个产业,让台湾深度而广泛地参与到国际分工体系中,也让经济全球化的价值得以外溢与覆盖到台湾.
台积电出现以前,全球IC行业采取的都是IDM（Integrated Design Manufacturing）模式,即所谓的整合组件制造商模式,该模式往往是从前端的设计到中间的制造再到后端的芯片封测,全部都由一个企业独立完成,因此,像英特尔、三星以及德州仪器等虽然主要是以芯片设计见长,但都有自己的晶圆厂.这种模式的优点在于,IDM厂商可以根据市场特点制定综合发展战略,可以更加精细地对设计、制造、封装每个环节进行质量控制；同时IDM不需要外包,更有利于根据市场需求扩大生产规模,且产品也更多元化,同时肥水不流外人田,由此也铸造出了IDM厂商的高利润格局.
然而,由于IC是一个资金与技术双密集型行业,门槛极高,因此,不是每个企业都可以推行IDM模式的.据权威研究报告,目前全球主流工艺的28nm芯片设计研发投入约1亿-2亿美元,14nm芯片约2亿-3亿美元；同时,一条28nm工艺集成电路生产线投资额约为50亿美元,20nm工艺生产线高达100亿美元.看得出,芯片的制程技术越高,投资需求就越大,而如此动辄数十亿美元的投入与运营成本并非所有企业所能承担.更重要的是,IDM横跨了三大环节,企业不仅要考虑每个环节的技术问题,还要综合协调三大环节,其达到有序管理非一般公司所能为.
的确,像英特尔、三星这样的IDM厂商也可为一些芯片设计企业提供制造与封测服务,但毕竟晶圆制造是它们的副业,只有设计与销售才是自己最擅长的业务,因此他们替别人代工的服务也不会做得很到位与很理想,同时许多将设计交付给英特尔等IDM厂商的公司也担心自己的技术被科技巨头所,这样,IDM企业的制造系统以及所有的产能实际只能是自己享用.这里且不说是否会产生成本支出过大的压力,至少也会出现周期性的产能闲置和浪费,不过,台积电的出现就完全改变了这一结构生态.
作为晶圆代工（Fabless & Foundry）模式的创始人,张忠谋向所有IC设计的企业承诺,台积电永远不会突破制造与封测的边界,这样就完全打消了以设计见长的IC公司心中的疑虑.与IDM的一体化完全不同,晶圆代工将IC 设计与加工制造剥离开来,设计公司通过外包或者委外加工方式将芯片物理版图交给加工企业,同样封装测试可以委托给专业厂家去完成,最后的成品芯片作为IC设计公司的产品而自行销售.对于设计公司而言,依靠晶圆代工不仅可以让自己更专业化,更重要的是腾出有限的资金用于研发,不断加强自己的产生升级与迭代能力,从而巩固自己的市场竞争优势,同时,那些后来进入者也不需要投资晶圆厂就能创办半导体公司,并背靠这晶圆代工做大做强.
当然,像英特尔、三星等这样的IDM厂商也可以对晶圆代工与台积电嗤之以鼻,但它们又不得不面对这样的现实：台积电的产品良率不仅不逊于还胜于IDM企业,同时成本也只有对方的一半.以英特尔为例,同样的产品若交由台积生产,最终的市场要比自己生产便宜很多.正是如此,包括英特尔、高通以及苹果等芯片设计企业以及产品品牌运营商都愿意将芯片的制造交由台积电来生产提供.台积电由此确立了自己在全球IC行业“厨房”的地位,晶圆代工厂也变成一个依赖度很高的专业,整个IC行业的分工因此被切割得异常明朗并且越来越细化.正如著名的管理学教授迈克尔·波特所言,张忠谋不是创办了一家企业,而是创造并成就了两大产业：专业的半导体制造代工产业与专业的半导体设计产业.
老将出马一个顶两
由美国次贷危机引发的那场金融海啸尽管已经远去了10年,但留存在许多跨国企业脑海中的标志性记忆却是无论如何不会简单地抹去.就像鸿海集团董事长郭台铭、戴尔电脑创始人迈克尔·戴尔、星巴克董事长霍华德·舒尔兹以及联想集团创始人柳传志等不少商业大佬在金融危机爆发后纷纷重返第一线一样,张忠谋也有着同样的经历,而且张忠谋重掌军旗后只用了不到一年的时间就将台积电从风险边缘拉回来.
金融危机爆发的前两年,张忠谋就辞去了CEO,并交棒给了自己一手培养起来的接班人蔡力行,自己则退到后台只任董事长.资料显示,蔡力行在台积电工作了20余年,从厂长做起,也算得上是张忠谋的左膀右臂.但无奈走马上任的第三个年头就碰到金融危机,而且覆巢之下无完卵,危机引爆的次年,台积电首季营业收入惨淡缩水40%,毛利率也蒸发掉了20%,同时该季度台积电的产能利用率也只有4%,创下了公司成立以来的最低记录.
没有任何的犹豫和迟疑,张忠谋迅速披挂上阵,据说从提议召开董事会,到会上议定罢免蔡力行,前后只用了不到10分钟的时间,而且张忠谋重新拿起了CEO的权杖.之所以如此迅疾地将蔡力行革职,倒不是张忠谋不恋旧情,也不是全因业绩不好,而是张忠谋收到了一实名信函.信中称,一位在台积电服务了10多年的员工一直表现优异,还曾进入公司前10%的奖励计划,但由于妻子怀孕,这位员工需要处理很多家务,而其所在部门为了完成“淘汰”任务,故将他加入了解聘的名单.信函是由这位员工的父亲所写,父亲在信中恳请张忠谋不要裁掉自己的儿子.
按照台积电长期推行一项人力优化计划,每年针对绩效考核最后 4% 的员工会实施特别管理,这原本是为了提高人力素质,但蔡力行上任后却异化为变相裁员,凡是考核排在最后 5% 员工都被一律辞退,为此导致了台积电上百人上街,而在核实了前述信件中的事实确实为真后,加之当时40nm制程的产品良率相当之低而惹来客户抱怨连连,张忠谋便迅速对蔡力行做出了“挥泪斩马谡”的决定.纠错复正的同时,为了缩小与英特尔的距离,张忠谋开始扩张产能规模,危机爆发的第二年一下猛增至59亿美元,体量相当于台湾第二大晶圆企业联电资本支出的4倍,而且打破了台积电的年度投资规模之最；又过了一年,台积电资本支出扩身到了78亿美元,经此快速扩张,台积电旗下拥有了9座晶圆厂,此时全球可与台积电相比的只有英特尔与三星.
技术应当是张忠谋重新出山之后需要重点升级与突破的方向,同时也是台积电抗逆危机的最关键一步棋.为此,张忠谋首先将已经退休的研发资深副总经理蒋尚义招了回来,这位人称“蒋爸”的技术能手几乎天天都穿着无尘衣待在晶圆厂中严厉督军,果然,40纳米芯片原本良率低至30%,且在短短两个月内攀上60%的正常水平,客户抱怨声音从此消失.不仅如此,迫于危机中的财务状况压力,此时的IDM厂商纷纷放弃自行开发高阶制程,而张忠谋却逆势行事,调配资源组合成立了“新事业部”,并让蒋尚义带着一帮精干人马开始对高阶制成技术展开攻关与突破.
名为CoWoS的全新封装技术应当是金融危机期间台积电所产生的一项重大科技成果.据悉,该技术能让芯片与芯片之间直接链接,减少厚度,腾出宝贵的空间给电池或其他零件,也就是说,当时芯片封装后的厚度为 1.3—1.4 公厘,而CoWoS则可压缩到只有1 公厘,等于减少厚度 30% ,同时,采用CoWoS进行封装的芯片,其效能提升了 3 到 6 倍.令人瞠目的是,正是依靠着CoWoS,才在 iPhone 7 大量之际,台积电一举击败三星并最终通吃了苹果的处理器订单；不仅如此,后来AlphaGo 打败世界棋王柯洁背后的 Google 人工智能芯片 TPU 2.0这一举世最高性能、造价最高的人工智能芯片也出自CoWoS 的封装之手.
综合性与力度空前的举措发生了立竿见影的效果.张忠谋复出的次年第一季,台积电再度光芒再现,季度营业收入达921.9亿台币,税后盈余336.6亿台币,一举跃居为台湾1300家上市公司中盈利最高的企业.厚积薄发.当年台积电营收最终突破了4000亿台币,市值冲上2兆元台币,股价涨幅达30.65%.高台纵身.又过了一年,台积电一举拿下了5000亿台币的年度营收大关.
成功绝杀技
许多人认为张忠谋非常幸运,因为晶圆片的原始材料是硅,而二氧化硅恰恰是地壳表面用之不竭的物质,也正是如此,成本极低所带来的芯片行业利润就高得令人咋舌.权威研究报告表明,一般消费类芯片产品的毛利率为30%-40%,工业用产品一般能在50%-60%以上,而那些高性能芯片的平均毛利率更是超过了90%.虽然作为芯片制造服务商,台积电绝对不可能独占产业链的所有利润,但占据绝对成本优势后,其所拥抱的巨大赢利空间当然不可想象.不过,我们需要指出的,全球芯片制造企业数以千计,但只有台积电能够鹤立鸡群与傲视群雄,张忠谋成功的基垫肯定不只是产品成本优势,而是有着更深厚与更独特的赢家秘诀.
一般而言,当芯片完成电路设计而进入制造程序后,生产企业首先要生产出几片或者几十片,供测试用,这就是所谓的流片,只有芯片的稳定性与良率指标达标即测试通过后,才可以进行大规模量产.而即便是正式量产过程中,一颗芯片的生产线大约涉及50多个行业、2000-5000道工序,其中主要包括晶元加工、光刻、薄膜、刻蚀、清洗与注入程序,之后进入由互联、打线与密封组成的封装环节,而这其中使用的设备都来自专门的制造商,使用的材料包括几百种特种气体、液体、靶材等也来自专门的化工企业；另外,芯片的生产都是在超净间进行的,需要排风和空气净化等系统.对此,有说法认为,芯片是比航天还要高的高科技.正是如此,像台积电这样的芯片加工生产企业如果没有雄厚的资本支撑能力以及独到的技术牵引功力,是很难保证产品的良率以及市场拓展的.
目标客户尤其是IDM大厂商订单数量的多少直接反映着芯片制造业的市场竞争力,为此,张忠谋在台积电起步不久就发起了指向产能扩张的“群山计划”,一座造价为25亿美元的台积电12厂只在短短两年时间内就破土而出,并最终赢得了德州仪器、摩托罗拉的芳心.同样,在没有与苹果公司正式签约前,台积电就开始大规模扩张产能,且最终通过注入90亿美元的增量资本拿下了iPhone7的处理器订单；乘胜追击,为了迎接iPhoneX升级版的到来,台积电计划花费逾100亿美元扩大新竹总部的生产设施.在全球芯片行业,为了一家客户而一掷千金进行扩产的企业极其罕见,而台积电却做到了.
公开数据显示,10年之前,台积电投向产能的资本支出规模30亿美元不到,但到去年膨胀到了108亿美元,增幅达360%；值得注意的是,去年全球半导体晶圆制造设备的资本支出为 377 亿美元,相较之下,台积电一家企业的占比就高达28.6%.据悉,未来几年台积电的产能资本支出将维持在100亿美元以上.当然,一个又一个慷慨大方的投资大手笔让台积电也赢得了不菲的回报,目前台积电有75%营收来自IC设计公司,25%来自IDM大厂.
除了强大的资本扩张所形成的对接能力外,技术上的不断创新应当是台积电的核心看家本领.摩尔定律认为,集成电路上可容纳的元器件数目每隔18个月会增加一倍,性能也将提升一倍,从而要求芯片尺寸不断变小.因此,从最初的0.5um(微米),到后来的60 nm、45 nm、28 nm以及16nm,再到今天的10 nm与7 nm,台积电都是以抢跑式速度一路追赶过来.目前来看,10nm芯片已经在台积电实现量产,并正在准备投资建设7nm和5nm生产线,而制程技术升级的背后是台积电研发支出的迅猛增长.10年前,台积电的研发投入不到6.7亿美元,如今却扩身到了28.5亿美元,而且去年台积电还是全球所有IC厂商中研发支出增幅最大的企业.
值得注意的是,借助技术能量展开不同的市场打法更让人领略到了台积电的非凡竞技.很长一段时间,IDM的制程通常领先晶圆代工一到两个世代（一个世代约等于20年）,因此,当英特尔做45nm制程时,台积电还停留在90nm,不过从45 nm开始,台积电则采取超前半步的策略,如当英特尔做45nm时,台积电就做40nm,英特尔做32nm,台积电则做28nm.无独有偶,在与三星竞争苹果公司这一大客户过程中,台积电也是如法炮制,首先以28nm的制程将32nm制程的三星从iPhone6中赶了出去,接着就以16nm制程驱逐了三星对iPhone 7的觊觎,之后又以10nm制程拿下了iPhone 8以及iPhone X的全部订单,而在iPhone X升级版中,台积电即将为它配备7 nm制程.现在看来,台积电超高速制程的市场战略无疑非常成功,以全球最为普遍的28nm为例,全球前二十大的IDM与IC设计客户都跟台积电存在合作关系,而且10nm的产品量已经占到台积电销售量的15%.
在强化生产与技术优势的同时,增强客户信任度是张忠谋在台积电力推与倡导的又一个堪称最高圭臬的价值理念.台积电初创时的竞争者有东芝、日立等日本企业,其产品及合格率和台积电不相上下,只是后者将代工作为副业,还要求客户技术授权,在市场上跟客户竞争,对此,张忠谋对外明确提出,台积电不与客户竞争,且对内会尽量配合客户的需求,及至后来无论经济形势好坏以及芯片IDM市场如何炙手可热,台积电也从未改变专业代工策略,从而确立起了波特竞争理论中的专业化优势；另外,既然是代工企业,就会涉及到客户信息以及IDM厂家的技术专利,对此,台积电都能数年如一日做到守口如瓶,由此赢得了最为宝贵的客户信任度优势.
后张忠谋时代
2017年的10月23日,台积电在台北音乐厅举办了一场别开生面的30周年庆典.人们发现,嘉宾中除了鸿海集团董事长郭台铭、富邦集团董事长蔡明忠、远东集团董事长徐旭东、群联电子董事长潘建成等台湾本土商业名流外,更有高通CEO莫兰科夫、英伟达CEO黄仁勋、博通的CEO陈福阳,以及苹果公司COO杰夫·威廉姆斯等国际半导体行业的领军人物莅临捧场.当然,所有的到场贵宾其实都清楚,如其说是台积电的30周年庆,还不如说是张忠谋的告别大典,因为就在10天前,87岁的张忠谋宣布自2018年6月正式交棒退休.
按照接班人应该同时兼具商人和工程师两大角色的选配标准,经过长期考察,5年前张忠谋就选择了技术背景出身且都在台积电有十几年工作经历的刘德音和魏哲家两人出任台积电的共同执行长.公开资料显示,刘德音为美国加州大学柏克莱分校电机暨电脑资讯博士,履新之前曾任世大积体电路总经理、台积电南厂区副总经理、先进技术事业资深副总经理、营运资深副总经理以及共同营运长等职；魏哲家拥有美国耶鲁大学电机工程博士学位,履新前曾任新加坡特许半导体资深副总经理,以及台积电南厂区营运副总经理、主流技术事业资深副总经理、业务开发资深副总经理和共同营运长.在张忠谋眼中,魏哲家与刘德音彼此个性互补性强,新的职务安排上,刘德音任董事长,魏哲家担任总裁,张忠谋将其称为“双首长平行领导制”.对于半导体以及台积电的明天,张忠谋相信未来十年全球半导体市场会以4.5%至5.5%年复合增长率的速度成长,而台积电增长幅度将是5%~10%之间,其中移动装置、高效能运算、汽车电子及物联网将是台积电持续增长的四大最主要动能；而且张忠谋认为,摩尔定律对于台积电已经不再适用,因为台积电正在以快于摩尔定律的时间来倍增晶体管密度,且这种优势至少要维持到2025年之前.
有人说张忠谋其实为“双首长平行领导制”排除了所有的风险,并规划好了最主要的方向.一方面,过去四年里,张忠谋不只当魏哲家和刘德音的导师,连他们的下级、副总经理和副总经理以下一级部属到处长级主管,都列入其接班人培养计划中,其中有不少四十多岁的人才.这一跨代培养的“群狼计划”构成了台积电未来最厚实的底气.另一方面,台积电斥资30亿美元在大陆建造的12-16nm制程的南京晶圆厂在今年开始量产,估计每月可提供约2万片的芯片,由此台积电在大陆晶圆代工市场的占有率将提高到50%,同时夯实台积电在作为自己的第二大市场、也是成长快市场的亚洲市场中话语权地位.不仅如此,在稳固7nm的制造工艺的同时,台积电投入200亿美元巨资在台湾南科建造的3nm制程工厂将在2020年落成,其领先优势不言而喻.更为重要的是,自从拿下了iPhone6的芯片订单以后,台积电与苹果公司的关系持续热络,只要苹果手机保持原有的品牌优势,那么令同行们艳羡的50%毛利率和30%净利率依旧会落入台积电的腰包.
但客观而动态地观察,台积电的未来之路绝对不是春风拂面与阳光普照,这里排除“双首长平行领导制”下两个共同执行长是否协调与合拍从而可能出现管理的内耗不论,苹果手机目前是台积电的最大单一“金主”,但一荣俱荣,一损俱损,若苹果有失,其对台积电产生的反噬作用不可低估.而从半导体行业来看,市场年复合成长率已经从1980年代的高达30％滑落到目前的不到5％,黄金年代已然过去.而更为重要的是,被张忠谋称为两只“八百磅的黑猩猩”也就是英特尔和三星丝毫不甘心台积电一家独大的局面,并且环伺在四周随时准备反扑.
与英特尔相比,台积电的市值超过了对方,但去年营收规模却只有英特尔628亿美元的一半,同时作为竞争实力的一个重要指标,去年英特尔的资本支出为115亿美元,也大大超出了台积电的规模；不仅如此,去年英特尔的研发支出高达131亿美元,占同期全球半导体研发总支出的22%,因此无论在研发支出规模以及份额占比上,台积电都不能与英特尔相提并论,而具有挑战性的直接威胁是,英特尔前不久宣布将重建芯片代工业务,并声称其制造工艺仍领先台积电,闻讯后台积电绝对不会心如止水.
再看三星.在去年以690亿美元的营业额力克英特尔的630亿美元营业额而成为半导体芯片市场的老大后,今年一季度三星又以186亿美元的销售额盖压英特尔的158亿美元销售额继续保持着头名状元的位置,而且芯片制造部门的收入贡献了整个三星IC收入的29%,为此,三星决定将芯片代工业务剥离成一个独立部门,其作为台积电芯片代工业务的最大竞争对手且叫板台积电的气势可谓咄咄逼人.此外,作为企业抗衡掰腕的重要实力表现,仅去年三星所获得的专利就多达5837项,成为年度获得美国专利最多的公司,而同期台积电只获得2425项,名列第9；论专利总数,目前三星拥有量达75596项,高居全美专利第一的位置,台积电不能不有虚脱之感.
更具现实挑战的是,芯片产业的更新迭代正越来越快,一些新兴科技公司的崛起也在改写与瓦解着固有的芯片产业格局,台积电所要承接的新压力也定然不小.据根据国际半导体协会（Semi）公布的数据,过去两年全球新建的晶圆厂达19座,其中有高达10座皆建于中国,这些新厂产能将于今年年底释放,届时中国大陆晶圆厂的12寸晶圆每月总产能将达36.2万片,为现有产能的1.8倍；此外,根据 Semi 预估,到 2020 年中国大陆将有 26 座新晶圆厂投产,整个投资占到全球新建晶圆厂投资的 42%,并成为世界范围内新建投资最大的地区.对于台积电而言,面对着全球最大的芯片消费市场,在本土芯片制造企业纷纷雄起并旋风般圈占市场的进逼下,是否能够保住在大陆芯片江湖上的老大位置真的很难定论.▲
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