蒋尚义万字自述,披露台积电的登顶之路

微信公众号:半导体行业观察编辑部2022-08-12 13:58科技控
据计算机历史博物馆所说,这段口述历史是对台积电发展及其如何主导半导体代工业务的非常有价值的见解。

近日,美国计算机历史博物馆发布了一个他们在今年三月份采访蒋尚义的速记。

按照介绍,蒋尚义1946年出生于中国重庆,1948年父亲搬往中国台湾。根据蒋尚义的描述,他在台湾的成长过程是非常拥挤和困难的。不过他依然能够就读于中国台湾名校台大,修读电机工程。1969年,他进入美国普林斯顿大学学习,1974年,蒋尚义转入斯坦福大学攻读博士学位。

读完书后,蒋尚义曾在ITT、TI和HP Labs等地方工作,然后担任台积电研发总裁,带领台积电技术团队成就了晶圆代工巨头的*位置。蒋尚义2006 年从台积电退休,但在 2009 年又被要求返回。他想专注于两大项目:晶体管“*”和先进封装。他在 2015 年离开台积电。2016 年,他受邀加入中芯国际董事会,开启了在国内工作的几年生涯。

据计算机历史博物馆所说,这段口述历史是对台积电发展及其如何主导半导体代工业务的非常有价值的见解。任何对半导体行业动态感兴趣的人都必须阅读。

以下为蒋尚义的口述摘要:

1

求学生涯

在问到为何选择从事半导体行业的时候,蒋尚义回应道:“我选择半导体是因为碰巧我们有一个系统,有些人担任主席教授,大部分来自美国大学。我大四的时候,我们碰巧有2位半导体领域的讲席教授。所以我参加了一些半导体课程。那时,我们可能的选择是控制、电力和通信、半导体。计算机在当时刚刚启动,所有这些领域。我之所以从事半导体是因为我认为我自己的兴趣更多是物理学方向。”

正是因为对物理感兴趣,蒋尚义选择了半导体,通信与信息论,这些他认为涉及数学比较多

学科。然后,他去了普林斯顿。 

“普林斯顿非常有名,我很高兴。但是我到了那里之后,我发现普林斯顿实际上非常非常学术。在那个时候,我认为他们在物理、数学和哲学上是*的。如果你是EE学生,你能受益匪浅。如果你是半导体专业的,他们会在一年级的时候送你去物理系学习,然后*年你回来。对于信息论,他们把你送去学数学,然后重复同样的情况。去了普林斯顿之后,我非常震惊。它在大多数领域都非常学术。”蒋尚义说。

之后,蒋尚义表示,他开始我申请了真正的工程院校,当中包括麻省理工学院、伯克利、斯坦福大学、加州理工学院。最后,他被伯克利和斯坦福录取了,没有被麻省理工学院和加州理工学院录取。

正如上文所说,最后蒋尚义去了斯坦福大学攻读博士学位,师从Gerald L. Pearson博士——一位贝尔实验室的老前辈,曾与肖克利和那些人一起工作。 

据维基百科介绍,Gerald L. Pearson出生在俄勒冈州的塞勒姆。他在Willamette大学获得数学和物理学学士学位,在斯坦福大学获得物理学硕士学位。从 1929 年起,他在贝尔实验室担任研究物理学家,早期在热敏电阻方面的工作获得了 13 项热敏电阻专利。二战后,他是威廉·肖克利小组的一员,他的实验结果对开发半导体行为模型至关重要。1946 年,根据 Shockley 的建议,他在PN 结上放置的硼酸乙二醇 (glycol borate :gu) 液滴上施加电压,寻找晶体管。

1954 年,他与Daryl Chapin和Calvin Souther Fuller一起在硅整流器方面的工作导致了*个实用的光伏电池(太阳能电池)的诞生。1960 年,他从贝尔提前退休,在斯坦福大学担任电气工程教授,建立了化合物半导体研究项目。

据蒋尚义透露,他在斯坦福写的博士论文是有关砷化镓的,这在当时是一种非常有前途的材料。

2

早期工作经历

在1974年博士毕业时,正值经济衰退时期,于是蒋尚义在ITT开始了他的工作生涯,从事GaAs激光器相关研究。据介绍,该产品是用于光纤通信的LED。ITT有一个光纤通信程序,需要一个光源,所以我的*份工作是为他们研究这个光源,当时其工作团队大概是五六个人。

在ITT工作了一年半之后,蒋尚义跳槽到了TI,这主要是基于两个考虑:一方面,蒋尚义认为他自己更像研究硅;另一方面,他希望*份工作应该让他看得更远,而不是局限在一个那么小的团队,而TI正是他综合上述两点考虑做出的抉择。

去了TI之后,蒋尚义最初的工作是研究硅太阳能电池。在当时,受“石油禁运”危机影响,美国政府希望探索一条新的前进道路,并以此作为替代能源。按照蒋尚义所说,在TI的时候,他们制造了硅太阳能电池。他们当时还设定了一个非常激进的目标,但从来没有实现。

在研究太阳能电池两年之后,蒋尚义转向研究NMOS和CMOS。在那个时候,有关CMOS的研究也刚刚开始,蒋尚义的团队也尝试学习如何制作CMOS。据蒋尚义所说,当时非常有趣的一点是,您可以与一名工程师一起开发一项完整的技术。我可以运行一些 SUPREM 模拟来模拟,然后我进行扩散,将自己的晶圆放到quartz boat上,并将其推进炉子,再把它拉出来,看看效果。

“当时我们正在研究的是5微米工艺,我们也能实现它。然后我离开TI的时候,研究的是1微米CMOS技术”,蒋尚义说。他同时强调,在TI的这段经历,他学到了很多半导体相关的技术和知识。

从蒋尚义的介绍我们得知,他在TI工作了大概四年半,从1976年到1980年。“当时,在TI工作的张忠谋大概高我10级”,蒋尚义调侃道。他同时谈到,在TI工作期间,他其实并不算真正认识张忠谋。

离开了TI之后,蒋尚义加入了 HP Labs,并在那里工作了17年。据介绍,在HP Labs工作期间,蒋在不同的项目中开发了一些不同技术,但大都与CMOS相关。“我从事过CCD 项目,我从事过 CMOS 项目,我还研究过 bipolar项目。我被任命为项目经理,负责开发他们称为 HP-25 的*代bipolar产品。我认为他们现在仍在生产中使用 HP-25,主要用于仪器。仪器仍然使用 bipolar,因为它的高速且体积不是很大。”蒋尚义说。在他看来,在惠普实验室工作时期,他碰巧被抓住了IC行业行业的机遇。因为在当时,每个公司希望拥有自己的IC技术,建设自己的晶圆厂。

蒋尚义同时提到,在惠普的时候,尤其是后期,他们开始意识到上述做法(每个公司拥有自己的IC技术和晶圆厂)没有意义,于是他们开始整合所有的IC技术。而蒋尚义也意识到惠普已经计划逐步淘汰 IC,所以他认为其在惠普职业生涯的后期总是面临着整合的压力——预算每年都在削减,永远不会雇用新人。 

最后,HP Labs终于关闭了。

蒋尚义打趣道:“回想起来,这也是我们自己的错。例如我们说开始开发0.5微米的CMOS。但我们从未完成它。我们同时还会说,0.5 微米太老了,不再先进了,让我们在 0.35 上工作吧。”正是因为总是想研究最*的技术,但却从未完成任何事情,也从未转让任何技术来制造它。这最终导致了HP Labs走向了终结。这也是蒋尚义认为实验室不再受公司欢迎的原因。

“就工作来说,HP真的是一个很适合的地方,其文化也让人很好,很舒服。但回头看,对于 IC 技术来说,你真的需要规模,而且是一个大规模。小规模是无法生存的,因为它不可能有竞争力。”蒋尚义表示。

“从最基础开始,因为设备太贵了。例如,如果今天你想研究16纳米技术,你需要 300 种不同的设备,每台设备都有自己的吞吐量。有些设备可以在一小时内制造 300 个晶圆。另一台设备一个小时只能生产3个晶圆。这就意味着在工作的时候,有个设备90%的时间是空置的。”蒋尚义接着说。

据蒋尚义介绍,如果出现上述情况,你的设备成本,你的折旧,你的设备效率都变得非常非常低,所以你的成本非常高。对于每小时3个晶圆,您购买了另一台设备,然后突然之间,您的吞吐量上升到每小时 6 个晶圆。因此,如果您查看每 1,000 个晶圆的资本成本与总产能曲线。就这样下来了。 

一开始,它非常非常高,因为很多设备都处于闲置状态。当你的产能越来越大时,它就会下降。所以,当谈到knee时,这个knee点大约是每月 15,000 到 20,000 个晶圆。因此,如今想要制造新技术、*技术晶圆厂的人,每月至少需要生产 30,000 片晶圆才能具有竞争力。因为即使在那个时候,你的整个工厂成本 55% 都是折旧,即使你达到了高原(plateau)。

因此,如果晶圆厂的产能远小于每月 30,000 片晶圆,你会发现你不是完全有竞争力。您的成本将远高于您的竞争对手。此外,如果您的公司产能小,当您从应用材料公司购买设备时,从 Lam Research 购买设备时,您需要支付更多的费用和更高的价格。我们知道差距可能是 15% 或更多。而三星或台积电支付同样的设备,它们的成本可以比小型晶圆厂低 15% 或 20%。 

所以在所有这些事情中,规模经济确实起着非常关键的作用。最重要的是,现在如果你想

开发*的技术,你至少需要大约 20 亿美元预算。如果你有 20 亿美元,你的收入需要约为 400 亿美元。

按照蒋尚义所说,现在负担得起开发*工艺的只有台积电、英特尔和三星,因为它们都获得超过 400 亿美元的营收,第四名不到100亿美元,所以他们负担不起。

他同时回忆道,在后期,HP其实已经意识到HP Labs所面临的的财务问题,他们也打算搞晶圆代工。他们也去了台积电考察,但发现与台积电差距实在太大。这让HP彻底明白,一切为时已晚。

3

台积电的生涯

在蒋尚义数十年的工作生涯中,台积电的经历无疑是最值得浓墨书写的一段。

蒋尚义在采访中也强调,他一开始和当时担任台积电董事长的张忠谋并不是很熟悉,充其量只是在一些会议中碰过他几次。但在1996年的某天下班回家之后,50岁的他接到了一个电话,对话的另一头就是张忠谋。

在电话中,张忠谋跟蒋尚义说:“我们现在有一个研发VP的空缺,你来跟我们一起工作吧。这是你的薪水,这是你的工作,这是签约奖金。”(原文:We have an opening for VP of R&D. You come to work with us. Here, this is the salary, and this is your responsibility, and this is a signing bonus)

“我不需面试,而是被直接提供了一个工作机会”,蒋尚义说。他同时表示,在听到张忠谋说完这些话之后,他的回应是:“不用了,非常感谢,我从来没想过去台湾。”(原文:Oh, no, thank you very much, but I never thought about going to Taiwan)。

蒋尚义表示,之所以他会这样说,是因为在当时的他看来,台积电还是一个很小的公司,这份工作也不是很稳定。而且他当时还背负着房贷,且还需要供孩子读书。因此他经受不起这样的尝试。“如果出了什么事,我会很难去找到一份新的工作”,蒋尚义说。

但在历经了半年的谈判之后,蒋尚义还是加入了台积电。他同时坦诚,之所以接受台积电的offer,与张忠谋当时给他提供的台积电股票作为签约奖励有关(股票是即时授予的)。“根据当时台积电的股票价格,如果按照我当时的工资在HP工作到65岁,所获得的工资收入还没有台积电股票的收入高”,蒋尚义说。

“从财务角度看,我加入台积电没有风险了,于是我接受了这个offer”,蒋尚义说。

加入了台积电之后,蒋尚义也是直接向张忠谋汇报。在台湾工作那段时间,他经常晚上九点后回家,因为他的家人并没有在台湾,这让他有足够的时间投入到工作中。“但我发现张忠谋每天都是六点钟准时下班”,蒋尚义打趣道。

如蒋尚义所说,在他加入台积电的时候,台积电的技术在全球并没有什么地位,就连他们想向IEDM投paper,对方甚至连看都不看,然后蔑视地回应:“台积电的? 哦!”(原文:From TSMC? Oh)。他同时指出,在他加盟台积电时,这家后来的晶圆代工巨头所拥有的研发人员仅仅是120人,当中大多数人的经验还都很浅。

在加入台积电三个月后,蒋尚义成为了台积电当时正在研发的“0.25微米项目”的第四位负责人。在此前,他们更换了三位研发VP,同时还撤换了三位项目经理。在负责这个项目之后,蒋尚义带领团队确认了需要解决的五个主要技术问题。

“我利用了我在HP时所学到的知识来解决技术问题”,蒋尚义承认。“我并没有盗窃前东家的任何文档和商业机密”,蒋尚义接着说。

虽然仍然存在很多各种各样的问题,但在蒋的带领下,台积电终于还是发布了0.25微米工艺。到了0.18微米工艺的时候,他带领的团队又遇到了一些新的问题。“在金属互连中,你有金属,你有电介质,你用电介质隔离你的金属线。在以前,所有的电介质都是二氧化硅,它是一种非常好的绝缘体。但那时人们开始意识到,我想减小电容,所以我必须减小K值。”蒋尚义指出。

这最后就推动了后来闻名产业的“low k”概念的火热。

蒋尚义表示,在那时,“low k”已经开始成为想法。*代的“low k”叫做FSG,他们在SIO2里放了一些粉末,K值会下降一点;所以我们在0.25微米的时候使用FSG;但到了0.18微米后,有人提出了一个聪明的主意——做一些非常类似FSG的产品,但使用自旋技术,不必经过化学气相沉积 。自旋技术还有两个优点,分别是成本较低和更加平面化。这最终推动HSQ的诞生。额外提一下,在此时,IBM也有一个名为SILK的自旋“low k”材料,包括三星、联电和ST在内的多家公司也加入了IBM的这个材料研发联盟。

接下来,到了0.13微米的时候,蒋尚义又带领台积电的团队实现了又一次突破。

据介绍,0.13微米的时候,人们开始探索从铝互连转向铜互连。而IBM作为铜技术的*者,在上面有超过十年的研发积累。但台积电在此前并没有任何相关经验,但他们还是义无反顾地走向铜互连,他们也最终成为全球*家实现铜互连和“low k”生产的晶圆厂。据他所说,IBM失败的原因与他们在“low k”上的自旋选择有关。

“0.13微米工艺是台积电一个非常重要的节点,因为我们率先量产了‘铜互连’和‘low k’,业界也从这个时候开始关注台积电。这可谓是台积电的一个关键转折点”,蒋尚义说。在采访中他还谈到,之所以台积电能够实现超越,员工的投入功不可没。因为他们是三班倒的,24小时不停地研发。然而美国那边的研发每天只工作八个小时。这就是所谓的“Faster learning cycle”。

蒋尚义同时说道,之所以台湾的工程师可以做到这样投入地工作,这与亚洲人本身的文化有关。他表示,亚洲人经历过很艰难的岁月,所以他们对挣钱有极高的渴望。且愿意牺牲自己的隐私、私人生活去拥有财务上的保障。(原话: I think the culture. Asians are more hungry, because we had a tougher life. So, to make money is more important to us. People are willing to sacrificetheir own privacy, their private life in order to have financial security.)

在他看来,正是这24小时不间断的工作,是成就台积电的原因之一。他同时举例说,在台湾,如果设备坏了,即使在凌晨两点,他们找设备工程师来维护,工程师也没啥怨言,他们的家人也不会抱怨。但如果在美国,设备只能到*天早上才有人过来维修。

蒋尚义还分享了一个在台积电时候的趣事。

在1999 年,台积电在俄勒冈州开办了一家名为 WaferTech 的晶圆厂,但这家晶圆厂的表现远远落后于台积电晶圆厂,这让台积电非常头疼。所以某天早上他们决定,让在台湾负责制造的副总裁拿到了一份 20 人的名单,叫他打电话给每个人,把他们叫到办公室,每人分别呆十分钟。最初的人一头雾水,因为他们从来没有和这位副总裁谈过,也不知道他们想做什么。最后,原来是台积电想从台湾派一些人去美国。最后这个20人小组推动WaferTech上了轨道。

4

先进封装的故事

众所周知,苹果和台积电可谓是过去十年最有代表性的一对搭档。他们两者在过去多年的发展中,也相互成全。但蒋尚义表示,苹果在与台积电*次接触的时候只是试水,美国巨头也只提交了一个产品。后来,苹果将自己与台积电紧紧绑在一起。按蒋尚义所说,之所以会出现这样的情况,这与台积电在先进封装上的布局有重要的关系。

而这一切都要从2009年说起。因为在那一年,退休了四年的张忠谋重返台积电担任CEO,然后他也也想把2006年退休的蒋尚义带回台积电。但在接受张邀请的时候,蒋尚义表示,他想启动两项计划,*项是晶体管*。“我们一直落后英特尔,我想追上英特尔”,蒋尚义对张忠谋说。“我想启动的*项计划是先进封装”,蒋尚义接着告诉张忠谋。

但张忠谋听到这个说法后说:“你加入台积电太迟了。其实从创建台积电的*天开始,我们就考虑过我们是否做封装,但我们最终还是放弃了。主要原因是后者的技术含量相对较低,利润也较低”。蒋尚义回应道:“不,我所说的封装并不是类似打线这样的传统封装,我想做的是先进封装。”

蒋尚义指出,在当时,他实在想不到一个比先进封装更好的术语来描述他设想的那种封装。但现在,先进封装已经被所有人所熟悉。“如果你看一下技术图,在硅片上,我们遵循摩尔定律,进步非常显著。但是如果你看一下 PC 板中的封装,如果你看一下 PCB,金属间距(metal pitch)是 110 微米,这维持了差不多20年了。”蒋尚义接着说。

他表示,过去人们在封装研发上的花费很少。此外,他们花费更多的精力来降低成本。由于硅晶圆的进步,每次升级技术都能将获得性能提升,这使整个行业过去都对此感到满意,于是他们对封装就没有太多关注。但现在,我们开始看到封装在某些情况下会成为瓶颈。随着摩尔定律接近极限,我们需要解决这个瓶颈。 

“图形芯片巨头英伟达是我们客户,他们之前有一个 GPU搭配8 个DRAM。你需要在GPU和DRAM之间来回发送很多信号。如果你看一下这个 GPU 和 DRAM,它们之间的差距是如此之大。为什么他们隔得那么远?因为金属线很宽。如果离得太近,你无法把所有这些金属线相连。正因为如此,人们愿意付出大约 30% 的速度和大约 60% 的功耗去驱动(driving)这些线。”蒋尚义举例说。他同时表示,如果用硅片代替一块 PCB,就可以将 GPU 和 DRAM 并排放置,这样其性能就会很像在同一个硅片上一样上。在做了一个模拟之后,这几乎相当于受益于两代技术。

不过蒋尚义也坦诚,在当时,只有图形芯片是这样的设计,这就意味着拥有相同需求的芯片是少数。

在听了蒋尚义的讲述之后,张忠谋深表赞同并问道:“你需要我提供多少资源”。蒋尚义回应说:“我需要额外的400名工程师和大约一亿美元的设备。” 在得到了张忠谋的拍板以后,蒋尚义便开始招人,在大约一年之后,他找到了Doug Yu,一个技术非常好的人来推动整个项目。

所以又过了一年,台积电终于开发出了一个叫做“硅中介层”的技术。在“硅中介层”里,台积电使用焊料凸块(solder bump)代替引线键合,并将从 CPU 到 DRAM 的互连都放在硅上制作。在这个实现过程中,台积电甚至不必使用非常先进的硅技术,而是使用了三代旧技术。但出乎意料的是,效果非常好。

在开发技术的同时,台积电开始寻找客户。当他们把这个想法告诉英伟达之后,GPU巨头回应道:“哦,这太棒了!”。但蒋尚义也说,他们从未使用过它。

后来又一天,英伟达的代工、外包副总裁告诉蒋尚义:“您不知道我们是如何与您合作,又如何与封装公司合作,如何与 OSAT合作”。“我们可以让 OSAT 做任何事情,但是你们太不灵活了,你们要求 30% 的利润,他们只要求 5% 。”这位副总裁接着说。“我不会与您合作开发封装,除非你将你的技术转移到 OSAT,而我与他们合作。”副总裁告诉蒋尚义。

在这位副总裁看来,与 OSAT合作,他们可以告诉后者在我预算有问题的时候保留库存。我也可以告诉他们何时保留(when to hold it),何时释放(when to release it)。换而言之,OSAT会完全听从英伟达的指示,但他们认为台积电从来没有这样做过。总结而言,英伟达之所以不想用台积电的先进封装,是因为他们认为台积电利润太高,他们想台积电用OSAT的利润给他们做这些事。

正是这样,让蒋尚义开始意识到,任何客户使用全新的技术都是高风险的。如果它不起作用怎么办?会让整个公司都会倒闭,这样做出选择新技术决定的人肯定会被解雇。这样的风险系统也让台积电找不到客户。后来经过不懈的努力,台积电说服Xilinx 使用了他们的先进封装。不过蒋尚义表示,Xilinx在 使用它的方式与其预期相差甚远。

“我开发技术的初衷是我认为这会解决性能瓶颈问题,但Xilinx 只想将四个die连接在一起,这样他们就可以将其作为下一代产品出售,并且可以以非常非常好的价格出售。所以他们使用了先进封装,把 4 个 die 封装在一起,使其成为一个非常大的 die。在我看来,我的创新并没有被用在好的地方。”蒋尚义说。

据介绍,Xilinx使用的是台积电的*代CoWoS技术。在这代技术上,台积有且仅有这一个客户,而且他们每个月的订单是50片晶圆,这让蒋尚义压力很大。但之后,高通出现了。蒋尚义回忆道,在一次与高通VP吃饭的过程中,他们谈到了台积电的先进封装技术。之后这位高通VP说:“如果你把那个技术卖给我,我只愿意为每一平方毫米支付一美分。” 

正是这句话让蒋尚义恍然大悟。回去之后,他让Doug Yu去算一下 CoWoS 花了公司多少钱。最后得出的结果是——每平方毫米七美分。“所以这就是我们卖不出去的原因。”蒋尚义喃喃道。他接着说,让我们开发一些只需一分钱成本的技术吧,为实现这个目标,你可以牺牲性能。于是,台积电被称为 InFO 的*代技术面世,这也是台积电*个被大卖的先进封装技术,InFO 也是苹果被台积电迷住的原因。 

按照蒋尚义所说,之所以台积电在早期没有拿到苹果的订单,是因为三星为他们提供了一种封装解决方案——在 CPU 顶部、AP顶部引线键合 DRAM,这一开始台积电做不到。但后来InFO面试之后,台积电就把苹果抢来过来。

“可以说是一句话救了我们的命”,蒋尚义强调。蒋尚义接着说,在当时提出先进封装计划的时候,他们并没有CPU客户,他们对此也不是很关心。但现在,AI成为热潮,相关芯片也能从台积电的这些封装设计中受益,这也是先进封装越来越热的原因。

5

为什么没有18英吋晶圆?

在采访中,蒋尚义还就18英吋晶圆的失败原因进行了一些解读。

他表示,在2013 年的时候,450mm晶圆非常火爆,而英特尔也在大力推动。据他所说,晶圆走向 6 英寸是由 IBM 推动的,而英特尔则是晶圆走向 8 英寸和 12 英寸的*幕后推手,因此他们想再次驱动 450mm晶圆的亮相。所

在很多人看来,英特尔之所以想这样做,是想提高生产力。不过蒋尚义表示,这只不过是巨头的一个游戏——一个大家伙想利用小家伙的游戏,这也是很明显的事情。因为如果你想去投产18 英寸,那么首先就需要所有的设备供应商将其设备升级以支持18 英寸,晶圆厂也不会再在 12 英寸上制造*进的技术。这就意味着在18英寸上,不会再有小玩家,他们会自动被淘汰了。*,这些小玩家不需要这么大的容量,他们也负担不起。所以蒋尚义认为,这是一个把小玩家淘汰的手段。

之后,英特尔开始实施了他的计划。英特尔也非常努力地想让台积电和三星联手。英特尔同时已经开始花费几十亿美元准备 450 毫米晶圆。而在当时,台积电还在积极推动 12 英寸,因为他们认为这对他们来说效果很好。但同样地,台积电开始变得非常激进。在某次投资者大会上,张忠谋本人甚至给出了台积电 450 毫米的路线图。反观三星则很安静。不过这也丝毫阻止不了450mm晶圆的火热。

但到了2013 年三月的某一天,蒋尚义告诉张忠谋:“我认为我们不应该推广这些 450 毫米晶圆。因为在过去,我们的竞争对手是联电这些比台积电小得多的企业,我们提倡450 毫米可以*他们。但现在,我们只有两个竞争对手——英特尔和三星,两者都比我们大,所以这个推动对我们一点帮助都没有,反而它会伤害我们。”

蒋尚义举例说,他不知道英特尔到底有多少研发工程师,但台积电有 6,000 名研发人员。但他知道英特尔的研发预算比台积电大得多。如果假设英特尔有8,000 个研发人员,那就意味着双方的研发人员比例是八比六。但如果台积电开始 450 毫米研发,可能会束缚 3,000 名工程师,使得台积电还有三千可用的工程师,不过英特尔还有5000个。用 5,000 与 3,000 竞争,会让台积电的压力要大得多,这也对公司一点帮助都没有。

正是蒋尚义的说法让张忠谋茅塞顿开,他也对蒋尚义很感激,然后问道:“我们可以做什么?蒋尚义回应说:“Mike Splinter(时任应用材料公司首席执行官)今天来了,你可能想和他谈谈。”据了解,在当时,其实几乎所有的设备公司都反对18吋晶圆的计划,但ASML除外。因为在荷兰巨头看来,无论晶圆大小,他们的光刻机都是一样工作。但这也加强了张忠谋放弃这个计划的决心。

到了2013 SEMICON West,Intel再次邀请台积电和三星加入,希望他们一起推动18英寸晶圆。不过台积电回应道,我们的首要目标是研发先进技术,这最终导致了18吋晶圆项目的最终失败,自此以后,再也没有人提过450mm晶圆。

6

英特尔失败探讨

在问到现在台积电取得了巨大进步,到英特尔却步履维艰的原因时。蒋尚义回应道:“在我个人看来,尤其是从研发看来,我们并没有真正做任何特别的或者很出色的事情, 但我们没有犯任何重大错误。我认为当我们开始时,联华电子是台积电真正的强大竞争对手,竞争非常激烈。但联电在0.13微米工艺上犯错了。我也认英特尔同样是因为犯了一些错误,但台积电没有犯过什么大错”,蒋尚义说。

他进一步指出,英特尔和台积电拥有两种不同的文化。英特尔决定要做所有事情,“copy exact”。

这是他们研发和制造中最重要的原则。这对他们来说意味着什么?这意味着,他们在研发中开发这种技术,使用这种设备,使用这种配方。他们检查这一切都非常彻底,确保一切都很棒,然后去制造,你永远不会改变它。你只要跟着他们的指引就行了。不要做任何改变很好,因为你的风险要低得多。但问题是一年后,新设备效率更高。在这时,台积电会尝试它,但英特尔不会。那么,这就导致台积电的成本开始低于英特尔。

另一个明显的原因是英特尔的系统。他们可以以每片 20,000 美元的价格出售晶圆,因为他们的CPU芯片的价格非常高。但台积电不能以 2 万美元的价格出售该晶圆,只能售价 4000 美元。所以台积电必须努力降低成本。 

“我真的很尊重英特尔,我认为他们最愿意承担非常高的风险。在每一代技术中,他们都愿意冒险去做新鲜玩意。在许多关键领域,例如,像高 K 金属栅极、应变工程、FinFET 等,总是英特尔*个采用它。然后台积电会在接下来的一代采用。”蒋尚义说。

所以,在每一个节点上,英特尔的表现都要好于台积电。当蒋尚义还在台积电的时候,他经常跟同僚说:“我们落后于英特尔。” 他也指出:“别因为你在英特尔之前发布10纳米高兴,其实台积电的10nm更像英特尔的 14 纳米。“蒋尚义重申,台积电通常会等到英特尔采用了新技术之后,才在其下一代引入。当中不仅包括设计规律,台积电在晶体管性能上也落后于英特尔。

”当我在台积电时,我发起了一项称之为 Advanced Transistor Leadership的倡议,我们想在晶体管性能上赶上并击败英特尔,但那个项目失败了。我认为除了台积电的小组之外没有人知道这一点。所以,我整个职业生涯中*的遗憾是我们没有赶上英特尔。但现在从表面上看,台积电现在可以做 5 纳米的生产,英特尔仍处于 10 纳米。可以肯定英特尔确实以某种方式跌倒了,英特尔也真的是有点落后了。”蒋尚义在采访中说。不过他也指出:“台积电声称他们在三年前就已经*英特尔,但事实并非如此。”

7

写在最后

2009年回到台积电后,蒋尚义一直待到2013年,之后赴大陆任职,这又是另外的故事,我们在这里就不再赘述了。但毫无疑问的是,从蒋尚义的从业经历中,我们看到了产业的很多变迁和台积电称霸过程的一些里程碑。

举个例子,在前面有谈到,在蒋尚义刚去台积电的时候,投稿给期刊会被看轻。但蒋尚义表示,在他离开台积电的时候,当那些期刊接收到台积电投稿的时候会说:“如果这个paper是台积电的,那就必然会被接受的。”(原文:If this paper is from TSMC, it will be accepted.)。因为那时候,台积电已经成为了全球的技术*。

蒋尚义同时指出,半导体行业能走到今天,是很多很多人付出了大量的心血以后的成果。

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