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先进制程竞争不只比谁先采用新架构,还要看能否稳定量产、如期交货并维持可靠性。 「三方竞局对台积电、对台湾来讲,最好的情况就是他们没有放弃,但是我们在赚钱。 」被誉为「FinFET之父」的半导体科学家胡正明在《拿出办法来》新书发表会上表示,晶圆制造高度仰赖经验,台积电(2330)、英特尔(Intel)与三星仍会持续竞争;新进者想在短时间内置立同等制造能力并不容易。 谈到三星较早导入环绕式闸极(GAA)架构,却未因此撼动台积电竞争地位,胡正明把焦点放在良率与可制造性。 他指出,GAA以闸极包复信道来加强控制,但新架构也让制造细节更复杂;良率不佳带来的问题不只是成本,还会使产量与交货时间难以预测,甚至让客户担心产品可靠性。
「技术说第一」不等于取得客户信任。 胡正明认为,对晶圆代工客户而言,能否稳定交货、维持品质并持续改善良率,都是选择供应商的重要条件。 他转述,三星也曾表示,过去过度追求技术领先,后续策略将更重视可制造性。 这反映先进制程竞争的内核,已从单一技术突破延伸至长期制程集成与量产管理。 提早「试驾」FinFET,累积量产所需经验 胡正明用赛车比喻先进制程转换:比赛进行到一半,所有车手都必须换上一辆全新、尚未熟悉的车。 此时,早一步试驾、先累积新技术经验的人,便可能取得优势。 对晶圆制造来说,FinFET从研究、组件设计到制程集成,需要长时间验证;及早投入能让业者在客户大量采用前,先熟悉新架构的制造特性。
胡正明在柏克莱加州大学领导团队于1999年发展FinFET;2001年至2004年出任台积电首位首席技术官。 柏克莱数据也将他的代表性贡献列为半导体组件可靠性、BSIM晶体管模型与FinFET。 台积电的16纳米FinFET制程于2014年进入风险试产,并规划于2015年开始量产;胡正明任内的技术工作,则是台积电后续先进制程布局的一部分。 台积电董事长暨总裁魏哲家在序文中,将胡正明的贡献分成三个层面:可靠性研究让业界能评估组件长期运作状况;BSIM模型成为芯片设计者与制造者之间的共同语言;FinFET则以三维结构改善闸极对电流的控制,延续晶体管微缩。
魏哲家指出,自己在台积电亲眼见证这些研究从学术成果走进制造现场,成为产业实际使用的技术。 激烈竞争之下,半导体业仍有合作 胡正明也提醒,半导体产业并非只有竞争。 相较于药品专利通常保护明确的分子结构,半导体专利往往能通过不同设计或制程取得相近效果,各公司因而存在交互授权与技术交流。 他回忆,国际业界曾共同讨论未来制程节点与技术瓶颈;面对个别公司难以独力解决的问题,业者会在不涉及价格与产品规格的前提下共同讨论科学。 技术与市场也相互推动。 胡正明将半导体发展形容为一个飞轮:芯片性能提升、功耗降低,带动新的应用与市场,再促使更多资源投入下一代技术。 从计算机、个人电脑、互联网、手机到AI,都是这类循环的结果。
他看好台湾在数字世界基础建设中的角色,但也坦言市场短期过热或降温难以精准预测,长期技术趋势才是他更有信心的部分。 对于美国希望增加在地半导体供应,胡正明认为台湾不必过度排斥。 各国希望降低供应链风险、创建在地产能,是可以理解的方向;若客户因此感到供应更有保障,合作关系反而可能更稳固。 他也回忆,张忠谋在供需紧张时不主张以高价控制市场,而是重视长期客户关系与合理供应。 至于马斯克提出的Terafab,胡正明认为芯片制造需要经验,计划仍须与有经验的业者合作。 若是按市场价格采购芯片,合作相对直接;若要求台积电移转制程技术、协助创建IDM模式,则未必是台积电有吸引力的商业模式。
他以美苏太空竞赛为例,指出与其一开始追求难以企及的远目标,不如先完成能做的事。 这也呼应书名《拿出办法来》:面对技术瓶颈,找到可运行的解方,再一步步累积能力。