臺灣晶圓代工雙雄 臺積電與聯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--聯電。聯電創立于 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后進入工研院。工研院于 1980 年出資成立聯電后，于 1981 年起轉任聯電副總經理、隔年轉任總經理。

　　讓我們再看一次──聯電是創立于 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電董事長。

　　1986 年、張忠謀創辦了臺積電，并身兼工研院、聯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、開發自家處理器與記憶體產品的聯電，臺積電專攻晶圓代工。

　　這在當時完全是一個創舉、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提出晶圓代工的想法，卻未獲回應，結果張忠謀在擔任聯電董事長的情況下，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電董事長，直到1991年曹興誠才成功聯合其他董事以競業迴避為由，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，也成了聯電的借鑒。1995 年聯電放棄經營自有品牌，轉型為純專業晶圓代工廠。

　　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，二來了掌握客戶穩定的需求、能直接承接這幾家IC設計公司的單。

　　故曹興誠發展出所謂的「聯電模式」，與美國、加拿大等地的 11 家 IC 設計公司合資成立聯誠、聯瑞、聯嘉晶圓代工公司。

　　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電代工，使得聯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，聯電又將旗下的IC設計部門分出去成立公司，包括現在的聯發科技、聯詠科技、聯陽半導體、智原科技等公司。

　　再來是設備未統一化的問題──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機密被盜取、更能充分發揮產線產能。

　　不過真正讓曹興誠砸掉整個宏圖霸業、從此聯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 年聯電與IBM的合作失敗。

　　我們在前述中提到，聯電的每個晶圓廠都是獨立的公司，「聯瑞」就是當時聯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，聯電總經理方以充滿企圖心的口吻表示：「聯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瑞廠房。

　　火災不僅毀掉了百億廠房，也讓聯瑞原本可以為聯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，是歷史上臺灣企業火災損失最嚴重的一次，也重創了產險業者、賠了 100 多億，才讓科技廠房與產險業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，只要晚別人一步將技術研發出來、就是晚一步量產將價格壓低，可以說時間就是競爭力。在聯瑞被燒掉的那時刻，幾乎了確定聯電再也無法追上臺積電。

　　2000年與IBM的合作，對聯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、自行研發銅制程技術;聯電則選擇向 IBM 買下技術合作開發。

　　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，客戶訂單營業額將近 55 億元，聯電則約為 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 執行長兼總裁黃仁勛說：「0.13 微米改造了臺積電。」

　　現在的聯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，因此下一個決勝節點會是16/14納米制程。

　　聯電在 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難度越大，聯電無法累積足夠的自有資本，形成研發的正向循環，未來將以共同技術開發、授權及策略聯盟的方式來彌補技術上的缺口。