“九命怪貓”黃崇仁

創(chuàng)辦力晶之前,黃崇仁創(chuàng)辦的力捷電腦股份有限公司,靠著研發(fā)打印機(jī)和掃描儀曾大賺一筆,這位棄醫(yī)從商的“門外漢”對(duì)市場(chǎng)異常敏銳的嗅覺讓他找到了第一座金礦——為蘋果代工。

當(dāng)時(shí)市面上掃描儀幾乎全是黑白產(chǎn)品,黃崇仁卻快人一步推出彩色掃描機(jī)。由于這種對(duì)新技術(shù)的投入,力捷在1996年取得了蘋果電腦授權(quán)并為其制造MacClone系列相容電腦,此后力捷逐漸轉(zhuǎn)型為電腦制造廠商并成功上市,黃崇仁一夜暴富,這期間除了結(jié)識(shí)喬布斯,黃崇仁還為力晶建立做好了充足準(zhǔn)備。

1994年,黃崇仁創(chuàng)辦的力晶半導(dǎo)體以DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器,目前最常見的系統(tǒng)內(nèi)存)殺入行業(yè)。正值DRAM行業(yè)的黃金時(shí)期,依靠從日本三菱電機(jī)獲得的技術(shù)授權(quán),力晶開始籌建DRAM生產(chǎn)線,并先后蓋下1座8英寸晶圓廠和2座12英寸晶元廠,購(gòu)入了旺宏12英寸晶圓廠,并與瑞薩電子達(dá)成AG-AND快閃記憶體技術(shù)授權(quán)協(xié)議。

技術(shù)授權(quán)方式,是臺(tái)灣當(dāng)時(shí)發(fā)展DRAM的主流模式。獲得技術(shù)授權(quán)的廠商能夠快速將技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品并占領(lǐng)市場(chǎng),協(xié)同上下游產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步研發(fā)更先進(jìn)產(chǎn)品。

憑借這些技術(shù)授權(quán),力晶一年獲利2000億新臺(tái)幣,甚至一度超過(guò)臺(tái)積電和聯(lián)電,黃崇仁的財(cái)富也隨之節(jié)節(jié)高升,最高峰的2005年,他的身價(jià)達(dá)到36．84億新臺(tái)幣,排名全臺(tái)富豪28名,但此時(shí),DRAM代工廠的好日子也即將到頭。

2008年,伴隨金融危機(jī)影響,DRAM周期性價(jià)格暴跌,加之三星代表的韓國(guó)存儲(chǔ)廠商砸下重金血洗存儲(chǔ)市場(chǎng),臺(tái)灣地區(qū)的DRAM廠商遭受巨額虧損。

2012年12月,力晶股價(jià)暴跌到0．29元新臺(tái)幣,按照相關(guān)規(guī)定,力晶面臨退市,黃崇仁背上1200億新臺(tái)幣債務(wù),股民們拉起橫幅站在黃崇仁家門口,“炒股賺錢,坑殺散戶”,28萬(wàn)股民因此咒罵力晶。

這是當(dāng)時(shí)眾多DRAM廠商的一個(gè)縮影,在市場(chǎng)暴跌和對(duì)手資本入侵面前,無(wú)力承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的中小廠商紛紛倒閉,一些大型DRAM廠商開始艱難轉(zhuǎn)型,例如當(dāng)時(shí)南亞科技、華邦轉(zhuǎn)型為利基型DRAM(用于液晶電視、數(shù)字機(jī)頂盒等消費(fèi)型電子產(chǎn)品),茂德轉(zhuǎn)型為IC設(shè)計(jì)公司,而力晶也開始從DRAM轉(zhuǎn)型為晶圓代工。

但正是在這一時(shí)期,力晶抓住了三個(gè)重要機(jī)會(huì),并且在八年后成功“復(fù)活”。

首先是美光科技以25億美元收購(gòu)日本芯片廠商爾必達(dá)。由于當(dāng)時(shí)力晶曾與爾必達(dá)成立瑞晶電子,根據(jù)協(xié)議,美光在收購(gòu)爾必達(dá)同時(shí),還要以3．34億美元收購(gòu)力晶科技所持的24%瑞晶電子股份,力晶也由此拿下了美光當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的25納米技術(shù)記憶體的技術(shù)專利授權(quán),讓其有了活下去的資本。

一位力晶內(nèi)部工程師回憶道:“力晶早在美光并購(gòu)爾必達(dá)前,就買下爾必達(dá)‘半套’技術(shù),內(nèi)部基于此技術(shù)繼續(xù)開發(fā)。”這為力晶之后開發(fā)被稱為“窮人的5納米”的3D WoW技術(shù)做好了準(zhǔn)備。

第二是蘋果的驅(qū)動(dòng)IC訂單。力晶下市欠下巨額債務(wù)時(shí),所有人都不看好力晶,但蘋果iPhone 4、iPhone 5推出時(shí),大家才發(fā)現(xiàn),其驅(qū)動(dòng)IC都采用了力晶的產(chǎn)品,這些訂單既讓力晶賺到錢繼續(xù)還債,也拯救了其糟糕的口碑。

2014年,力晶成為iPhone 6 LCD驅(qū)動(dòng)IC生產(chǎn)線之一,總銷量達(dá)2．5億部的iPhone 6系列不但讓蘋果股價(jià)迅速抬升,也成為力晶從負(fù)債千億到大賺百億的關(guān)鍵,黃崇仁提到:“當(dāng)銀行懷疑力晶是否有辦法從DRAM公司轉(zhuǎn)到晶元代工公司的時(shí)候,蘋果讓他們知道力晶的實(shí)力,因?yàn)樘O果是最最嚴(yán)苛的�！�

第三個(gè)機(jī)會(huì)是2018年的MOSFET大缺貨。MOSFET是最基礎(chǔ)的電子器件,憑借高頻、電壓驅(qū)動(dòng)、抗擊穿性好等特點(diǎn),應(yīng)用于電源、變頻器、CPU及顯卡、通訊、汽車電子等眾多領(lǐng)域。精明的黃崇仁敏銳捕捉到了市場(chǎng)變化,并讓力積電擴(kuò)產(chǎn)了5萬(wàn)片,把MOSFET的產(chǎn)能全部吃下,力晶再次大賺一筆。

從2012年到2020年,黃崇仁用8年時(shí)間還掉了1200億新臺(tái)幣負(fù)債,也成為中國(guó)臺(tái)灣唯一一家下市之后重新上市的半導(dǎo)體公司,命硬的他也因此被外界稱為“九命怪貓”。

2019年,力晶科技將晶圓廠及相關(guān)資產(chǎn)讓與力晶積成電子(力積電),黃崇仁完成力晶“重生”,到2020年重新上市時(shí),其開盤股價(jià)暴漲170%,上市當(dāng)天股價(jià)一度達(dá)到84元新臺(tái)幣,28萬(wàn)股民解套。

轉(zhuǎn)型:“窮人的5納米”

與臺(tái)積電、聯(lián)電等晶圓代工廠不同,力積電從DRAM轉(zhuǎn)做晶圓代工可謂是“半路出家”,其技術(shù)實(shí)力并不出眾,不但工廠沒有對(duì)手多,晶元制程技術(shù)也沒有對(duì)手那樣先進(jìn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì),臺(tái)積電在中國(guó)臺(tái)灣設(shè)有3座12英寸超大晶圓廠、4座8英寸晶圓廠和1座6英寸晶圓廠,南京1座12英寸晶圓廠以及美國(guó)2座8英寸晶圓廠,月產(chǎn)能100萬(wàn)片,聯(lián)電則有12座晶圓廠,月產(chǎn)能75萬(wàn)片,而力積電則只有2座8英寸及3座12英寸晶圓廠,月產(chǎn)能20萬(wàn)片,實(shí)力上和前兩位相差很大。

從制程來(lái)看,力積電也不敵臺(tái)積電甚至聯(lián)電。前者的先進(jìn)制程技術(shù)將目標(biāo)放在14納米、10納米、7納米、5納米甚至更先進(jìn),聯(lián)電則以25納米作為其晶元代工重點(diǎn),并和三星結(jié)盟成為其OLED驅(qū)動(dòng)代工廠,而力積電則集中在90到40納米制程之間,這種情況之下,力積電究竟如何能夠?qū)崿F(xiàn)高速增長(zhǎng)并坐到了臺(tái)灣半導(dǎo)體第三的寶座?

黃崇仁曾在公開場(chǎng)合提到他“反摩爾定律”的觀點(diǎn),在他看來(lái)隨著芯片領(lǐng)域制程越來(lái)越先進(jìn),芯片設(shè)計(jì)會(huì)愈發(fā)困難,從投入產(chǎn)出來(lái)說(shuō),巨額資金能否換來(lái)巨額回報(bào)存在疑問(wèn),其中巨大風(fēng)險(xiǎn)顯而易見,而這種風(fēng)險(xiǎn)對(duì)承受能力低的企業(yè)來(lái)說(shuō)很可能是致命的。

(研發(fā)成本和收益關(guān)系預(yù)測(cè),數(shù)據(jù)來(lái)自IC Insight)

摩爾定律指出,在過(guò)去,價(jià)格不變的情況下,集成電路上可容納的元器件數(shù)目大約每隔18個(gè)月增加一倍,性能也會(huì)提升一倍,這意味著晶片制程每隔1-2年就會(huì)進(jìn)步一次,而相關(guān)產(chǎn)業(yè)自1965年摩爾定律提出之后的二十多年時(shí)間里,也始終遵循這一規(guī)律向前。

但到1999年,摩爾定律遇到了第一次危機(jī)——漏電。

當(dāng)時(shí),由于晶片內(nèi)的晶體管增加,芯片內(nèi)部柵極不斷被擠壓,當(dāng)柵極長(zhǎng)度低于20納米時(shí),芯片出現(xiàn)電流失控,源極的電流穿透柵極,直接打到漏極,發(fā)生漏電,此時(shí)芯片發(fā)熱量急劇上升,便直接報(bào)廢。

漏電問(wèn)題難以解決,摩爾定律開始受到一些人的質(zhì)疑,但隨著胡正明博士提出FinFET解決方案之后,質(zhì)疑慢慢消失。在傳統(tǒng)晶體管結(jié)構(gòu)中,控制電流通過(guò)的閘門,只能在閘門的一側(cè)控制電路的接通與斷開,屬于平面的架構(gòu),而FinFET架構(gòu)中,閘門呈類似魚鰭的叉狀3D架構(gòu),可于電路的兩側(cè)控制電路的接通與斷開,這種設(shè)計(jì)可以大幅改善電路控制并減少漏電,也被稱為鰭片結(jié)構(gòu)。

鰭片結(jié)構(gòu)在理論上解決了漏電問(wèn)題,但實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度極高,畢竟晶體管的體積都是以納米計(jì)算,在這種精度上改變形狀難度可想而知。所以更先進(jìn)制程需要的前期投入巨大,黃崇仁曾推算過(guò),建造12寸晶圓廠,生產(chǎn)28納米產(chǎn)品,耗費(fèi)資金約36億美金,但到了7納米時(shí)代,晶圓廠投入動(dòng)輒就要200億美金起。

更大的風(fēng)險(xiǎn)還在后面,由于新工藝的開發(fā)并非建立在前一代工藝良率穩(wěn)定的基礎(chǔ)上,因此對(duì)芯片半研發(fā)來(lái)說(shuō),科學(xué)家一直都在挑戰(zhàn)制程極限,這也是英特爾、高通等芯片大廠在公布技術(shù)路線圖時(shí)往往出現(xiàn)同時(shí)研發(fā)多個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)的情況,因?yàn)楹芸赡芑�了很多錢之后,做出來(lái)的概率依然很低。

這種情況下,過(guò)去業(yè)界習(xí)慣于用功耗、性能和面積等方式去評(píng)估芯片的方式開始發(fā)生轉(zhuǎn)變,價(jià)格、能耗比、成熟度、良率等指標(biāo)開始成為一些廠商關(guān)注的重點(diǎn)。

事實(shí)上,除了我們每天使用的手機(jī)和電腦芯片對(duì)于先進(jìn)制程有更高要求之外,目前大部分智能應(yīng)用場(chǎng)景所需的芯片可能連28納米工藝都用不到,但背后依然有廣闊市場(chǎng)空間,這就為那些不追求最頂尖技術(shù)的半導(dǎo)體公司打開了另一條路。

(大部分智能場(chǎng)景所需芯片連28納米工藝都用不到,資料來(lái)自德勤)

力積電正是“追求市場(chǎng)占有率,而非最先進(jìn)技術(shù)”的半導(dǎo)體公司之一。盡管在芯片制程上落后于臺(tái)積電和聯(lián)電一大截,但黃崇仁還是通過(guò)技術(shù)上的積累為力積電找到了突破口。

其一便是邏輯與DRAM晶元堆疊技術(shù)3D WoW(3D Wafer on Wafer)。力積電與愛普合作研發(fā),通過(guò)將臺(tái)積電生產(chǎn)的55納米CPU和自家38納米DRAM經(jīng)愛普公司異質(zhì)整合之后,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)超先進(jìn)制程的效能與速度,相比英偉達(dá)16納米處理器多出9倍效能的速度,相比AMD 7納米芯片還多出6倍運(yùn)算速度,但卻比先進(jìn)制程芯片價(jià)格更低,因此也被稱為“窮人的5納米”。

3D WoW技術(shù)正是基于力積電在DRAM時(shí)代的寶貴經(jīng)驗(yàn)開發(fā)而成,黃崇仁曾說(shuō)過(guò),DRAM和邏輯分開大家都會(huì)做,但疊在一起卻只有愛普和力晶兩家會(huì)做,這項(xiàng)技術(shù)不但會(huì)讓芯片速度變得很快,而且“是面向下個(gè)世代的技術(shù)”,事實(shí)上,類似技術(shù)也是蘋果、谷歌等廠商關(guān)注的焦點(diǎn)。

去年蘋果推出的M1芯片,其核心理念芯片是將移動(dòng)處理器上的DRAM內(nèi)存堆疊在AP(應(yīng)用處理器)上的設(shè)計(jì)方法,通過(guò)這種方式不但減小了芯片面積、降低傳輸延遲和發(fā)熱,還能為“統(tǒng)一內(nèi)存架構(gòu)”提升運(yùn)行速度,也因此成為蘋果從X86轉(zhuǎn)為ARM架構(gòu)最關(guān)鍵的改變。

其二,力積電還有一個(gè)降低成本占領(lǐng)市場(chǎng)的武器,那便是利用鋁制程來(lái)做芯片。相較于其他晶元代工廠利用銅制程來(lái)制作芯片,鋁制程晶圓片的成本進(jìn)一步降低,這也是力晶過(guò)去在DRAM領(lǐng)域積累下來(lái)的技術(shù),成為力積電占領(lǐng)市場(chǎng),提升毛利率的關(guān)鍵。

力積電財(cái)報(bào)顯示,從2019到2020年,其毛利率從7%提升到了25%,這其中就離不開其3D WoW以及鋁制程技術(shù)的投入�？梢哉f(shuō)盡管力積電在先進(jìn)制程領(lǐng)域追趕不上臺(tái)積電和聯(lián)電等廠商,但其能夠抓住市場(chǎng)機(jī)會(huì)并針對(duì)性推出產(chǎn)品,以低價(jià)格高毛利獲得利潤(rùn),這是力積電能夠成功上位的關(guān)鍵所在。