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蒋尚义忆台积电往事(下)

2022-08-18 13:38
帮宁工作室
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作者 | Douglas Fairbairn

编译 | 杨玉科编辑 | Jane出品 | 帮宁工作室(gbngzs)

▍谈张忠谋的工作秘诀

张忠谋亲自找您了吗?

(笑)那时候我根本就不认识他。当时张忠谋是(台积电)董事长,还有一位总经理Dr. F. C. Tseng,我不是很了解他。

我不太认识他(张忠谋),只在会议上见过他几次,仅此而已。后来有一天下午,我下班回来,当时是这里(美国西部)时间下午5点,台湾时间早上8点。我刚下班回家,就接到一个人打来的电话。

有趣的是,我和他不算认识。他说,我们有一个研发副总裁的空缺,你来和我们一起工作吧,你的工资是……你的职责是……还有签约奖金。

我不需要面试,这算是一份offer。

他告诉您要做什么吗?他们想让您做什么?

研发副总裁。是的,就这么直截了当。

当时台积电创办几年了?这是1997年的事吧?

1996年。

台积电是哪一年创办的?

1987年。

所以,当时台积电10岁了。

是的。我接到那个电话后,回复说,哦,不了,非常感谢,但我从没想过要去中国台湾。那是1996年,当时我50岁,我认为台积电是一家非常小的公司,可能不太稳定。当然,我还要还贷款,还要支付孩子们的学费。

如果我接受了台积电的工作,如果发生了什么意料之外的事情,我将面临很难快速找到工作的现实。所以我说,谢谢,我的孩子们都在加州长大,所以……我的第一反应是拒绝。后来,我们聊了半年时间,我最终决定加入台积电。

做这样的决定,您和家人都要搬到中国台湾吗,还是等孩子们更大一些?

这些年来,我一直独自一人在中国台湾。

天哪!

我的家人一直在美国加州。是的。

您搬到台湾时,孩子们多大?

事实上,我最小的孩子刚刚升入大学。当我搬到中国台湾时,我的女儿刚高中毕业,她被斯坦福大学录取了,所以他们算是长大了。

最后一点,从更现实的角度来看,很不幸的是,这份工作就是这样,而我又是一个为了乐趣而工作的人。有人为了衣食而工作,对吧?你必须考虑到现实的部分,这份工作能够作为保障,当时我确实对台积电的工作没有安全感。

是的。

所以,我才没有接受。惠普公司则截然不同,它有很好的工作保障。最后,您知道,那个人联系我,他告诉我,我的签约奖金是台积电的股份。

哦,股份。

是的,免费给我的。有一天他问我,你知道台积电的股价是多少吗?我不知道,他就告诉了我。我做了一个简单的计算,这些股票将在我加入公司的那一天被授予。

没有待权期?

没有。直接给我总数。后来我被说服了。“哦,我没有意识到……”根据台积电的市场股价和他们给我的股份,如果我按照惠普当时给我的工资,我即便在惠普工作到65岁,也没有台积电的股份多。从财务角度看,我真的没有任何风险,所以,我加入了台积电。

哦,是薪水保障。

但是后来,事实上,这些金融报酬越来越值钱。

从您所描述的惠普环境中,更多地以研发为导向,一些项目没有完结等,您来到了一个非常不同的环境。

是的。

除了台积电的新环境,在您离开的时间里,中国台湾也发生了很大变化吧?

是的。

我猜这期间您一定无数次地往返吧,比如探亲或处理其他事情等。1968年您来到美国,什么时候离开的?

从1969到1997年,在美国待了差不多30年。

期间您去过中国台湾很多次吗?

没有多少次,只有几次,大概两到三次。所以,我确实经历了这种逆向文化的冲击。我直接向张忠谋汇报,他对员工期望很高。为他工作几年后,我开始意识到,在台积电的那段期间,我工作时间非常长:通常会在晚上9点或10点回家,因为我没有家人。

没有家人在这里(中国台湾)。

是的。然后我开始意识到,他每天六点回家,他要承担的责任比我多得多。我只负责研发,他负责生产、销售、营销、政府关系、媒体和客户,这些都需要他负责。

为什么他每天6点就可以回家?我开始挖掘他的秘诀。如果他让你做一个报告,他会寄予很高的期望。他希望你告诉他,你所负责领的域最重要的他还不知情的事情,这是他的期望。你大概有30分钟汇报时间。

作为一名工程师,当我输出论文时,我是这样接受训练的:我开始汇报,这是问题,这是我的实践,这是我的解决方法,这是数据,这是我的理解,这是我的结论。

如果你以这种方式向他汇报,那你就有大麻烦了。他对这种方式完全没有耐心,因此,你必须反向操作。你要告诉他,这是结果。他说,哦,然后思考。我的30分钟汇报就已经完成一大半了。他会很有耐心地听你讲细节。

明白了(笑)。

这时候他会对你很好,而且非常非常有耐心,因为他的30分钟汇报已经有结果了,他已经得到想要的信息。

但如果你用另一种方式汇报,5分钟之内他得不到要点,在剩下的25分钟里,你真的会很难。他会把你撕碎,他会责怪你,他会批评这一切,他会撕掉你的文件,让你滚出去(笑)。

您花了多长时间想明白了这个问题?

大概四五年吧,但我和很多同事分享过。

您告诉别人如何配合张忠谋的秘诀了吗?

是的是的,我让这些小麻烦消失了。

▍谈0.25微米、0.18微米研发故事

当您加入台积电时,台积电还不是技术领域的领导者,对吧?当您离开时,全世界都把台积电视为世界上最先进的半导体技术公司,这期间您做了什么?

当我加入台积电时,我们给国际电子器件会议(IEDM)发一篇论文,人们根本都不会去看。他们心里想,台积电发来的,呵呵。

但不同的是,当我离开台积电时,他们是这样说的:“如果这篇论文是台积电的,我们会直接接受它。”

无论它是什么,无论里面写了什么?

是的,这是唯一的区别。不,还有一点,我刚到台积电时,研发部门只有120人,是个很小的团队。

整个公司还是研发部门?

研发部门,只有120人,而且这些人也没什么经验。我的头衔是研发副总裁,但实际上,我就像个项目经理。我深入到所有细节,如何设计晶体管等,所有这些事情。那时候我理解的晶体管设计师,就是当你设计晶体管时,你要决定掺杂杂质分布曲线、氧化层厚度,给出阈值电压,给出最好的性能。

当他设计晶体管时,他只会随机选取一个点。“哦,好的。这符合我的所有要求。”他从不检核附近的点,因为你只能有一个工艺窗口。“如果这个点可行,可是如果你偏离了一点,就跌入悬崖,那么你就不应该选择那个点。”这只是一个例子,他们没有足够的经验。

我记得我7月6日加入台积电,不分昼夜地工作,包括每个周末,周六和周日。我住在离办公室几百米远的新竹科技园宿舍里,我很少离开科技园,除非去剪个头发,买些杂货。白天、晚上、周末、假期,我都在工作。我第一次和朋友去远足是10月25日,那是一个法定节假日。所以,三个半月里,我每天都在工作。

当时我们正在开发0.25微米技术,这项技术开发期间,他们更换了4位研发副总裁,我是第4位。他们换了3个项目经理,我是最后一个解决它的。我们确定了5个需要解决的主要技术问题。老实说,我确实利用我已经学到的一些知识来帮助解决一些技术问题。

是您在惠普的知识积累,还是?

是的,我在惠普学习到的(知识)。但我没有偷公司的任何文件,那是我的经历,我了解这些。

您的下属,他们也在这个时间工作吗?

大部分是。

每个人?

差不多。有一天晚上,我一个人在加班,我记得是一个周五晚上,大概凌晨1点半,我的电话响了。我不敢相信有人会在凌晨1点半给我打电话,但我还是决定接电话。是我妻子从美国打来的,当时我还在工作,她非常惊讶。

她想确认下您是否很乖,是吧(笑)?

我回家后。好吧,她人很好。回家后,我的电话录音收到了一条质问的留言:“凌晨1:30,你在哪儿?”

她认为您去参加派对了?

是的。我很幸运接到了电话,要知道那时候没有像现在这样的手机。如果我碰巧去了洗手间,或者开车回家,我就接不到那个电话。

那您就错过这个电话了。

是的。错过电话,我就没法解释了。

到0.25微米时,出现了停滞,听起来好像有麻烦了。

是的。我们发布了0.25微米技术,但不是那么完美,仍然有很多各种各样的问题。但我们努力应对挑战,最终我们还是把它发行了,直到下一代0.18微米,我们遇到了一些有趣的问题。

在金属互连中,有金属,有电解质,你用电解质隔离金属线。以前,所有的电解质都是二氧化硅,它是很好的绝缘体。人们开始意识到,想要减小电容,所以我必须减小K值。

需要低K值。

对。那时候,低K值已经开始被人看好。第一代低K值材料叫FSG,他们在二氧化硅中加入一些氟,K值会下降一点,所以,我们将FSG应用于0.25微米。

研究0.18微米时,有人想出了一个聪明的主意。我们制作与FSG非常相似的东西,但使用旋涂技术,不需要经过化学气相沉积。旋涂技术有两个优点:一是成本较低,如果他们把二氧化硅溶解在某种溶剂中,你就可以旋涂,这样更便宜。然后,烘烤它,在二氧化硅中蒸发这些溶剂,二氧化硅会留在晶圆上。

另一个优点是它表面更平。他们从旋涂玻璃中提取了这种新材料,叫做HSQ。我们测试了它,一切都很好。所以,我们用HSQ代替FSG,这是伟大的。我们必须做一些可靠性鉴定。

是的,当然。

生产通过了所有的标准。但当产量非常大的时候,我们开始遇到可靠性问题。在已经量产之后,我们在最后一刻发现了这个问题。到圣诞节时,我们马上把FSG切换了回去,所以,我们又不分昼夜地工作。圣诞节、新年和春节都没有休息。

我们一路努力,承受着巨大压力,终于成功了。它出来了,虽然有点晚,但很好。后来,我们发现德州仪器也有同样的经历,他们也曾使用HSQ,研发没问题,但当生产出问题后,就像我们有问题一样。

所以,我们并不孤单。这就是0.18微米的故事。

HSQ有什么问题?为什么在量产中失败了?

我认为这种旋涂材料,它的应力会不同。如果你在晶圆上进行化学气相沉积,确实会有应力问题,因为要高温下沉积,而你想要在低温下沉积,硅和氧化物,它们的热膨胀系数有些不同,所以会有一些应力。

但时间长了后,人们已经学会如何管控它。旋涂有一个不同的特性,不是温差,当加热到一个比CVD氧化物更低的温度,它会把溶剂赶走。但这种材料会以不同方式收缩,所以,之后也会有一些可靠性问题。

这样,您们又换回了FSG?

FSG是一种化学气相沉积氟掺杂玻璃。虽然我们又晚了,但我们解决了问题。正因为如此,我们的下一代非常幸运,我指的是0.15微米节点。很多其他公司都没有,但这并不重要。当我们开始0.13微米技术时,人们开始把铝换成铜。

IBM是铜金属的领头羊,他们拥有最悠久的铜技术发展史,在铜上研究了十多年。台积电在铜方面没有任何经验,当我们决定使用铜的时候,铜是一个故事,低K值材料是另一个故事。

IBM认为,低K值材料是一种叫做SILK的旋涂材料。IBM有一个研究联盟,有几家公司加入了这个联盟,比如三星、ST Micro、联华电子等,但我们没有加入这个联盟。他们都使用低K值的旋涂材料,但我们决定使用CVD,Applied Materials公司制造的一种新的化学气相沉积技术,它们被称为黑钻石。

我们选择黑钻的原因很简单,因为0.18微米技术已经遭遇过旋涂的折磨,我不会再碰旋涂技术了。但他们没有经历这些,所以,我们非常非常幸运。由于IBM的失败,台积电成为世界上第一家,能够用铜和低K值材料运输制造晶圆的公司。

(他们失败)是因为旋涂技术?

是的。后来,他们发现了可靠性问题。

您从0.25微米开始,然后是0.18微米、0.15微米、0.13微米技术?

是的。

▍谈台积电转折点

您改变了台积电的文化吗?您有引进新人吗?是什么让台积电走上了一条不同的轨道?

0.13微米实际是台积电非常重要的节点,因为我们是世界上第一家提供铜和低K值材料制造晶圆的公司。我记得我当时说,哇,这家公司做到了。从那时起,人们开始注意到台积电。这可以说是台积电的一个转折点。

有一件事,您知道半导体制造技术协会(Sematech)吗?

知道。

台积电是这个协会的成员之一。在这个协会,我是台积电的董事代表。所有董事成员都来自德州仪器,来自IBM、英特尔、摩托罗拉、美国国家半导体、惠普等。他们都是我们的顾客。

他们派去Sematech的董事会成员,恰好也是供应链负责人。他们是我的主要客户,但在Sematech董事会,我们可以坐在一起,平等地讨论问题,一点不像我的甲方。因此,在这个平台上,我们能够——有时,我们能够更自由地交换一些信息。

有一次,在一次晚宴上,他们问我,“我们要花两年时间来培养一代新技术,你们为什么能在一年或一年半时间里完成?”“是否有客户向你们转让技术?”我告诉他,“绝对没有。”看他说话的方式,我想他可能暗示我们从客户那里偷技术。

我说,我来告诉你为什么?当我们开发一个节点时,基本会有一些学习周期:首先,进行一些模拟,接着有了一些想法,然后用晶片来验证。所以,根据模拟运行一组晶圆,会有一些分离。

晶圆经过晶圆厂出来,你测量它们、分析它们、试着改进,然后再运行一次。再来一次,再运行。所以,这是一个学习循环。那时大约需要6个学习周期,才能完成一代技术更新。当然,也有一些短的循环,而不是只有一个。

我说,我在晶圆厂研发晶圆比你快得多,因为我的研发工程师工作3班,而你只工作一班。你的研发晶圆一天运转8小时,我们一天24小时。所以,我的晶圆比你快3倍,即使你比我聪明两倍,我仍然可以打赢你。

这就是大家说的,更快的学习周期吧?

更快的学习周期。其实说三比一有点夸张,因为通常夜班不是很高效,只是这个理念。但我知道,台积电研发晶圆确实比惠普快得多,惠普并不是一个很好的标杆。

然后他们问我,你怎么能让研发工程师上夜班?我和他们开玩笑说,我可以和你们分享我认为的真正原因,我告诉他们,在中国台湾,我们都要服兵役。当你服兵役时,尤其是在接受基础训练时,你要为保障负责。

站好岗。

是的,站岗。凌晨2点-3点可能就轮到我了,而战友会在1点45分叫醒我。然后我起床,换衣服,戴头盔,拿步枪,2点过去,2点45分叫醒另一个人。所有工程师都经历过。我告诉他,现在轮到你了,不要抱怨。

很有趣的是,摩托罗拉的董事会成员,他的名字叫比尔·沃克,我不知道您是否认识他?

我不认识他。

他是个大块头。我后来才知道,他曾经是海军陆战队员。因为他是我的大客户之一,我通常一年去看望他一次。

我和销售经理一起去到他的办公室,他和一个供应链经理,我们4个人坐了下来。通常,比尔会给我们上一堂课,告诉我们做错了什么,我们的行为有多糟糕。我会做笔记。会议将持续一小时。

下一次我去看他,他们带我去了另一个房间,我觉得有点不一样。当他们打开门的时候,大约有20个人围在桌子周围。他负责摩托罗拉半导体的研发和制造,他说,“他们是我的研发团队和世界各地的杰出经理,我把他们召集到一起,我要你把同样的故事讲给他们听。”

(大家笑了)这就是我一直告诉他们的,但他们不听。

大家为什么要笑呢?

真正的答案是,老实说,我只是和你分享,我认为是文化。亚洲人更饥渴,因为生活更艰苦。所以,对我们来说,赚钱更重要。人们愿意牺牲自己的隐私,用私人生活来换取经济上的安全。

您就是这么做的,您搬到台湾,没有带妻子和家人?

是的,就是为了谋生。

▍谈台积电成为领导者的原因

一天工作22个小时。

我坚信这是台积电成功的重要原因之一,它的文化。如果设备停下来,因为设备折旧成本太高,就想让设备24小时运转。在美国,如果设备坏了,要等到第二天早上,人们8点来上班,可能9点去修。

但如果在凌晨两点,我们打一个电话给设备工程师,“你马上来。”他不会抱怨,他的妻子也不会抱怨。事情就是这样的。这起到很大作用。

有一次经历让我非常震惊,这是一个有趣的故事。1999年,台积电试图在俄勒冈州建立一个名为WaferTech的晶圆厂,这里运营很糟糕,远远落后于台积电晶圆厂。

这给他们带来各种各样的问题。有一天早上,负责制造的副总裁,他拿着20人的名单,一个接一个地把他们叫到办公室,每人十分钟。早去的人很错愕,因为他们从来没有和这个副总裁谈过。

你知道他要干什么吗?过了一会儿,这些人出来了。“哦,他为什么把你们叫到办公室?”台积电想把他们派到美国WaferTech工作两年。“你们回去申请签证,拿护照,3周后准备好。”从中国台湾去美国。

天哪。从中国台湾调到美国,把那里的人搬过来。

是的。所以,他们调动了20个人,包括工厂经理,包括每个领域,工程领域和制造领域,制造主管,QRA,派出了整个团队,20个人。

每组都有人。

是的。他们就是这么做的。我观察着,3周后,20个人坐同一架飞机去美国,他们住在同一个地方。他们告诉我,每天早上这些人都拼车,他们有10辆车,开车上班回家。他们整改好了那个晶圆厂,在这段时间里。

我很震惊。因为在美国,他们不是这样做的。如果在惠普,如果在法国有委派任务,会有人查看人员库资料,“哦,这可能是一个候选人。”他的领导会试探他的态度。“哦,我们在那里有一份工作,非常有趣,这对公司来说非常重要。”

尝试说服他。

是的。“考虑一下吧?”两周后,“哦,你考虑过吗?嗯,很好。去和你的家人谈谈,看看效果如何。”一个月后,“哦,那里看起来不错,你去那里尝试尝试,然后回来。”一切都在继续。

再后来,“跟你老婆一起去,需要找房子。”直到夏天,你的孩子放假了,你6个月后才去那里。在台积电,是3周。

而且还是20个人,他们在俄勒冈待了多久?

两年。我认为有些人没有回来,他们决定留下来。我知道两个例子。一个人回来告诉他的同事,他说,公司想把我送到……他有两个孩子,他说,他真的不知道那里的生活是什么样的,真的不知道两年后还能不能回来。

他有自己的房子,不用抵押贷款,已经付清了。他说,他没时间处理这些事。这是一份签过字的信托契约,请帮我保管好。就在几个月前,台湾发生了一次非常大的地震,大约有两三千人伤亡。他说,你把房子卖了,所有的钱都捐给这个慈善机构。他说,公司希望我这么做,这是更重要的,其他一切都不重要。

另一个例子,晶圆厂经理,我碰巧和他很熟。他回来告诉他的秘书,我们要去美国做两年的工作。他住在台北,平日在新竹租房住。他回到台北的家,他对秘书说,他没有时间处理所有这些事情。他说,请你自行断水、断气、断电,并与房东协商违约金。

因为他要去美国?

他说,他没有时间处理房屋的事情,让他的秘书做这件事。他说,“还有,你已经为我工作了5年,每当你生日、新年、圣诞节的时候,我都想送你一份礼物。当你感到沮丧的时候,你就去吃一顿大餐或者给自己买一份礼物。”

在台湾,我们有一个银行账户,通常是一本小册子,在那个时候,你的签名不重要,用印章。这是我的存折,这是邮票,账户里有几百万台币。

他让他的秘书来处理这件事。同时,她可以去买一顿晚餐什么的,还可以给自己买礼物。是的。当公司想让你做什么事情时,你就去做吧,其他的都不重要,只管去做。这种精神无人能敌,这真的是——在我的脑海中,我非常非常震惊,但台积电后来没有那种精神了。

不再有那种精神了吗?

没有了。老一辈员工有这种承诺,但年轻员工没有,年轻人不再努力工作了。

您知道,台积电取得了巨大的进步,现在是领导者。英特尔一直跌跌撞撞,一直在挣扎,我怀疑这不仅是文化问题,还有更多差异,一定是有一些技术方向或设备选择或英特尔做的事情没有成功,让他们倒退了一段时间,对吧?

是的。在我看来,尤其是研发方面。我的意思是,我们并没有做什么特别的伟大的事情,但我们没有犯什么大错误。

刚开始的时候,联华电子是台积电真正强大的竞争对手,这两家公司就是这样,竞争非常激烈。在0.13微米技术上,联华电子犯了一个错误,我认为英特尔也犯了一些错误。台积电没有做任何伟大的事情,因为台积电没有犯什么大错误。

英特尔拥有两种不同的文化。英特尔决定他们要做所有的事情,然后完全复制,这是他们研发和制造过程中最重要的原则。这对他们来说很好。这意味着,他们在研发中开发了这项技术,使用了这种设备,使用了这种配方。他们每样东西都检查得很彻底。

一切都很好。去制造,永远不会改变它。只要跟着它。不要做任何改变。太棒了。你的风险更低。但问题是,一年后,新设备的效率更高。台积电会适应,英特尔不会。这样一来,台积电的成本就会低于英特尔。因此,台积电试图变得非常灵活,并加以适应。

一个明显的原因是英特尔的系统,他们可以以2万美元一个的价格出售一个晶圆,因为他们的CPU芯片价格非常高。台积电则不能以2万美元的价格出售晶圆,我们只能卖4000美元,我们必须努力削减成本。

还有一件事情,英特尔——我非常尊重英特尔,我认为他们最愿意冒非常高的风险。在每一代技术更迭中,他们都愿意冒险去做一些新的尝试。在许多关键领域,例如,高K值金属、应变工程、FinFET等,一直是英特尔第一个采用它。台积电会在下一代产品中进行调整。

所以,在每一个节点上,英特尔的表现都优于台积电。当我在台积电时,我一直告诉人们,我们落后于英特尔,不要以为你能在英特尔之前发布10纳米的产品,你肯定会说你错了。

首先,台积电的10纳米尺寸更像英特尔的14纳米尺寸,你就叫它10纳米吧。实际上,看看细节,这也许不是一代。台积电的10纳米,就性能而言,落后于英特尔的10纳米,这绝对是事实。

其次,就像我刚才说的,英特尔一直有勇气去适应创新。台积电通常会等到因特尔采用后,等到下一代再采用。

第三,不仅是设计规则,台积电在晶体管性能上也落后。台积电的晶体管性能一直落后于英特尔,这不难理解,因为英特尔唯一的产品是CPU,是由性能驱动的——它们需要性能。

台积电不需要这些。但通常,如果你试图判断谁的技术更好,你会根据性能来判断,你不得不承认英特尔的性能更好。

在台积电的最后几年,我发起了一个倡议,我们叫先进晶体管主导力,我们想在晶体管性能上赶上并击败英特尔。但这个项目失败了,除台积电这个小团体外,没人知道这件事。在我整个职业生涯中,我最大的遗憾之一就是,我们没有赶上英特尔。

在我看来,台积电的技术落后于英特尔。从表面上看,台积电现在能生产5纳米的产品,英特尔还在10纳米。但我认为,英特尔确实在某种程度上犯过错误。现在,我认为英特尔确实有点落后。

您认为英特尔怎么了?

英特尔确实有点落后。但如果你看媒体,看图片,台积电早在3年前就宣称,自己领先于英特尔。但事实并非如此:第一,节点定义不同。第二,英特尔晶体管性能更好。所以,这是我最大的遗憾。在我的职业生涯中,我们没有赶上英特尔。

在那段时间里,台积电成为苹果手机芯片组的唯一供应商?

是的。

您能告诉我台积电和苹果之间的关系吗?那是怎么发展起来的?您在其中扮演了什么角色?

是的,这是关键因素之一。我先从技术方面讲,当苹果第一次接触台积电时,这是一种试水,他们只承诺一种产品,刚尝试过。但后来,完全投入到台积电,跟一种叫做先进封装技术有关。

跟您分享下这段历史。我第一次退休是2006年,张忠谋在2005年第一次退休,他决定2009年重新担任首席执行官。我2006年退休,他回来后打电话给我。

打完电话后不久,我告诉他,我想开始两项计划:一是,先进晶体管领导力。就是我刚刚告诉你的,我们想赶上英特尔。我告诉他,我们一直都在追赶英特尔,而且从未接近过英特尔。他同意了,给了我一些资源。

二是,我想启动一个先进封装技术。他说,你加入台积电太晚了,从第一天开始,我们就讨论了很多关于是否应该做封装的问题。我们决定不做封装,因为这是一个小的技术含量,利润率很低。

我告诉他,不,我指的封装不是那种引线接合,我就叫它先进封装吧。我真的没有更好的名字,现在先进封装是常用术语,每个人都在谈论它。我说,如果你看一下技术地图,在硅片上,我们遵循摩尔定律,进步是如此显著。但如果你看PC板,金属间距是110微米,都快二十年了。

他们在研发上投入很少,他们花更多精力试图削减成本。而硅晶圆的进步整个行业都很满意,使用新开发的硅技术后,取得了进步,封装并不重要。现在我们开始看到,封装在某些情况下成为瓶颈,随着摩尔定律接近极限,我们需要解决这个瓶颈。

例如,英伟达是我们最重要的客户之一。我们有一个GPU驱动器8个DRAM,在GPU和DRAM之间来回发送很多信号。如果留意GPU和DRAM,它们相隔得特别远。

为什么会这么远?因为金属线非常宽。如果离得太近,就无法把这些金属布局起来。正因为如此,如果你——我做了一个模拟,它会消耗30%的速度和60%的能量。

只是这些布线?

对,驾驭这些线条。如果在PC板或基板上使用110微米的金属节距,我可以做到。我可以很容易地,在硅晶圆上使用110纳米。如果用硅片代替PC板,我可以把GPU和DRAM放在一起。

在相同的晶圆上,性能会非常相似。我做了一个模拟,让两代技术受益。但老实说,这只适用于显卡,很少有这样的案例。

是的,我理解的瓶颈在于大量的内存访问和能量。

一部分是因为距离和宽度,一部分是因为标准。因为要驱动这么远的距离,必须设定一个非常宽松的标准。可以把V降低很多,如果你把这些线路放在一起。

我说,封装行业技术远远落后于我们。我们也解决了这个瓶颈,当摩尔定律开始接近它的极限。我们应该着眼于整个系统来解决系统问题,而不是只看晶圆。

张忠谋马上表示认同。他问我需要多少资源?我说,我想增加400名工程师,需要1亿美元的设备。

400名工程师?

400名工程师和1亿美元的设备,他马上就答应了,他就是那种人。第二天,我开始招人。我找了一个叫Doug Yu的人来负责这个项目,他是一个非常优秀的技术专家。一年后,我们开发了这项技术。我只是简单地告诉他,我想把PC板换成硅。

您要把芯片连接到硅基板上?
对,用一个焊料凸点,而不是引线接合,将CPU和DRAMare之间的互连放在硅上。我们甚至不需要使用非常先进的硅技术,我们使用的是三代老技术,而且效果很好。有趣的是,当我们开发制造技术时,我们开始寻找客户。

我告诉英伟达:哦,太棒了,但他们从来没有用过。尽管有一天,他们的代工外包副总裁告诉我,你不知道我们是如何与你合作的?我们与封装公司合作,与OSAT合作。

她说,哦,我不想和你在封装上合作。之后,我开始意识到,对任何客户来说,使用一项全新技术都有高风险,如果不起作用怎么办?整个公司都会倒闭。所以,我们找不到顾客。

我非常努力地让Xilinx使用它,但Xilinx使用它的方式与我的期望相差甚远。我开发技术的方式,我认为可以解决性能瓶颈,而Xilinx只是想把4个模具连接成一个,这样他们就可以把它作为下一代产品出售。

回到英伟达,即使您能证明它的性能优势,但他们还是不想用它?

他们不想使用它有两个原因。

其实他们也想用,但您的利润太高。他们希望您的利润和他们现在的封装人员一样高。

和封装人员一样灵活。是的。他们不愿意和我们合作。而且,这也是一种风险,对他们来说太冒险了。

苹果也采用了这些方法吗?没有,那是第一代。Xilinx曾与台积电合作开发CoWoS,这是第一代先进的封装技术。我只有一个客户Xilinx,他们每个月订50块晶圆,我成了公司里的笑柄。我真的成了一个笑话,当时我的压力太大了,我说——高通是我们最大的客户。

高通呢?

我和高通的一个副总裁谈过,我和他们谈了很多很多次。直到有一次,我和他们的一位副总裁共进晚餐,他很随意地告诉我,他说,如果你想把它卖给我,我只愿意支付每平方毫米一美分,这是我唯一愿意付出的代价。

我说,你怎么不早点告诉我?

他说,你应该知道。我为什么要告诉你?你应该知道这一点。

但是,我不知道。这是一个很好的例子,说明研发部门试图推动一个产品会犯这样的错误。回去后,我就告诉Doug Yu,我说,请去计算下,CoWoS花了我们多少钱?

每平方毫米7美分。这就是我们卖不出去的原因。我说,让我们开发一种一美分的东西,你可以牺牲性能。

我们的第二代产品InFO符合这一标准,并且热销。这个救了我的命。早些时候,为什么台积电无法获得苹果的业务?因为三星为他们提供了一个封装解决方案,在CPU和AP之上,通过线连接DRAM,而台积电做不到这一点。

苹果两个最重要的芯片是调制解调器和AP。调制解调器更多用于通信端,AP更多用于控制端。后来,台积电业绩超过三星,而且,他们与三星的关系非常奇怪。他们也是竞争对手。


他们既是供应商,也是竞争对手。
是的,他们更倾向于使用台积电。以前,他们不能这样做,现在InFO优于他们的封装解决方案,所以他们开始大量投入台积电。

而且,我当时不知道的是,当我第一次提出这个先进封装时,我想到的是解决GPU的性能瓶颈。那时候,我们没有任何CPU客户,所以CPU对我们来说意义不大。但如今,人工智能变得如此流行,人工智能可以充分利用这一点。

是的,完全可以。

先进的封装现在非常流行。另一个原因是,我们当时没有意识到,后来发现我们的普遍看法是,如果你能把两个芯片集成到一个芯片上,合二为一,你就赢了。但我们有了这种先进的封装技术后,我们开始意识到,很多芯片,如果你把它们拆开,芯片变得——它的功能是如此复杂。

有些功能,你不能利用尖端技术,比如模拟部件,保留旧技术会更好,成本更低。先进的包变得越来越流行,这确实是我当时的期望。我们做了一些事情,所有这些——结果超出了最初的预期。

这是个很有趣的故事,您离开了,2009年又回到台积电,直到2015年还是什么时候?

我一直待到2013年。董事长让我继续做他的顾问两年,直到2015年。所以,后来是兼职。

后来您加入了中芯国际? 是的。

当时是什么情况?

去那里主要有两个原因。一个原因是,在我的整个生命中,我都相当被动。通常,我觉得自己是被这种想法驱动——当每个人都说,你应该更努力地学习,这样你就可以上更好的初中,上更好的大学学习,我就是这样想的。在台湾高考时,电子工程名列前茅,所以我学习了电子工程。

2006年我退休,张忠谋让我回去。2009年我又回到台积电。2016年底,中芯国际CEO,正好是我在台积电的老同事,他是一名优秀经理人,就个人而言,我们关系很好,因为我们来自中国的同一个家乡。他父亲和我父亲是朋友,所以我们关系很好。他让我帮他,因为他被指责研发滞后。他的名字叫邱慈云。他做得非常好,在他成为CEO之前,中芯国际一直在亏损。

从他上任第一天起,在很短时间内,他就让公司盈利,每个季度都盈利。但他被指责在研发方面落后,他问我能不能帮他?我告诉他,坦率讲,这很敏感,我觉得帮不上忙,因为我们是竞争者。

我也许能给他帮助,只是间接的。所以,我们想到成为中芯国际的董事会成员。董事会成员每个季度只去一次,只做一些一般性评论。

事情就是这样开始的。一个是朋友,一个只是我自己的想法。我从来没有试图决定自己的道路,我只是顺其自然。


别人让您做什么,您就做什么。

所以,我去了中芯国际。在我做出承诺之前,我专程去告诉张忠谋。我说,他们邀请了我。他说,好的。

但当他们任命新董事时,他们必须召开特别董事会。所以,这个谣言在宣布之前就走漏出去了,在台湾闹出了一个大新闻。我没想到会这样。所以后来,我的形象很差,在此之前,我在中国台湾的形象还不错。这对我影响很大,我没想到会这样。

您一开始是董事会成员,后来加入公司负责研发,或是?

后来,我加入了这家公司,这是个错误。是的,在你的生活中,你会做对一些事,也会做一些愚蠢的事情。这是我做过的蠢事之一。

这是一个不明智的决定,对吧?跟我说说这家公司吧,他们面临的一个挑战是,他们被制裁了,所以他们无法购买最新的研发设备。
是的。他们无法购买10纳米或更低节点的任何设备来实现这项技术。确切地说,他们不能达到7纳米。

当您加入时,您知道这种制裁吗?

制裁发生在我加入3天后。我是(2016年)12月15日加入中芯国际,消息在18日宣布。我是美国公民,这确实让我很困扰,这给我带来了麻烦。当时的管理层对我有很大影响,他们不信任我:因为这家伙不仅是中国台湾人,还是美国公民。

您在那里工作了大约一年,然后又退休了?

是的。

现在您是退休状态吗?

我已经第三次退休了,现在还没有再次工作的计划。这就够了,我76岁了。在即将到来的生日那天,我就76岁了。

您在这里有家吗?我是说,您在哪里……

我在这里(加州)居住。

您也许会回到中国台湾,但您……

我以这里为基地,我所有的家人都在这里。

说说您的孩子吧。

我有一个儿子和一个女儿。儿子从加州大学伯克利分校毕业,学的是生物工程,其实这是一个坑。1990年代,生物工程非常热门,人们认为这是电子工业的未来,但没有发生。

很多孩子因此学习生物工程。他(儿子)在加州大学伯克利分校的同学,还有他,都去了宾夕法尼亚大学攻读硕士学位。他告诉我,他所有同学中,仍在从事生物工程的可能不到20%,因为没有合适的工作。所以现在,他在湾区一家设备公司工作,与生物工程无关。

您女儿呢?

我女儿是一名医生,她在圣地亚哥定居,她喜欢圣地亚哥。她小时候是体操运动员,12岁时进入美国国家队。美国国家队有一个标准,必须年满12岁。例如,他们通常在5月挑选国家队成员,所以标准是在年底前将满12岁。她的生日是12月27日。

那时候她只有11岁……

是的。如果那一年没有奥运会,美国每年都会举办一个体育节,这是对奥运会的一种替代。她去了体育节,被认为是整个比赛中最年轻的成员,尽管她的表现不是很好,但相对来说,她因为是最年轻的成员而获得很多电视曝光。

她14岁退役。在国家队待了3年,有一天,她告诉我们,她想退役。

“你确定要退役吗?”

“是的。”

“好吧,你告诉教练。”

她的教练说,“嗯,也许可以休息一两个月,如果你喜欢,你仍然可以回到健身房打任何你想打的比赛。”

两个月后,她说,“教练,我还是想离开。”教练就向他们的组织,美国体操联合会之类的汇报。他们给她写了一封信,给她很多鼓励,“在你这个年纪,你已经有了很多成就,但你要走得更远。”一封非常非常温暖的信。

她哭了。那时她还是个优等生,她的成绩从不低于A。高中毕业时,她参加了五次SAT考试。

那些都是预考。

AP测试她获得800分,她被斯坦福大学提前录取了,她只申请了这一所学校。

她在斯坦福大学本科读的医学学位吗?

她后来去了华盛顿大学。现在她在圣地亚哥执业,15个月前才当上妈妈。

现在她有了个小宝宝。

是的。我上个月刚去看我的外孙。我告诉过您,我要去外地旅行,这就是原因。


我们聊了3个小时左右,您觉得我们错过了什么重要的事吗?您有什么想告诉我们的吗?

是的,有件事,您确定还有时间吗?

当然。 我可以和你们分享的是这个行业,我们现在做12英寸晶圆,本来应该是18英寸。

我们已经被困在12英寸的位置很久了。

是的。本应该是450毫米口径的,这个项目在2013年非常热门,英特尔主导。我记得6英寸由IBM驱动,8英寸和12英寸由英特尔驱动,英特尔想再次达到18英寸。他们推广了这个想法。

对于更大的晶圆,人们说这是因为生产力。这并不完全正确,这更像是一场游戏。这是一个大公司占小公司便宜的游戏。很明显,情况就是这样。

为什么?现在,如果你想要变成18英寸,首先要改变的是设备供应商,所有新设备都要改成18英寸。他们不会在12英寸上制造最先进的技术,那些不需要18英寸的小规模企业选手就会自动出局。第二点,它们规模小,不需要这么大的体积,同时他们也负担不起。所以,这是一个大家伙挤掉一个小家伙的游戏。这是选择大晶圆的首要原因。

因此,这次由英特尔发起。实际上,英特尔非常努力地让台积电和三星联合起来。英特尔已经开始花费几十亿美元来准备450毫米晶圆,而台积电,因为过去非常积极地推广12英寸晶圆,而且效果很好,台积电开始变得非常积极。

我记得,在一次投资者会议上,张忠谋亲自给出了台积电450毫米的路线图。突然之间,因为之前只有英特尔在说,现在台积电也加入了。三星一直保持沉默,他们没有答应,但也没有拒绝,他们只是安静地保持着沉默。

现在,有两个开始跟进。突然之间,450毫米晶圆行业变得非常热门。2013年的一天,我想大概是3月,我去了张忠谋的办公室。我说,我不认为我们应该推广这些450毫米的晶圆。

为什么?他问。

我说,过去,我们的竞争对手是联华电子、中芯国际,他们的规模比我们小得多。但现在,我们推广450毫米,我们只有两个竞争对手——英特尔和三星,这两个都比我们大。所以,这对我们一点好处都没有,而且还会伤害到我们。

举个例子。我不知道英特尔到底有多少研发工程师,我们有6000名研发工程师。我知道他们的研发预算比我们多得多,他们可能有8000人。现在,我们和他们是6:8。

如果我们从450毫米口径开始,可能会占用3000名工程师,那我们还剩下什么来做研发?他们还有5000人。所以,如果我用3000和5000来竞争,我的压力就会大得多,这对我们一点好处都没有。

而且,他们的营收也远高于我们,无论是英特尔还是三星。张忠谋立刻明白了这一点,他非常欣赏,他说,我们能做什么?

Mike Splinter当时是Applied Materials的CEO。我说,Mike今天来了,你可能想和他谈谈。

他说,是的。

我去找Mike。Mike原本没有会见张忠谋的计划,但我还是去了。我带他来到张忠谋的办公室,当然,Mike也反对英特尔的计划,因为没有设备公司喜欢这样做。

然后,他和我、我们的采购副总裁参观了KLA(Tencor)、Lam(Research),以及这里的应用材料公司。我还试着预约参观了(东京电子)TEL,他们拒绝见我,所以没跟他们谈,而且他们都反对450毫米口径。

张忠谋开始意识到,现在这样做不对。因此,他自己召集了至少10次会议,在公司讨论这个话题。他非常小心地试图从各个方面看问题,最后决定,我们不应该支持这一点。

如果你直接说,台积电不会这么做,这是一个负面形象,因为这表示不着眼于未来。所以最后他说,当我们宣布这一消息时,台积电的首要任务是发展先进技术,而不是450毫米,这就是公告。

我们也和ASML谈过。他们说,晶圆是大还是小,我们的光刻机都一样,我们什么也救不了。ASML安排了2013年在旧金山举行的SEMICON West会议,他们预订了一个包间,邀请了英特尔、三星和台积电在一个房间里讨论450毫米晶圆。

英特尔的主讲人是比尔·霍尔特。您知道比尔·霍尔特吗?他负责技术、研发和制造,负责所有与他负责的硅片有关的事情,有他们的采购副总裁,还有台积电。我和我们的采购副总裁Steve Tso都去了。三星派出两名副总裁,但都是级别较低的副总裁。

在整个会议中,三星什么都没说。比尔·霍尔特站了起来,他再次表示,他们推出了18英寸的晶圆,我们都应该支持,应该积极进取。

我告诉他,我们的重点是先进技术。他明白了,他很难过,走开了。第二天,英特尔宣布,他们的首要任务是先进技术发展。

这就是450毫米晶圆的终结。没有人再提这项技术了。

从那以后就没人再谈论这件事了,我想这是计划好的,所以销声匿迹了。

是的。这太突然了。2013年7月,很少有人知道在旧金山的那次会议。

有趣,这是重要信息,我很高兴您提起了这个故事。我还错过了什么好故事? 谢谢您花了这么多时间。

这些故事非常有趣。

我认为去台积电是正确的决定,去中芯国际是一个错误的决定。

您已经很成功,您带来了巨大的改变,如此巨大的贡献。

这个行业,饱含很多很多人的努力,没有人应该为此邀功。我退休时,张忠谋给我办了个退休派对。他人很好,他邀请了公司里的每一个人,包括主管级别及以上的人。当然,我也有机会说几句话。我感谢他,感谢雇我到台积电的人,感谢所有研发部门的同事。

我说,说实话,我对公司最大的价值可能是我做的决定。可能张忠谋认为,我做的正确决定比错误决定多,因为我并没有真正做任何工作。但我当时不会告诉他,因为我想要荣誉。现在我要退休了,我要告诉大家真相。

当你做了一个正确的决定,这个决定是否正确,取决于结果。如果结果是好的,这就是一个好的决定。如果结果不理想,那就是一个糟糕的决定,非常简单。我说,只要我做出了一个合理的决定,我有一群非常能干的人,这个决定就能生效,然后一切就……

做一个好的决定。我的意思是,只要我不做一些糟糕的决定,它就应该成为好的决定。这就是我的结论。

非常感谢您能抽出时间来,我们真的很感激,这将是我们半导体历史图书馆的宝贵文献。

谢谢你们给我这个机会,也谢谢您们的聆听。

非常荣幸。

(本文内容编译自Computer History Museum,部分图片来自网络)


       原文标题 : 蒋尚义忆台积电往事(下)

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