半導體產業的未來 專訪楊光磊教授（上篇）

引言

國科會科技、民主與社會研究中心的半導體產業政策研究組（DSET-SEMI）專訪台灣大學的楊光磊教授，談論他對半導體產業的看法，尤其在人才培育與職場問題的議題上，可以感受到楊光磊教授對教育的熱情與熱忱。

楊光磊教授職涯經驗豐富，旅美期間曾任林肯國家實驗室與惠普公司之研究員，離美後曾陸續於特許半導體、華邦與世大積體電路任職，於1998年至2005年間於台積電擔任研發處長，負責0.18微米、0.13微米與65奈米先進製程研發，2005年赴美負責台積電美國研發計劃及先進技術客戶合作專案，2012年轉任台積電研發基礎工程處及先進技術管理辦公室處長，與林本堅、蔣尚義、孫元成等人共同名列台積電「研發六騎士」。自台積電退休後，亦曾任中芯之獨立董事與英特爾之顧問。

本專訪將分為上下兩篇，上篇楊光磊教授分享他的研發經驗，後續在中芯、英特爾任職期間對兩家公司的觀察，以及分析台積電的國際競爭優勢、其對中國目前技術發展的見解；下篇將談論到楊光磊教授對台積電組織文化及半導體人才培育的看法，進而談論目前最熱門的台日半導體合作議題，與技術保護議題。

訪談全文（上篇）

1、背景

DSET：
您過去在台積電擔任研發處長，帶領團隊進入0.13微米製程量產，堪稱是重大技術突破。您也持續為台積電搭建基礎建設，擔任重大要角。請問您如何定位自己在台積電技術研發過程中的角色？有什麼技術類型或環節，是由您主導、操作，而達至突破？而您在台積電任職所專精技術研發領域又為何？

楊教授：
我在台積電參與研發，是從1998年開始，那時候台積電的0.25微米還落後於聯電，是台積電前十年之後。前十年是製造為主，以製造為主的意思是那時的技術來源係來自客戶，例如英特爾（Intel）將技術移轉過來，由台積電製造。這種模式與台灣早期加工出口區、代工模式是一樣的，亦即技術不掌握在自己手上，承接製造的風險，包括環境、成本等風險，台灣早期製造就是這樣的模式。

我剛加入台積電的時候，認為台積電沒有做研發的基礎建設，雖然公司內有美國回來的人但不多，因為在美國的研發工作by default就是自己研發，沒有代工模式，這種模式在美國社會是非常下流的作法，是大家不大願意做的事情，所以台灣必須從這裡先切入。

但台積電在經過前十年，到我進去的時候，我覺得當時的公司不會做研發，最主要原因是因為沒有基礎建設。基礎建設是從事研發時所需要的基本工具與方法論。原因在於，早期的研發人員大部分是本土的，RCA時代慢慢地做，但如果沒有在大聯盟打過球賽，現在忽然要在中華職棒裡以打大聯盟方式去打球，就會不知道怎麼打。我在美國惠普（HP）做過0.8、0.5、0.35微米的自主研發，惠普是很有方法的公司，基礎建設做得不錯。而我進入公司後的第一個的角色就是負責0.18微米的研發，當時我們在0.25微米上還輸給聯電。

我本來到台積電是要加入蔡力行的組織，進去工廠，那時不大想做研發了，因為覺得有點無聊，因為以前在新加坡做過工廠業務，在世大也是負責工廠業務，所以想要繼續下去，但台積電當時工廠人員很多，研發經驗的人卻不多，所以我就被派去做研發。等到我進去之後，我發現自己彷彿是進到非洲蠻荒之地，很多基礎的東西都沒有。1983年我在柏克萊（Berkley）唸書時就有在做1.25微米，那時柏克萊實驗室所具備的Test Vehicle工具，竟然比1998年台積電的基礎建設還要好。

台積電現在有接近上萬人從事研發，但當年不到兩百人。

我進台積電的角色像是product manager，負責0.18微米。當時的直屬老闆是蔣尚義，但在業務上都是直接報告給蔡力行，他當時是張忠謀以下最高層的人。過去在美國知道要發展一個技術是兩年，就是摩爾定律。早期是二十四個月，但台積電給我只有六個月就要做出0.18微米——在一個完全沒有基礎建設的地方。甚至到生產是一年的時間，對我來說是非常痛苦的歷程，從中可以看到台灣人怎麼用生命在做事情。當然有一些從美國回來的人有經驗，但我們也不能偷人家的技術，必須自己研發。所以那時候每天都做到十一點半，三個月後我得了肺炎跟腎結石。我才三十幾歲，當時還有精力去做這件事情。

但運氣還不錯，六個月把良率做起來，製程弄好就可以進入量產。它是一個需要運氣居多的事情。做完0.18微米後，我跟曾繁城說請給我時間去做基礎建設，否則繼續下去會死傷無數，有些1987年進來公司的員工已經身體受不了，提出辭呈。但是0.18微米之後，曾繁城要我繼續做0.13微米，我勉為其難答應，但要求在0.13做完後要讓我去做基礎建設，他勸我說不要那麼笨，基礎建設是工兵的事情，帶兵打仗是軍團司令的事，當過兵就知道哪個位置比較高。但我說如果這樣不重視員工，我就辭職，所以曾就勉強答應了。因此做完0.13微米，我就去做基礎建設了，後來到65奈米我才又重出江湖。

我是一個非常重視生產能力（production capability）的人，希望做完一件事情後要有能力幾倍的提升，那基礎建設在其中就扮演非常重要的角色。所以針對一個技術，當時.0.18或0.13微米的時代沒有偉大的技術，只是非常實際地客戶的產品可以在我們這裡量產、有好的良率。這不需要什麼花俏的東西，越樸實通常結果越好。英特爾在7奈米、10奈米犯的錯誤就是太過花俏。所以我是一個管理者，負責整合資源，對內整合資源、對外面對客戶。我是公司內少數很喜歡跟客戶談的人，因為晶圓代工（foundry） 與客戶對談是非常重要的。那時我在做0.18微米時就想辦法跟客戶每週開會一次，0.13微米時是對博通，65奈米時是高通，然後輝達（Nvidia）也進來，2012年後是蘋果。

做0.18微米的時候就有外面的投資者找研發組織對談，他們問我怕不怕IBM或三星，我說一點都不怕。其實以我當時看台積電基礎建設那麼爛，還會有這個把握，不是因為技術，IBM問題是門面很好看，外交場合帶出來很漂亮，但生產不夠好，而台積電很善於生產，客戶要求我就想辦法生出來。

技術當然有其核心必須的東西，但只要做到客戶滿足的東西就夠了，不用太花俏，所以我不太過度分心去主導深度技術的東西，技術就交給梁孟松負責。梁孟松是我的學長，他負責技術深度的部分，我負責整合，一起合作把事情做好。

我後來把工廠的管理帶進研發，這是一個蠻大的差異。美國的研發通常就在研發的環境，台灣的研發之所以會有效率是因為在工廠，但工廠與研發之間會因文化差異而有衝突，如何善用兩邊長處達成目的？我高度使用一種方式，利用製造效率來達到研發的功能，這是屬於管理層次、系統層次的工作。

DSET：
您之後到中芯擔任獨立董事，以及到英特爾擔任技術顧問，主要負責的業務為何？

楊教授：
中芯是我退休後邀我去做獨立董事，接蔣尚義的位置。我打過幾次電話給劉德音，基本上得到他的允許，至少他沒有辦法阻止我，我答應他有些事情我絕對不會做，所以我就接了獨立董事。原本任期是三年，但兩年後因為中美科技戰，我就離職了。

這兩年期間，我只參加實體董事會兩次，第三次就因為新冠疫情，都是在台灣線上參與。我主要只參與薪酬委員會，沒參加審計委員會，因為我想瞭解中國的人才狀況。我基本上就是扮演獨立董事的角色，開會大概講不到幾句話，我大部分是從嘗試瞭解中國的角度去看。

過去我在台積電曾負責0.13、0.18微米的研發，所以在台積電對中芯的訴訟時，我還在美國作證，後來造成張汝京下台。他們當時找我，我還問他們是否確定。當時我對中國完全無知，但我還是想透過董事會去了解中國。在第一次董事會時我大概就理解了一些根本的東西。在這兩年，我基本上就是扮演一個薪酬委員會與獨立董事的角色，沒有負責什麼業務。

關於英特爾，我去美國主要是想幫台灣新創產業找矽谷的市場機會。因為新冠疫情我兩年半沒回加州，就利用英特爾的工作回加州，扮演顧問的角色，就是有問我再來顧。一個禮拜不用幾個小時就可以，後來也沒人要約我，他們要問的都問得差不多了。他們想做晶圓代工，但我去之前就知道要做是極度困難的，我開玩笑跟他們說成功的機會大概小於50%。

這跟技術無關，而是跟文化比較有關。技術本身扮演的角色是必要（necessary），但它並不足夠（sufficient），必須要有起碼的技術。除了技術以外，晶圓代工（foundry）跟垂直整合製造（IDM，integrated device manufacturer）最大差別是跟客戶的關係。IDM的客戶是使用像華碩、宏碁這樣的公司，而台積電主要是幫IC設計公司（Fabless）做出產品，再提供給宏碁，這種B2B模式需要更深層次的合作，因為是生產出半產品，讓客戶做出產品，所以中間的互動非常重要，你一定要有服務心態，以利他主義的精神幫助客戶；英特爾的技術研發人員不需要直接面對外部客戶，所以很難改變，因為文化本來就難以改變，尤其技術人員有他們的驕傲，很難在客戶面前低頭。這是為什麼台積電的客戶不容易離開台積電，主要是這個原因，而不是因為技術，技術都可以改善，沒有太多了不起的東西。至於你們提到關於技術的部分，我想三星跟英特爾都有技術，但這些技術有沒有辦法透過跟客戶互動，把客戶的產品做相對低成本達到有效率的產品？在這一點台積電超過三星，英特爾排在很後面。三星也花了十幾年，早期梁孟松去，他還在掙扎，因為三星還是一個記憶體主導的IDM公司。

2、台積電國際競爭優勢與英特爾

DSET：
您曾在媒體訪問中，提到英特爾的晶圓代工業務難以成功。其中的關鍵在於，英特爾沒有如台積電一般，以客戶為優先的思維。同樣地，你也曾在電台訪問中，對於英特爾18A技術團隊有頗高評價。換言之，針對英特爾與台積電在製程技術上的競爭，似乎您認為不是單一面向的影響決定結果，而是包括技術知識、商業模式、組織文化等多元因素。請問您是否能綜合評價英特爾與台積電發展晶圓代工業務的差異？就上述不同面向上的評價，英特爾與台積電的優勢與劣勢分別在哪？當前，台積電總裁魏哲家明確指出，台積電3奈米製程的效能比英特爾18A好，那麼，未來英特爾是否有任何在技術研發與商業模式上，重新挑戰台積電可能路徑？

楊教授：
我不認為英特爾缺乏技術內涵。其實英特爾內的人，他們的知識、底蘊、層次都超過台積電。但台積電是在製造工廠做，它的團隊精神、奴性文化都是英特爾不可能有的。英特爾有一個問題是技術由印度人主導。以前我們會戲稱美國的IC產業是叫Indian Chinese Industry，說印度人做官、台灣人做事。微軟、Google的CEO跟現在很像，都是印度人，他們能說善道，很適合美國文化，但還是需要台灣人或華人的技術人員，他們才是真正做事的人。

美國半導體的衰弱與華人的離開有關係，我們有三十年培養的半導體人才回到台灣打大聯盟，所以美國失去了不少做事人才，留下許多做官的人，這也是美國的一個軟肋。我剛才講的東西有點極端，但的確是一個趨勢與現象，這是我在英特爾的感覺。你們說我曾經對18A的團隊讚譽有加，那是因為裡面不是由印度人主導的團隊。

DSET：
舉例而言，去年底，台積電、英特爾、三星相繼針對CFET（互補式場效電晶體）架構發表研究成果，也就是繼GAA架構的下一個技術世代。英特爾隨後發佈與微軟合作，提供其宣稱獨有的「系統級晶片代工服務」，但也有輿論認為，英特爾的方案缺乏技術內涵，所謂超越傳統製程技術層次的多層次系統整合，比較像是迎合商業投資者的說帖。請問您如何看待這些競爭趨勢與外界評價？在CFET電晶體架構創新進度上，台積電是否佔有優勢？至於英特爾宣稱擅長的「系統級服務」，是否又能讓英特爾站回市場上的領先地位，成為取代過往晶圓代工模式的新突破？

楊教授：
台積電在系統層次的確不如三星與英特爾。我們與客戶的合作，只要能對接就好，由客戶扮演系統的角色。講到系統這件事，我回溯一下到1998年0.18微米的時候，有一家系統公司叫思科（Cisco），2004年左右有另外一家系統公司叫微軟（Microsoft），2012年之後就是蘋果。會特別提思科，是因為當初的合作專案是失敗的，我當時不理解為什麼會失敗，而到了65奈米時微軟是半成功的，是因為他們找ATI，就是後來的AMD，他們比較有經驗，所以算是半成功。

系統公司的成功模式，以我的偏見來看是以產品量愈大，成功率就愈高，思科最大問題就是產品太多樣化，但量都很小。現在很多系統公司如Google、Amazon、Open Ai都想做自己的晶片，但我認為這個經濟法則還是沒有改變，就要看這些公司的量夠不夠大，量如果不夠大，也是很難成功的。輝達（Nvidia）是量夠大可以做這個東西。當英特爾要做系統級代工這件事，還是會面臨量的問題，需要看有沒有人願意把量交給英特爾來做。過去蘋果成功了，他們是走fabless模式，另外一種還有ASIC模式，英特爾一定會兩邊比較。不過我認為fabless模式還是會佔優先。英特爾認為系統是他的強項，想要在這部分佔便宜，但是否真的有辦法佔到便宜？我還是存有一個很大的問號。

不過我認為英特爾的第一個長處在於地緣政治，至少他是美國公司，第二個長處就在風險管理。在我離開台積電前，跟劉德音有很多對話，就是提醒他台積電要注意反壟斷問題，台積電在晶圓代工裡所佔的比例高得很荒謬，尤其是先進製程，如果美國這刀要砍下來，絕對可以把台灣搞垮，現在之所以不砍，可能是時機還不對。所以風險管理是所有客戶都要面對的問題。

主要因為客戶都還是需要第二供應商（second source），才能來跟台積電協商，這就是英特爾最大的優勢。我認為系統的優勢不大存在，或存在得很細微。但台積電要小心風險管理。

DSET：
當前3D封裝技術路線逐步取代摩爾定律的Scaling路線，往後，台積電的領先優勢是否可能因此改寫？您如何評價台積電CoWoS技術的競爭優勢？

楊教授：
我認為暫時不會，因為那需要時間。我們跟客戶曾經合作一個CoWos，但後來有一些問題。不過台積電一個很大優勢就是碰到問題就去解決。所以在跟客戶合作的時候，他起碼會讓你生出一個健康寶寶。有問題就去解決它，台積電用的人最重要的是這一塊，不是平常工作的人力，其實大部分半導體已經全自動化了。CoWoS開始時，其實張董事長不想做這部分，因為不賺錢，不過是靠客戶改善技術的缺失，我們是魚幫水、水幫魚的概念。

3、中國的技術發展

DSET：
在參與DSET論壇後，您在受訪時提到：「中國半導體產業將自成體系，但一國於封閉系統自發展產業，與全世界合作規模大不相同，即便中國能自己做，還是不能與全世界合作競爭」。可否再請您談細一點中國能夠在各半導體產業鏈各領域能「自成體系」到什麼程度？又如何無法與世界競爭？所謂自成體系，是否指，中國本土技術仍會有所進展，但將不會成為其他國家跟進的指標？

根據近期報導，中芯可能在今年量產五奈米晶片，並正在籌備三奈米的研發團隊，去年華為推出內含中芯七奈米的晶片時，也讓美國相當驚訝。回顧台積起初10-7奈米也是選擇DUV多重曝光，直至2019-20才adopt背後客戶需求與成本考量。您怎麼評估中芯目前所見的這些先進製程晶片的效能和良率？長期而言，他們在技術上是有競爭力的嗎？中國7奈米走入5／3奈米物理feasibility與商業成本是否合理？所謂的競爭力，是否能進一步針對效能與良率詳加說明？也就是，中國能不能打造性能具競爭力的晶片，即便其自成體系，獨立於外部世界？若性能具競爭力，是否指良率可能不佳而導致成本提升？抑或兩者皆無？

楊教授：
中國的問題是很難改變、改善的，即使有梁孟松。美國這點很厲害，先進設備不賣中國、禁運、設計、EDA等都讓中國在發展時遭到很大阻攔。中國的好處是有很大的下游產業，但產業都需要晶片，所以他需要是不爭的事實。美國也禁運了AI晶片，你把他逼到梁山，那他就得要在梁山泊做這個事情。過去的中國不會考慮這個問題，因為可以買到就進口，這是中芯二十年來都沒有對上游產業做太多功夫的原因，台灣對上游也沒有太多功夫。台積電經歷三十多年，但上游產業很少著墨，包括崇越、漢民也沒有太深。上游的東西需要花很長的時間，要能放上檯面的公司，大概都要花四十年以上，沒時間醞釀不可能成功。中國更慘，他們喜歡彎道超車、走捷徑，他是一個文化上面自然發生的事情，所以他們在過去完全不會考慮這些事。我當時有一個機會去看一個設備廠商，看了以後就說不可能做得出來，他們做的完全是錯誤的模式。但那個時代他們反正就是玩玩，因為都買得到。

上游的東西通常需要時間，不容易彎道。當然設備這個東西，你可以把機器拆開來，做反向工程，頂多只能這樣做。但那樣做起來是很辛苦的，可能也會有一些很根本品質的問題，尤其是一些軟體的東西更難抄襲。光刻機就更複雜了。我也不能鐵齒說他們做不出來，就算他做出來，也只能供應自己的內需市場，也很難想像有美國公司願意用中國的設備生產，因為美國還是會一些莫名其妙的禁令。另外美國廠商即使會在中國生產，也會有第二個來源。美國這樣也有殺雞儆猴的意義。

中國一定會變成自己的一個體系，別人也就很難打進中國。我認為台積電在南京跟松江的製造會是美國的一個小辮子，因為它生產的東西絕大部分還是中國公司的產品，說跟中國政府沒關係，沒有人會相信，這是台積電的一個風險。我今天講的完全代表個人意見，我也不知道台積電怎麼看，也沒跟台積電談過這些問題。

中國一定會往前走，他會有5奈米、3奈米，但都是用舊的機器在做這些事情，不可能和台積電用新機器做一樣，會很辛苦，良率也會不好，只是做出來的東西大概只能內需使用，也不容易跟西方世界體系競爭。當然我也不敢鐵齒說會不會有一天有很大變化，只是我是比較習慣市場機制的人，如果沒有市場機制，還是會有困難。

DSET：
臺大的陳添枝老師之前在寫美中科技戰的時候有提到一個觀點，他覺得當時中國的發展模式主要應該要放在IDM上，因為中國重要的是內需市場。所以如果從IDM商業模式出發的話，對中國就相對有利，而不是直接跳到做晶圓代工模式，中芯與華為就是把它們分開來。您會怎麼看這個說法？

楊教授：
不管是IDM模式或晶圓代工模式，一定都會受到美國制裁，這都是因為華為。華為的確是一個厲害的公司，我唯一佩服的中國公司只有華為。但因為他太厲害，就算他是IDM，一樣會被美國制裁。

中國內需市場很大，當年為什麼走晶圓代工模式，因為那是台灣在當時最會做的模式，我覺得那是因為台灣沒有其他選擇。張汝京去中國大陸，當然就是做晶圓代工模式，而且那時候2000年，中國手機、電腦都還沒起來。很多東西的發生不是理論建立的，是天時地利人和。邱慈雲是我學長，把中芯帶到一個層次，梁孟松再把技術改善。中芯其實可以更好，但前人沒有做好，又碰到美國禁運，剛剛長大就被打下去，真的是天時地利人和，台積電也是天時地利人和下才能到今天。我有時候會想，當初我其實同時有機會去聯電和台積電，在台積電0.13微米的時候敗給台積電，其實不是台積電特別好，而是聯電犯了很多錯誤。張忠謀就是非常專注、做到最好，標準職人精神。

所以回答你們的問題，中國的問題不在於哪個模式，今天他們的確走比較IDM的模式，華為也的確崛起，它開始做自己的經驗。我覺得他們可以IDM及晶圓代工兩者可以並存，因為中國的市場夠大。

DSET：
您剛說到中芯做的東西跟國際沒辦法競爭，效能、良率比不上台積電，可以進一步解釋落差在哪裡嗎？美國也有很多爭論，有人說既然他們做得出來七奈米，那管制就要更嚴格，但商務部講說他們七奈米不是真正的七奈米，關於這點有許多的爭論。

楊教授：
出口管制一定有用，像是把腿砍斷，但不是沒辦法走，例如可以坐輪椅。

我認為中芯要量產七奈米並不困難，台積電第一代七奈米也不是用EUV，可以做但良率不會好，表現可能不見得比較低。你在數學上多做了好幾步，良率就會愈來愈差，這是統計上面的變異性會越來越大，做愈多步良率就愈差，EUV就是做比較少步。EUV成本太高，就算良率增加一點，其他的成本太高根本不能用。

所有考量都是成本有關。對中芯來說，只能用DUV，要一點一點用烏龜賽跑的方式來走路，但人家是兔子，而且是不會休息，他一定比不過。再厲害，天仙都很難做得到。那華為絕對是一家好公司，華為訓練的人才也絕對是好人才，讓人印象深刻。如果一對一競爭，台灣幾乎沒有一個家公司可以跟他競爭，但他是被綁住的手，砍掉兩隻腳的人，所以他很難跟台灣競爭，尤其台積電已經走得很遠了。

（下篇待續）