一個「小媳婦部門」為何能讓台積電擊敗三星、獨吃蘋果?

文/陳良榕 攝影/邱劍英

為達成一個被視為「根本不可能成功」的任務,他受命負責一個「小媳婦部門」,9年後,竟成為台積力壓三星、英特爾的祕密武器。

20171121日上午,台積電董事長張忠謀出現在總統府。他很難得的坐在台下當配角,看著部屬、台積研發副總余振華從總統蔡英文手中領獎,邊鼓掌。

這是我國科學領域最高榮耀,兩年頒發一次的總統科學獎。過去得獎者都是中研院院士。

張忠謀不但推薦余振華角逐,得獎後,還親自道賀,讓余振華又驚又喜。

結束後,張忠謀也不疾不徐地對現場媒體詳述部屬功績。余振華得獎,靠的是他潛心研發兩個先進封裝技術──InFO(整合扇出型封裝)跟CoWoS。並指著一旁記者手中的iPhone說,「這個就有InFO,從iPhone 7就開始了,現在繼續在用,iPhone 8iPhone X,以後別的手機也會開始用這個技術。」

贏在30%厚度,讓台積連吃三代蘋果

早年,蘋果iPhone處理器一直是三星的禁臠。但台積卻能從A11開始,接連獨拿兩代iPhone處理器訂單,讓業績與股價持續翻紅。

關鍵之一,就是余振華領導的「整合連結與封裝」部門,開發的全新封裝技術InFO,能讓晶片與晶片之間直接連結,減少厚度,騰出寶貴的手機空間給電池或其他零件。

余振華解釋,手機處理器封裝後的厚度,過去可厚達1.31.4毫米。「我們第一代InFO就小於1毫米,」余振華說。也就是減低30%的厚度。

「他讓台積連拿三代蘋果訂單,」與余振華熟識的前任半導體協會理事長、鈺創科技董事長盧超群說。

時間回到2011年的台積電第三季法說。當時,張忠謀毫無預兆的擲出一個震撼彈─台積電要進軍封裝領域。

第一個產品,叫做「CoWoS」(Chip on Wafer on Substrate)。意思是將邏輯晶片和DRAM放在矽中介層(interposer)上面,然後封裝在基板上。

他提到,「靠著這個技術,我們的商業模式將是提供全套服務,我們打算做整顆晶片!」

這消息馬上轟傳全球半導體業。

梳著西裝頭,外表看起像個公務員的余振華,也從那時開始密集出現在國內外各大技術研討會,大力推銷這個自己發明、命名的新技術。

一位矽品研發主管在余振華演講後發難,「你的意思是說我們以後都沒飯吃了,不用做事了?」讓大會主持人趕緊出來打圓場。

不久之後,余振華突然在公開場合銷聲匿跡。「我們想說他怎麼消失?後來就聽說,是張忠謀出來,要余振華低調一點, 」一位不願具名的封測廠大廠主管說。

過去幾十年,摩爾定律的耀眼光芒,讓整個電子系統其他部分的進步,都顯得不起眼。封裝產業的發展重點也因此移到降低成本,已許久沒有重大技術突破。例如,業界主流的高階技術──覆晶,是個50年前就開發的技術。

張忠謀大力支持,撥了400個研發工程師給余振華,他也不負眾望,兩、三年後順利開發出CoWoS技術。

但直到開始量產,真正下單的主要客戶只有一家——可程式邏輯閘陣列(FPGA)製造商賽靈思(Xilinx)。

此時,連在台積輩分極高的「蔣爸」,都感受到內部壓力。「(好像)某人誇下海口,要了大量資源,做了個沒什麼用的東西,」他回憶。

衝衝衝,從三星手上搶下蘋果肥單

能否奪下iPhone處理器訂單尤其是關鍵。

這個舉世第一肥單,長年由三星獨攬。例如,2013年量產,用於iPhone 5sA7處理器,黑色樹脂裡頭,採用的是超薄的PoPPackage on Package)封裝,直接將一顆1GB容量的DRAM與處理器疊在一起封裝。

三星是舉世唯一可量產記憶體與處理器,也有自家封測廠的半導體廠。由它承製,整個A7處理器可在「一個屋頂」下完成,在成本、整合度擁有巨大優勢。

因此,儘管三星的Galaxy智慧型手機帶給蘋果的威脅愈來愈大,蘋果仍無法擺脫對勁敵的依賴。直到2016年的iPhone 6s,儘管已引進台積,但仍須與三星對分處理器代工訂單。

導入CoWoS技術,理論上可讓處理器減掉多達70%厚度。但客戶卻意興闌珊。

某天,蔣尚義和一位「大客戶」的硏發副總共進晚餐。對方告訴他,這類技術要被接受,價格不能超過每平方毫米1美分。

CoWoS的價格是這數字的5倍以上。

台積電當即決定開發一個每平方毫米1美分的先進封裝技術,性能可以比CoWoS略差一些。

「我就用力衝衝衝,」余振華說。他決定改用「減法」,將CoWoS結構盡量簡化,最後出來一個精簡的設計。

這就是首度用在iPhone 77PlusInFO封裝技術。該技術是台積獨拿蘋果訂單的主要關鍵。

而且,不只一代。包括幾個月前上市的iPhoneX,今年接下來的新款。一位外資分析師表示,愈來愈多跡象顯示,甚至2019年、2020年的蘋果新產品,台積通吃的可能性愈來愈高。

打破不可能,「小媳婦」立大功勞

201611月,當首度採用InFO技術的iPhone 7大量出貨之際,台積公告,立下大功的余振華,晉升為整合連接與封裝副總經理。

「一開始沒人看好,」余振華感嘆。

一位出身台積、擔任封裝廠主管的前輩,曾當面告訴他,「你們台積電根本不可能成功!」

首先,成本面難與封測廠競爭。因為封裝廠也在發展類似技術,而台積的人力成本遠高過封裝業,因此要求產品毛利要達到50%,但日月光、矽品只要20%就能做了。

外資分析師也看衰。例如,美商伯恩斯坦證券分析師馬克.李(Mark Li)當時的研究報告寫著:「InFo會讓台積相對於英特爾與三星更有競爭力嗎?不,我們不認為。」

他認為像三星跟英特爾在封裝領域累積的的經驗與技術,遠勝剛要入門的台積電。例如英特爾跟三星在「扇出型晶圓級封裝」的專利數分別名列全球第二、三。而台積連前十名都排不進去。

一位與他認識的前半導體業主管指出,當時余振華「都走在技術的最前端」,台積的CMP(化學機械平坦化)製程,便是他設立的。

台積上一個里程碑,是成功在2003年量產、從此大幅拉開與聯電差距的0.13微米一役。

過去幾年,外界在看台積、三星、英特爾的三雄競爭,眼光都擺在七奈米、EUV等夢幻技術的進度。結果,原先不起眼的封測部門,現在儼然成為台積甩開三星、英特爾的主要差異點。

追根究柢,得歸功於余振華這十年來的「堅持」。…(完整報導,請見《天下雜誌》第646期)

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