拿走英特爾的皇冠、超車三星，台積電贏在一顆奈米級灰塵

文／陳良榕、鍾張涵 圖片／天下資料

「明年，將會是大大成長的一年，」台積電董事長劉德音在今年運動會司令台致詞時，慷慨激昂地說。這句話，第二天出現在各大報的頭條。如同呼應劉德音的喊話，外資券商也紛紛上調台積的獲利預期。

為何景氣低迷時，台積能大踩油門，在未來兩年，每年增加約40%的天文數字投資，甚至可望創造較過去高出2、3倍的成長？台積的經營層看到什麼？分析師又看到什麼？《天下》採訪多位相關人士。歸納出5個致勝關鍵。

致勝關鍵1 ➤ 率先突破技術瓶頸

第一個理由，也是最直接的，當然是劉德音在股東報告書寫的，成功量產七奈米製程，領先其他同業至少一年。並且，今年6月成功量產業界首個商用極紫外光（EUV） 微影製程，也就是第二版本的七奈米技術N7+。

此事意義深遠。因為這是史上第一次，台積在一個重要技術轉折時，領先群雄。

很多改變歷史的關鍵，往往是一些一開始不被注意的小事。而台積這次得以甩開三星、英特爾，關鍵其實是幾顆小到肉眼無法辨識的.「灰塵」。

EUV微影製程，是半導體產業期待已久的「救世主」技術。

對抗製程的「老鼠屎」：奈米灰塵

EUV對生產環境潔淨度的要求，更是前所未有的嚴苛。

例如，包括台積自製的光罩基板（mask blank），是一片6吋大小的明亮圓鏡，造價數百萬。上頭80層多層膜反射層，跑進去幾顆奈米級的灰塵，都會對晶片良率造成巨大影響。

獨家供應EUV機台的荷蘭商艾司摩爾（ASML）研發副總經理嚴濤南表示，現在已經從一開始的100顆，慢慢減少到個位數。若從艾司摩爾的曝光機飄下灰塵，更是不能容忍。嚴濤南表示，技術規格是，每曝1萬片晶圓，只能掉1顆，「我們已經非常接近。」

因為控制灰塵太難，EUV量產階段的最關鍵技術，是一片薄如蟬翼，厚度只有50奈米，相當於一根頭髮直徑千分之一的透明薄膜。這片「光罩護膜」（pellicle），用在晶圓生產的光罩上頭。用來隔絕細微的塵粒。否則，只要一顆塵粒掉到光罩上，可能導致整批晶片作廢。

那台積如何過關？

一位供應商表示，台積另闢蹊徑，在光罩盒加上特殊的防塵設計，意外發現，可以不靠光罩護膜，就達到一定的良率，便大膽量產。「這有可能，」嚴濤南表示，雖然他不知道台積最新技術突破的細節，但台積很早就投入研發「不用光罩護膜的方案」。技術瓶頸一突破，台積就開始踩油門，大舉量產EUV製程。

致勝關鍵2 ➤ 乘勝加碼投資，靠EUV狠甩對手

「這次的擴產，其實台積內部有不同聲音，」一位外資分析師解釋。28奈米製程是台積史上最成功的製程。但後期因過度擴建、同業殺價競爭，現在反而成了台積最大的累贅。今年上半年毛利率偏低，主要就是28奈米產能利用率「非常低」的拖累。

因為擔心如此大規模的投資，會重蹈28奈米「先盛後衰」的覆轍，台積內部規劃部門一開始抱持反對意見，「而且一路呈到最上面，」一位分析師說。但最後劉德音、魏哲家還是決定「大踩油門」。另一個重要理由是，競爭者追不上，因為「EUV的技術門檻遠遠比28奈米的高介電金屬閘極（HKMG）要高，」魏哲家說。

研發眼光長遠，種下好因

但奇怪了，EUV早年可是英特爾一手扶持的技術，2012年，艾司摩爾研發進度延宕，台積還與英特爾、三星三巨頭各出102億元台幣資助。大家都出錢出力。為什麼台積對該技術特別有信心？

答案是：因為台積對這個夢幻技術量產的實質投入最多。

要讓EUV實際上陣量產，難題無數，其中最棘手是如何產生足夠強度且穩定的光源。目前的方法，簡直像是做高能物理實驗一般。在真空環境用超高能量的雷射，射擊一滴滴僅有細菌大小的錫滴，錫滴會瞬間氣化，變成高熱的電漿，同時產出EUV光線。

2014年9月，是一個分水嶺。嚴濤南牢牢記得那個晚上，他在新竹廠裡加班，跟艾司摩爾工程師一起嘗試，最後看到90瓦輸出功率，大為振奮。

達成之後，嚴濤南總算鬆了口氣，EUV量產應該是八九不離十了。

為什麼不是在三星，或者英特爾？

一位業界資深人士分析，三星與英特爾主要生產自家產品，尤其是英特爾處理器毛利率高達70%，可以忍受緩慢的生產速度，因此「英特爾（對EUV）的態度比較保守。」

但是為客戶產品代工的台積無法如此，因此全力協助艾司摩爾研發，要提升到每分鐘125片的量產速度，也就是250瓦的輸出功率。

「如果一直只有40瓦，那（台積）就沒有戲唱啊，我們就一直push、一直push，」嚴濤南說，多數艾司摩爾的EUV技術突破，都是千里迢迢地從美國或荷蘭，拿到竹科12廠的研發工廠，完成首度量產測試。（全文未完，請見延伸閱讀）

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