“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)打印機和掃描儀曾大賺一筆,這位棄醫(yī)從商的“門外漢”對市場異常敏銳的嗅覺讓他找到了第一座金礦——為蘋果代工。

當時市面上掃描儀幾乎全是黑白產品,黃崇仁卻快人一步推出彩色掃描機。由于這種對新技術的投入,力捷在1996年取得了蘋果電腦授權并為其制造MacClone系列相容電腦,此后力捷逐漸轉型為電腦制造廠商并成功上市,黃崇仁一夜暴富,這期間除了結識喬布斯,黃崇仁還為力晶建立做好了充足準備。

1994年,黃崇仁創(chuàng)辦的力晶半導體以DRAM(動態(tài)隨機存取存儲器,目前最常見的系統(tǒng)內存)殺入行業(yè)。正值DRAM行業(yè)的黃金時期,依靠從日本三菱電機獲得的技術授權,力晶開始籌建DRAM生產線,并先后蓋下1座8英寸晶圓廠和2座12英寸晶元廠,購入了旺宏12英寸晶圓廠,并與瑞薩電子達成AG-AND快閃記憶體技術授權協(xié)議。

技術授權方式,是臺灣當時發(fā)展DRAM的主流模式。獲得技術授權的廠商能夠快速將技術轉化為產品并占領市場,協(xié)同上下游產業(yè)進一步研發(fā)更先進產品。

憑借這些技術授權,力晶一年獲利2000億新臺幣,甚至一度超過臺積電和聯(lián)電,黃崇仁的財富也隨之節(jié)節(jié)高升,最高峰的2005年,他的身價達到36．84億新臺幣,排名全臺富豪28名,但此時,DRAM代工廠的好日子也即將到頭。

2008年,伴隨金融危機影響,DRAM周期性價格暴跌,加之三星代表的韓國存儲廠商砸下重金血洗存儲市場,臺灣地區(qū)的DRAM廠商遭受巨額虧損。

2012年12月,力晶股價暴跌到0．29元新臺幣,按照相關規(guī)定,力晶面臨退市,黃崇仁背上1200億新臺幣債務,股民們拉起橫幅站在黃崇仁家門口,“炒股賺錢,坑殺散戶”,28萬股民因此咒罵力晶。

這是當時眾多DRAM廠商的一個縮影,在市場暴跌和對手資本入侵面前,無力承擔風險的中小廠商紛紛倒閉,一些大型DRAM廠商開始艱難轉型,例如當時南亞科技、華邦轉型為利基型DRAM(用于液晶電視、數(shù)字機頂盒等消費型電子產品),茂德轉型為IC設計公司,而力晶也開始從DRAM轉型為晶圓代工。

但正是在這一時期,力晶抓住了三個重要機會,并且在八年后成功“復活”。

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

一位力晶內部工程師回憶道:“力晶早在美光并購爾必達前,就買下爾必達‘半套’技術,內部基于此技術繼續(xù)開發(fā)�！边@為力晶之后開發(fā)被稱為“窮人的5納米”的3D WoW技術做好了準備。

第二是蘋果的驅動IC訂單。力晶下市欠下巨額債務時,所有人都不看好力晶,但蘋果iPhone 4、iPhone 5推出時,大家才發(fā)現(xiàn),其驅動IC都采用了力晶的產品,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驅動IC生產線之一,總銷量達2．5億部的iPhone 6系列不但讓蘋果股價迅速抬升,也成為力晶從負債千億到大賺百億的關鍵,黃崇仁提到:“當銀行懷疑力晶是否有辦法從DRAM公司轉到晶元代工公司的時候,蘋果讓他們知道力晶的實力,因為蘋果是最最嚴苛的�！�

第三個機會是2018年的MOSFET大缺貨。MOSFET是最基礎的電子器件,憑借高頻、電壓驅動、抗擊穿性好等特點,應用于電源、變頻器、CPU及顯卡、通訊、汽車電子等眾多領域。精明的黃崇仁敏銳捕捉到了市場變化,并讓力積電擴產了5萬片,把MOSFET的產能全部吃下,力晶再次大賺一筆。

從2012年到2020年,黃崇仁用8年時間還掉了1200億新臺幣負債,也成為中國臺灣唯一一家下市之后重新上市的半導體公司,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資產讓與力晶積成電子(力積電),黃崇仁完成力晶“重生”,到2020年重新上市時,其開盤股價暴漲170%,上市當天股價一度達到84元新臺幣,28萬股民解套。

轉型:“窮人的5納米”

與臺積電、聯(lián)電等晶圓代工廠不同,力積電從DRAM轉做晶圓代工可謂是“半路出家”,其技術實力并不出眾,不但工廠沒有對手多,晶元制程技術也沒有對手那樣先進。

據(jù)統(tǒng)計,臺積電在中國臺灣設有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2座8英寸晶圓廠,月產能100萬片,聯(lián)電則有12座晶圓廠,月產能75萬片,而力積電則只有2座8英寸及3座12英寸晶圓廠,月產能20萬片,實力上和前兩位相差很大。

從制程來看,力積電也不敵臺積電甚至聯(lián)電。前者的先進制程技術將目標放在14納米、10納米、7納米、5納米甚至更先進,聯(lián)電則以25納米作為其晶元代工重點,并和三星結盟成為其OLED驅動代工廠,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實現(xiàn)高速增長并坐到了臺灣半導體第三的寶座?

黃崇仁曾在公開場合提到他“反摩爾定律”的觀點,在他看來隨著芯片領域制程越來越先進,芯片設計會愈發(fā)困難,從投入產出來說,巨額資金能否換來巨額回報存在疑問,其中巨大風險顯而易見,而這種風險對承受能力低的企業(yè)來說很可能是致命的。

(研發(fā)成本和收益關系預測,數(shù)據(jù)來自IC Insight)

摩爾定律指出,在過去,價格不變的情況下,集成電路上可容納的元器件數(shù)目大約每隔18個月增加一倍,性能也會提升一倍,這意味著晶片制程每隔1-2年就會進步一次,而相關產業(yè)自1965年摩爾定律提出之后的二十多年時間里,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——漏電。

當時,由于晶片內的晶體管增加,芯片內部柵極不斷被擠壓,當柵極長度低于20納米時,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,此時芯片發(fā)熱量急劇上升,便直接報廢。

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

鰭片結構在理論上解決了漏電問題,但實現(xiàn)起來難度極高,畢竟晶體管的體積都是以納米計算,在這種精度上改變形狀難度可想而知。所以更先進制程需要的前期投入巨大,黃崇仁曾推算過,建造12寸晶圓廠,生產28納米產品,耗費資金約36億美金,但到了7納米時代,晶圓廠投入動輒就要200億美金起。

更大的風險還在后面,由于新工藝的開發(fā)并非建立在前一代工藝良率穩(wěn)定的基礎上,因此對芯片半研發(fā)來說,科學家一直都在挑戰(zhàn)制程極限,這也是英特爾、高通等芯片大廠在公布技術路線圖時往往出現(xiàn)同時研發(fā)多個工藝節(jié)點的情況,因為很可能花了很多錢之后,做出來的概率依然很低。

這種情況下,過去業(yè)界習慣于用功耗、性能和面積等方式去評估芯片的方式開始發(fā)生轉變,價格、能耗比、成熟度、良率等指標開始成為一些廠商關注的重點。

事實上,除了我們每天使用的手機和電腦芯片對于先進制程有更高要求之外,目前大部分智能應用場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空間,這就為那些不追求最頂尖技術的半導體公司打開了另一條路。

(大部分智能場景所需芯片連28納米工藝都用不到,資料來自德勤)

力積電正是“追求市場占有率,而非最先進技術”的半導體公司之一。盡管在芯片制程上落后于臺積電和聯(lián)電一大截,但黃崇仁還是通過技術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3D WoW(3D Wafer on Wafer)。力積電與愛普合作研發(fā),通過將臺積電生產的55納米CPU和自家38納米DRAM經(jīng)愛普公司異質整合之后,實現(xiàn)了遠超先進制程的效能與速度,相比英偉達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倍運算速度,但卻比先進制程芯片價格更低,因此也被稱為“窮人的5納米”。

3D WoW技術正是基于力積電在DRAM時代的寶貴經(jīng)驗開發(fā)而成,黃崇仁曾說過,DRAM和邏輯分開大家都會做,但疊在一起卻只有愛普和力晶兩家會做,這項技術不但會讓芯片速度變得很快,而且“是面向下個世代的技術”,事實上,類似技術也是蘋果、谷歌等廠商關注的焦點。

去年蘋果推出的M1芯片,其核心理念芯片是將移動處理器上的DRAM內存堆疊在AP(應用處理器)上的設計方法,通過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)一內存架構”提升運行速度,也因此成為蘋果從X86轉為ARM架構最關鍵的改變。

其二,力積電還有一個降低成本占領市場的武器,那便是利用鋁制程來做芯片。相較于其他晶元代工廠利用銅制程來制作芯片,鋁制程晶圓片的成本進一步降低,這也是力晶過去在DRAM領域積累下來的技術,成為力積電占領市場,提升毛利率的關鍵。

力積電財報顯示,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以及鋁制程技術的投入�？梢哉f盡管力積電在先進制程領域追趕不上臺積電和聯(lián)電等廠商,但其能夠抓住市場機會并針對性推出產品,以低價格高毛利獲得利潤,這是力積電能夠成功上位的關鍵所在。