这三个人塑造了半导体当前格局

半导体行业观察2 个月前10.0k
在半导体行业,英特尔、三星和台积电是当之无愧的龙头。

作者:汤之上隆

来源:半导体行业观察

在半导体行业,英特尔、三星和台积电是当之无愧的龙头。从下图可以看到,2011年以后,英特尔、三星、TSMC三家公司占领了全球半导体销售额的前三名。

如果把英特尔和三星1987年的销售额看做基准“1”,而TSMC的基准是1990年的销售额,三家公司的销售额推移如下图,本来也应该把TSMC的1987年的销售额看做基准的,但令人遗憾的是,没有找到1987年-1989年的IR数据,只好把1990年的数据当做基准。(也许这也印证了节目中张忠谋提到的,最初的几年没有什么销售额。)

到2019年,英特尔的销售额提高了48倍,三星提高了170倍(在存储半导体泡沫的2018年,扩大了231倍),而且,TSMC的销售额居然增长了412倍。

TSMC不仅使销售额获得了飞跃式发展,在2015年以后,取代英特尔,成为了引领尖端技术的半导体厂家。对于10纳米启动失败、7纳米的启动还没有眉目的英特尔而言也许真的会将处理器的生产委托给TSMC,走上Fabless的道路。

另一方面,三星也凭借在存储领域的领先地位,晶圆代工的崛起,成为市场上不可忽视的重要角色。在早两年,他们甚至一度超越Intel,成为半导体业界二十多年里,第一个挑战intel,成为营收龙头的企业。

图1:英特尔、TSMC、三星的半导体销售额推移。(图片出自:笔者根据电子期刊《半导体Book》以及各家公司的IR数据制作了此图)

这三家企业能有今天的表现,主要感谢三个人:

1.已故的Andrew Grove(以下简称为“格鲁夫”),作为第三名员工入职Robert Noyce和Gordon Moore在1968年成立的英特尔,并于1987年担任英特尔的社长及CEO。
2.于1987年创立了TSMC的Morris Chang(张忠谋,于2018年宣布退休)。
3.李健熙,在父亲李秉喆去世之后,就任三星第二代会长。

回看这三个公司的发展,这一切都是得益于以上三个人在1987年做的重要决定。以上三位伟人除了“以1987年为起点”以外,还有其他共同点,即各位伟人通过“改革”开拓道路,使自己的企业获得成长。下面笔者就三位伟人进行了哪些“改革”展开论述。此外,我们还会讨论李健熙去世后,三星所面临的课题、以及未来的展望。


安迪格鲁夫:英特尔王朝的开拓者


安迪格鲁夫:只有偏执狂才能生存

英特尔是由集成电路(IC)发明者之一的Robert Noyce(首代CEO)和因“摩尔定律”而有名的Gordon Moore(以下简称为“摩尔”,第二代CEO)二人共同创立的,最初,英特尔的主要业务是存储半导体(尤其是DRAM)。(如下图2)

图2:英特尔的历代CEO、半导体销售额。(图片出自:笔者依据电子工业年鉴和电子期刊《半导体Data Book》制作了此图,CEO的照片出自英特尔博物馆《英特尔的历史》)

格鲁夫在1968年入职英特尔,也就是大家所说的“三位创始人”之一。格鲁夫最初的工作是半导体工厂的生产管理负责人(Director of Operations)。

生产管理负责的工作主要有严格遵守设计和制造的日程、控制成本、管理半导体产品的出货。即,除了市场营销、销售、策划中长期战略以外,格鲁夫负责所有工作。

格鲁夫将自己的个性与生产管理的工作内容融合,产生了后来的“偏执狂”式的管理。这也和他的名言——“只有偏执狂才能生存”有关。此外,业界还认为是格鲁夫确立了英特尔的哲学——“Copy Exactly”(不轻易更改已经确立的设备、工艺)。

安迪格鲁夫的1987:英特尔进军CPU

1975年摩尔从副社长就任CEO,格鲁夫升为COO(首席运营官)。在摩尔担任CEO的初期,英特尔从4K代到16K代,一直是DRAM的巨头企业。但是,大批的日本半导体企业进入,英特尔的占比大幅度下滑。在256K世代,英特尔的占比仅有1.3%。(如下图3)

图3:英特尔的各代DRAM的占比推移。(图片出自:笔者根据Data Quest公司的数据制作了此图)

作为科技的驱动力,英特尔CEO摩尔认为公司应该继续发展DRAM业务,但是由于终止了1M DRAM的研发,格鲁夫COO决定退出DRAM业务。因此,可以推测出格鲁夫COO实际拥有比摩尔CEO更高的实权。

此外,如文章开头所述,1987年格鲁夫就任英特尔的第三任CEO。格鲁夫CEO创立了政治感强烈的中央集权制度,并任命Craig Barrett为COO(克瑞格·贝瑞特,即后来的第四代CEO),Craig Barrett的作用充分体现为“Mr Inside”,且完全贯彻了格鲁夫CEO的战略。公司内部所有报告都报告给格鲁夫CEO和贝瑞特COO,全部由两个人决定。此外,这种经营文化成为了英特尔的企业文化。

格鲁夫CEO将所有员工的精力集中于PC的处理器上,结果英特尔获得了巨大的成功,在1992年,半导体的销售额一跃称为全球第一,后来的24年间英特尔都是全球第一。(如下图4)

图4:半导体销售额排名。(图片出自:笔者根据电子期刊《半导体Data Book》、IHS iSuppli、IC Insights等的数据制作了此图)

一言以蔽之,格鲁夫推翻了摩尔CEO的经营方针,并将英特尔的基础业务从DRAM改为处理器,借助CEO和COO的强烈的中央集权制度,英特尔成为了全球第一的半导体厂家。


张忠谋:台积电巨轮的创造者


张忠谋成立了晶圆代工厂台积电

2013年6月17日(星期一),日本NHK《岛耕作的亚洲传》第二集播放了“代工改变世界~张忠谋(TSMC)”,笔者观看后,感慨颇深。节目中谈到,在1987年张忠谋创立代工这种业务模式之前,经历了各种困难和障碍,如下文所示。

张忠谋于1931年生于中国大陆,是财政局局长的儿子,童年大部分时光在香港度过。其命运因抗日战争和解放战争而改变,后与家人一起辗转各地。

1949年,18岁的时候,张忠谋依靠在美国的叔父去哈佛留学,但是,即使靠打工赚得学费从名牌大学毕业了,中国人在当时的美国也很难获得就业机会。张忠谋在下面的自传中描绘了自己当时的心情。

“如果中国人在美国从事的职业只有教师和研究员,那我是不是应该率先开拓其他职业呢?”

事实证明,张忠谋确实开拓了新的职业。

邂逅半导体产业

几经周折之后,张忠谋邂逅了美国的初代半导体产业,于1958年入职当时的领先企业——Texas Instruments(TI),27岁就成为了工厂的负责人。

TI虽然为IBM生产了用于大型机的晶体管,但很难生产出良品。但是,张忠谋反复进行试错实验,终于成功生产出了优质的晶体管。于是,当IBM的干部造访的时候,张忠谋与他们进行了以下谈话。

IBM:“你就是张忠谋?此次成功生产出了晶体管,我们十分吃惊,到底是怎么做出来的?”

张忠谋:“我们在这样小的工厂里,从早到晚一直思考并反复进行实验,终于成功了。”

IBM:“像我们这样的大企业都无法为这样高风险的产品安排产线,谢谢你的帮助。”

张忠谋表示,这件事是他在TI工作27年感触最深的一件事。此外,据说,自那以后一直不太满意的IBM的态度也有所改变。据说后来张忠谋意识到,哪怕是外包企业只要能将技术做到极致,也可以与大企业抗衡。也许这就是张忠谋成立TSMC的原动力。

张忠谋的转机

张忠谋的成绩被认可,且荣升为TI的半导体部门的负责人。但是,TI专注的不是风险高的半导体,而是稳定性较高的家电产品,张忠谋不满于TI的经营方针。

于是,张忠谋在54岁的时候,迎来了转机。1985年,中国台湾当局提出“希望台湾可以创造出全球通用的半导体产业”这一要求,张忠谋接受要求,就任台湾工业技术研究院(Industrial Technology Research Institute、ITRI)院长,并表示:“我希望改变在美国走过的路,希望把在美国学习的知识带到台湾来,以提高台湾的工业竞争力。”

但是,要说起1985年,那是日本赶超美国、席卷全球半导体产业的时代。当时的台湾还仅有一些小型的零部件厂家。到底该怎么做才好呢?张忠谋开始发愁了。

张忠谋的1987:大家都反对的晶圆代工厂

最初,台湾当局期待张忠谋可以发展垂直统筹型(Integrated Device Manufacturer、IDM)的半导体厂家,但是,张忠谋认为台湾过于落后、不具有设计优势、资金不足,很难在IDM上获得成功。

经过深思熟虑,张忠谋决定仅进行芯片的代工生产,但却遭到了反对,因为半导体工厂的建设需要巨额资金,如此花费巨资建设的工厂竟要为别的工厂生产半导体?这是谁也没有想到过的,简直是异想天开。

有了想法后,张忠谋向一些大型企业集资,却遭拒绝。英特尔的创始人甚至说“你虽然有好的点子,但这次不好”!也多次向索尼、三菱电机等日本企业集资,全遭拒绝。

张忠谋就是在这种逆境之下于1987年创立了TSMC。据说最初几年的销售额几乎为零。被认为是技术水平低下,仅有一些大企业不屑于做的零碎业务。

如文章开头所述,笔者于1987年入职日立制作所,即TSMC成立的时间,并成为了一名半导体技术员,笔者意识到有TSMC这样一家公司是在1995年,笔者被调到DRAM工厂的时候。而且,当时人们认为台湾的技术水平不高。此外,还认为拥有那种水平技术的Foundry不会获得成功。不仅是笔者,整个日立公司、日本的半导体行业都十分轻视TSMC。

台积电从根本上改变了逻辑半导体行业

1990年代初,在美国西海岸的硅谷,开始诞生专门从事半导体设计的Fabless企业。究竟是因为TSMC成立了、才开始诞生Fabless企业?还是张忠谋预测到了Fabless的诞生?笔者不得而知。但是,这两个要素相辅相成,改变了历史。诞生于硅谷的芯片设计企业和TSMC互相利用、正式改变了半导体行业。

上文提到的NHK节目中,提到了在GPU方面具有优势的NVIDIA。NVIDIA是由Jen-Hsun Huang CEO在1993年创立的,由于外包给TSMC生产,因此获得了飞跃式发展。如果没有NVIDIA的GPU,2009年上映的电影《阿凡达》的制图也无法完成。

在NHK节目播放的2013年,全球已有1000多家Fabless企业,如今应该已经有2000多家了。如果没有TSMC,如果张忠谋没有创立TSMC,应该也不会有这种业务模式,就如张忠谋在节目中谈的一样,他从根本上改变了逻辑半导体行业。


李健熙:三星帝国的缔造者


李健熙留下的名言

三星的神一样的领导人李健熙留下了很多至理名言。列举几个比较有名的。

“除了妻儿,一切都要变”。

“一个天才能养活十万人”。

“未来十年内,如今具有代表性的业务和产品都会消失”。

“在21世纪,知识财富决定企业的价值”。

“我们还需要向日本企业学习”。

至今这些名言还都没有“褪色”(也许只有最后一句话不再有意义)。这些名言的意义在很多书籍、文章中都有解释,本文就不在赘述,网上可以查出来李健熙在何种情况下、以何种目的提出了以上名言。

笔者希望谈谈李健熙是如何创立了三星的半导体业务、给DRAM事业带来了什么影响。

三星半导体业务的黎明期

时间回到1974年12月,围绕美国CAMCO公司在韩运营的富川半导体工厂的收购,李健熙的父亲、三星首代会长李秉喆与当时任三星旗下东洋放送董事的李健熙的意见产生了分歧。

由于性格稳重的李秉喆不同意收购案,李健熙表示“父亲,我以个人名义进行收购”,据说李健熙以个人的名义收购了富川半导体工厂。

然而,李秉喆在自己著的书《市场在全球》中写到:“经过慎重的讨论和分析,结果,三星决定研发半导体,这种工业的大米,这种为面向21世纪而不可或缺的新工业革命的核心”。

也就是说李秉喆认为“决定进军半导体行业的是自己”,而却没有提及“三儿子李健熙个人名义收购富川工厂”、“率先进军半导体领域”。

现在,李秉喆、李健熙都已经不在人世,真相无从得知。但是,笔者却坚信李健熙是韩国、三星的半导体的先锋!李秉喆不过是担任会长期间(至1986年)见到三星半导体业务的迅速增长,认为“是自己培养了半导体业务”,所以在著作中这样记载了。

如果李健熙遵从父亲意见,没有以个人名义收购富川半导体工厂,也许就没有如今的三星。而且,这次收购是李健熙改革三星的最大功绩!李健熙的这次决断与英特尔的格鲁夫(反对摩尔CEO,撤退DRAM业务、决定生产处理器)、TSMC的张忠谋(受到周遭反对,在没有一个支持者的情况下,成立Foundry)的行动有相通的地方。

李健熙的1987: 决定性的判断

在日本作家福田惠介先生的书中,有很多关于李健熙的佳话。其中最令人吃惊的是下面。

李健熙在1965年毕业于早稻田大学商学院,次年修完乔治华盛顿大学经营研究生院MBA课程。从这一学历来看,李健熙是文科生。

然而,李健熙自学工程专业知识,因此他的风格也变了。李健熙从市场上购买电子产品,并进行分解。有疑问,就向当时的专家请教。以这种方式,他掌握了电子产品、以及相关知识。

此外,1987年,三星研发4M DRAM之时,就任第二代会长的李健熙做了决定性判断。

DRAM主要有两种方式:在晶体管上部形成电容的堆叠式(Stack)、在硅晶圆下部凿洞的沟槽式(Trench)(如图5)。两项技术各有优劣,但必须选择一项。于是,李健熙进行了以下发言,并确立了技术的方向性。

“越是复杂的问题,越要简单化,层层堆叠线路的方式更容易做”。

DRAM的历史也确实如李健熙所言。选择了沟槽式(Trench)的东芝困难重重,而选择了堆叠式(Stack)的日立因16M和64M成功成为了业界的首位,后来,东芝也转为堆叠式(Stack),如今已经没有厂家采用沟槽式(Trench)生产方式。

图5:DRAM构造的变迁。(图片出自:日本半导体历史馆)

尽管李健熙没有技术员的工作经验,却可以预测未来、做出正确判断,说实话真让人佩服。

三星的现状

李健熙自2014年5月10日倒下以后,三星的实质上的领导人就是其长子李在镕,李在镕迟早会成为三星的第三代会长。

虽然有新闻报道指出,由于神一样存在的李健熙去世了,三星可能会陷入混乱之中。但也有人认为,在李健熙不在的6年中,李在镕一直经营三星,不会发生混乱。

三星的半导体业务到底情况如何呢(如下图6)。在2020年第二季度时间点,DRAM占比第一(43.5%),NAND型闪存占比第一(31.4%),Foundry占比第二(18.8%)。

图6:存储半导体厂家的目录。(占比为2020年第二季度)。

就DRAM和NAND而言,与第二名拉开了很大的距离,毫无疑问是存储半导体的冠军。此外,后发的Foundry虽然受到中国SMIC、台湾UMC、美国Global Foundries的追赶,也稳坐仅次于TSMC的第二的宝座。

基于以上三星的现状,有人表示“状况极好”,笔者却不这么认为。笔者认为三星的半导体情况十分困难。

三星存储半导体的课题

首先,就DRAM而言,中国的紫光集团、CXMT(ChangXin Memory Technologies)正在研发尖端的1X代,虽然中国的厂家不会很快就可以量产尖端DRAM,但也有量产的可能性。DRAM是一种根据供给状态价格发生巨大变化的存储半导体。如果,中国厂家率先研发了尖端DRAM并量产,价格势必会暴跌,市场也会重组。

回顾DRAM的历史,可得知“撤退”首先始于市占率较低的企业。因此,在DRAM的排名前三的企业中,占比最低的是镁光科技,其面临的危机也最大,因此镁光实施了即使中国的企业进军进来,也不会破产的战略。

所谓镁光的战略如下所示,在2019年之前镁光按照“两年一代”来研发和量产,提速为“1代1年”,以在技术上领先(下图7)。实际上,据可靠消息称,仅1a(镁光称之为:1α)的量产规模镁光已经超过三星。

图7:三星和镁光的技术蓝图。(图片出自:Shigeru Shiratake (Micron),”Scaling and Performance Challenge of Future DRAM”, IMW2020的资料和笔者自行调查的资料)

此外,三星的48层和64层的3D NAND虽然领先,由于三星过于拘泥于存储单元的一次性加工,被铠侠和Western Digital制衡(堆叠2个48层为96),此外,2020年11月9日镁光发布开始出货全球首个176层。

再者,SK海力士已经成功收购英特尔的NAND业务,SK海力士持有铠侠15%的股份,未来很有可能形成SK海力士+英特尔+铠侠的大型联合组(如下图8)。届时联合组的市占比会是40.4%,超过三星的31.4%。

总之,DRAM、NAND的市占率虽然三星第一,如果其他公司率先掌握了新技术,NAND的TOP1的宝座也会不保。

图8:NAND的出货占比,2020年第二季度。(图片出自:笔者根据DRAMeXchange的数据制作了此图。)

三星的晶圆代工课题

三星设立了到2030年要在Foundry领域赶上TSMC的伟大目标。Foundry领域的微缩化竞争中,三星能得到多少最尖端的EUV(极紫外光刻)曝光设备(以下简称为“EUV”),才是关键。

全球唯一一家能够供给EUV设备的是荷兰的ASML,2016年出货5台,2017年出货10台,2018年出货18台,2019年出货26台,2020年预计出货36台,但是,在2020年5月时间点,ASML的Open PO数量为56台,完全赶不上尖端半导体厂家的需求。

根据之前笔者的文章,在2019年年末时间点,TSMC拥有约25台设备,三星拥有约10台设备(如下图9),笔者推测,在2020年年末时间点,ASML生产的所有设备都会被TSMC购买。这样的话,在2020年年末时间点,TSMC拥有61台,三星还是10台。

图19:各家半导体厂家的EUV累计持有数量(各家的计划和笔者的预测。)(图片出自:eetimes)

三星的李在镕会长对这种状态感到危机,因此在2020年10月13日突然访问ASML,向ASML的CEO--Peter Wennink 、CTO--Martin van den Brink直接提出了“2020年内交货9台、后续每年交货EUV 20台”的要求。

但是,恐怕三星李在镕会长的要求很难实现。因为TSMC一家向ASML提出了远超其产能的EUV数量。最初,笔者推测在2025年末TSMC持有EUV数量为211台,恐怕数量要大幅度上调了。

也就是说,ASML当下无法满足TSMC的要求,因此也无暇顾及三星的要求,这样三星和TSMC的差距会继续拉大。

三星的未来展望

伟大的经营者的道路通常都是难走的。就从本文的例子来看,英特尔第三代CEO 格鲁夫虽然是一位强势的CEO,而第四代的Craig Barrett、第五代的Paul Otellini却受到了股东的批判。

特别是在2004年-2005年期间,苹果已故CEO史蒂夫·乔布斯虽然提出了“iPhone”的处理器代工的要求,却遭到Otellini CEO的拒绝,又在任期中的2012年11月突然宣布辞职,于2013年5月退任。Otellini CEO拒绝苹果的代工生产据说是“英特尔史上最大的错误判断”!尽管英特尔的销售额有所增长,却陷入了辞职的困境。

如上文所述,三星的Foundry业务正在步着TSMC的后尘,而TOP1的DRAM、NAND业务也面临着危险局面。三星能否越过此次困难局面,决定着李在镕的评价。已经位居首位、且被竞争对手紧盯着的两种存储半导体绝不允许有失败,我们将继续关注李在镕的经营手腕。

台积电英特尔

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