92岁张忠谋MIT最新演讲：台积电成功的关键是这4点，很有启发

92岁高龄的台积电创始人张忠谋，在麻省理工学院（MIT）发表了题为《从得州到中国台湾—芯片制造的人生启示》的演讲。

以下是张忠谋MIT演讲的文字稿，有删减。

来源丨Manufacturing @ MIT

我首先想谈一下芯片的普遍性，然后是芯片历史上的一些亮点，接着我想谈谈晶圆代工模式，然后是台湾在芯片制造方面的优势，最后是一些经验教训。

芯片的普遍性

当我第一次去台湾创办台积电的时候，是在1985年。

当时芯片的普及程度远远没有现在这么高。所以当我被告知要发表演讲谈论半导体，我就说：如果你手上有手表，那么你就带着一颗半导体。

但那个时候几乎没有人有数字手表。

现在的情况完全改变了，过去40年来，半导体已经非常普及了。在国防、工业、商业、日常生活中的电脑、智能手机和汽车。

在发达世界的大约25亿人口中，几乎每个人都在日常生活中使用芯片产品。

2016年，MIT通过张忠谋和他妻子捐赠重新开放了E52号建筑

这栋建筑现在被称为Morris and Sophie Chang楼

芯片历史上的一些亮点

在1947年之前，很少有人知道半导体这个词。

虽然说半导体这个词现在几乎每个人都理解(半导体的导电性介于金属等导体和木头等绝缘体之间)，但当我1949年第一次来到美国时，只有科学家、物理学家和一些化学家知道什么是半导体。

1947年，肖克利发明了晶体管，这项发明是在贝尔实验室完成的，是一项获得了诺贝尔奖的成就。

在1952年，贝尔实验室不想那么“自私”，决定将晶体管技术授权给各种公司。这些公司包括一些当时著名的公司，如RCA(美国无线电公司)、GE、IBM，还有像德州仪器这样当时很小很不知名的公司。

1952年之后，各种公司开始生产晶体管。

接着快进到1958年，杰克·基尔比(Jack Kilby)于1958年加入了德州仪器，我们几乎是同时加入的，不是同一天，但是在同一个月，就是1958年的5月。

1958年，他在加入德州仪器几个月后发明了集成电路，而罗伯特·诺伊斯在费尔德公司也单独发明了集成电路，也几乎是同时发明的，这又获得了诺贝尔奖。(只有基尔比获得了诺贝尔奖，因为2000年颁发诺奖时，诺伊斯已经去世了。基尔比在接受诺贝尔奖时表示，如果诺伊斯还活着，他会和诺伊斯一起分享诺贝尔奖。）

快进到1965年，戈登·摩尔(Gordon E. Moore)预测说，集成电路中的晶体管数量每1.5到2年就会翻倍，这个预测后来被称为摩尔定律，50年来仍然有效。这几乎是个奇迹，这样的事情竟然能持续50年。

摩尔在08年摘取IEEE荣誉勋章，诺贝尔奖不授予工程师，但IEEE荣誉勋章通常被认为是电气工程师的诺贝尔奖的等价物。（编者注：2011年的IEEE荣誉勋章给了张忠谋）

晶体管在芯片上的指数增长和晶体管成本的相应降低使芯片的应用范围越来越广泛。

芯片开始变得普及。

举个例子，如果你今天的儿子出生了，你给他一美元，如果那美元按照摩尔定律发展，每年翻倍，两年后，你的儿子到了50岁，他将成为亿万富翁。在50年里成为亿万富翁，假设他活得更长一点，到了70岁，他将成为万亿富翁。

这就是摩尔定律的运作方式，你自己可以算，这是一个相当简单的计算。

直到60年代，几乎所有的芯片都是"双极型芯片"（Bipolar chips），美国公司主导了双极型芯片的制造，欧洲和日本公司则扮演了次要的角色。

在60年代后期，重要的发展是MOS技术。

在Bipolar上的晶体管密度受到限制，而MOS比Bipolar能够制造更小的晶体管，数量则能排布更多。

如果没有MOS，摩尔定律就不会延续。

比如在一个Bipolar芯片上的晶体管的最大数量大约是1平方厘米8000个——我知道这是因为我试过：我试过在一个双极芯片上放10000个晶体管，但我失败了。

英特尔在同一时间也尝试了，我相信他们也失败了，这就是为什么我们都转向了MOS。

在1970年，MOS芯片上的最大晶体管数为10的3次方，与Bipolar数量级相当。

到了现在，MOS芯片上的最大晶体管数量已经增加到了10的10次方。

我们在台积电生产的最密集的芯片几乎有200亿个晶体管。

70年代和80年代，技术变得更加复杂，技术开始从芯片制造转向芯片架构和设计，这也是一个重要的发展。

第一代半导体人主要是物理学家、化学家和电气工程师，他们主要研究加工，如何制造晶体管或者集成电路。

第二代半导体人，不再是搞制造的人了，他们是计算机科学家，设计和构建复杂的电路，他们在想象，他们可以在家里工作，不必来工厂里工作了(像我这样的第一代人必须在工厂里工作)。

这里差不多有2,000 个晶体管

日本公司在芯片制造领域发起了挑战，但在90年代初却失败了。

为什么呢？有各种各样的原因，但我认为最重要的原因之一是广场协定(plaza accord)。

1985年，日本签订广场协定。日元汇率在两年半内几乎翻了一番。1985年，日元兑美元的汇率我记得是250或者类似的数字，两年半后，汇率翻了一番，这让日本人不得不加倍努力应对汇率变动，还有其他原因。

但总之，日本的进攻在90年代初消退。

自90年代以来的三十年里，台湾和韩国在芯片制造领域扮演着日益重要的角色，而美国则在芯片架构和设计以及其他一些方面保持着主导地位，比如芯片设备的制造，美国在这方面有着主导地位，当然，这种地位也被日本的设备制造商所分享，最近也被荷兰的制造商分享，但美国在芯片设计和架构方面的作用是主导的，几乎是不可置疑的，非常主导。

晶圆代工模式

1987年，我成立了台湾半导体制造公司，基于创新的商业模式。

我想口头跟你们说一下晶圆代工模式。

你们先不要看红线，只看黑框，我们先来看旧的商业模式——

同一家公司会对设计进行研发，大多数公司会做自己的设计工具，比如像Cadence和synopsys这样的公司。

这些都是所谓的IDM（集成器件制造商Integrated device manufacturer)，他们之所以被称为集成，是因为他们做所有的一切——

在设计集成电路之后，他们进行晶圆加工，他们进行封装和测试，然后他们出售。

不同的是，台积电只做红线内的部分——晶圆加工和先进封装。

当然，后来人们开始说，那(加工与先进封装)是我们IDM业务的核心，但当时它并不被认为是核心，但是在台积电采用了这种商业模式并取得了成功后，人们开始对此感到有点嫉妒才这样说。

总之，这就是晶圆代工业务，就是红线的封闭部分。

张忠谋在在1950年到1955年间在麻省理工学院求学期间，住过的宿舍

4大成功要素

为什么我们能在台湾做到了这一点？

台湾的优势有以下四点：

首先在于芯片制造方面的人才。

大量的高素质研发技术人员，我把所有的技术人员都下划了重点，因为他们都非常重要，不仅仅是工程师，还有技术人员，操作员。

后天我要在亚洲协会进行一场关于教育的对话，我要说，当我们谈论教育时，我们通常会强调的是精英的教育，麻省理工学院的学生得到的教育是精英教育。

但是为什么台积电在台湾取得了成功呢？

因为台积电也能获得训练有素的技术人员，甚至是受过良好训练的操作员，从台湾的许多技工学校毕业，这些技工学校距离麻省理工学院或哈佛大学有一万英里，他们的学生只是渴望过上好日子，成为技术人员，甚至是操作员，这些人不会在一有更好的机会、更高的薪水的时候就辞职。

于是，人员流动率非常低。

他们几乎就像日本人一样。

当我管理德州仪器的工厂时，工厂主要在休斯敦和达拉斯，在我走进工厂时，所有的操作员都会开始看我，“哟，一个新的访客”。

但当我走进日本工厂时，没有操作员会看我。

我问经理，你们的人员流动率是多少？

经理说，这些都是年轻女性操作员，除非她们结婚，否则不会离开，人员流动率大约是2%/一年。

而在德克萨斯，当经济衰退时，人员流动率大约是15%，经济好时，达到25%。只要有更好的工作机会，更高的薪水，他们都会离开。

这是致命的，因为操作员至少需要3个月的培训，如果你有25%的人员流动率，你就无法做到这一点。

我还记得，杰克·基尔比在发明了集成电路后，我们要他负责一个集成电路部门，杰克·基比对我说，我的天，你知道吗其中一些操作员一辈子都没做过一个好的集成电路，因为人员流动太快，培训不足。

还有地理集中。

台湾是一个相对小的岛屿，我们在台湾的三个城市有重要的工厂设施。

这三个城市都相互连接，都有快速列车。任何时候，包括现在，都会有一千多名工程师，不是操作员或技术人员，分配到他们的家以外的另一个城市，他们住在宿舍，他们从家里搭乘快速列车去那里，他们星期一早上去那里，星期一晚上，星期二晚上，星期三晚上，星期四晚上留在那儿，然后星期五下午回家，任何时候都有一千多名工程师在做这件事。