书城管理技术创新的战略及管理——理论与实践
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第9章 台湾半导体产业跨越式技术战略

一、序言(台湾半导体产业发展概况)

台湾半导体产业的发展被视为发展中经济体成功发展高科技产业的经典案例,在当前发展中国家与地区普遍面临无法走出低水平的技术模仿困境之际,研究台湾半导体产业发展的技术战略,是一个具有时代意义的课题。台湾半导体产业发展的里程碑事件。台湾半导体产业始于1966?的IC后段封装制造,到1987 ?开始介入专业设计及专业代工制造,这期间产生?联华、台积电、华邦、台湾光罩公司等上下游知名公司,从1990?起,台湾的半导体产业步入了蓬勃发展时期,一批从事IC设计、封装、测试等业务的企业不断涌现和成长,台湾半导体产业发展的里程碑所示。2007 年台湾半导体产业发展达到了顶峰,总产值达到14667亿新台币。其中,IC设计为仅次于美国的全球第二大设计公司集群中心,产值占全球26.5%;晶圆代工产值占全球68%,居全球第一;后段封装、测试产值分别占全球47%和67%,均居全球第一;其他相关部门也都位居全球关键地位(TSIA编辑部,2010)。2009年台湾半导体产业的产值及其构成所示。与主要跨国公司多以设计、制造、封装、测试,甚至系统产品等上下游垂直一体化方式经营不同,台湾半导体产业呈现出完整的上、下游垂直分工的经营形态,总体上呈现出优于全球半导体产业平均水平的发展态势。

二、台湾半导体产业发展历程

(一)外围酝酿

1964年台湾交通大学成立了半导体实验室,将半导体课程列为教学重点,培养出了一批专业人才,为日后半导体工业得以顺利发展奠定了基础。此后,在产业国际分工的大潮驱动下,一批跨国半导体企业到台湾投资设厂从事后段的业务:1966年美国通用仪器公司(GI)在高雄设厂,从事晶体管装配业务,开启了台湾IC封装技术的新里程;1967~1970年间德州仪器公司、飞利浦建元电子等公司也到台设厂,引进IC的封装、测试及品管技术,为台湾半导体封装业奠定了初步的基础。不过总地来说,这一时期台湾的半导体工业都停留在后段工序的封装阶段。

(二)官方力量启动

1.确定技术发展战略

70年代初,台湾在实施多年成功的出口导向战略后,面临着产业升级的巨大压力。台湾的经济管理部门在美国RCA公司研究室主任潘文渊博士的建议下,确定了以半导体产业(尤其是电子表)作为产业转型突破口的战略目标,同时确定了从海外获取技术、并以官方资源来推动技术转移的计划(电子所,1994)。具体来说,台湾当局投入一千万美元作为发展集成电路的启动基金,还成立了两个旨在推动集成电路产业发展的组织:1974年9月在台湾工研院成立了“电子工业研究发展中心”(电子所前身);同年10月召集海外华人,在美国成立了电子技术顾问委员会(TAC),协助工研院对集成电路的技术转移战略方向进行评估。

2.设置新竹科学工业园区

为了促进高科技向台湾转移,台湾经济管理部门于1979年7月仿效美国斯坦福工业园区在新竹动工兴建一座科学工业园区。选择新竹的原因是该地邻近工研院电子所以及台湾的工科学府交通大学和清华大学,可以带来科研和人才的关联优势。台湾当局提供了一系列税收和金融方面的优惠政策,以及相关的公共设施、厂房、土地以及住宅方面的便利,以吸引高科技厂商进驻。尽管在当局设置新竹科学园区的初衷是吸引高科技跨国公司来台设立子公司,然而事情的发展却出乎决策者的预期,新竹科学园区后来发展成为台湾本土IC厂商的大本营,而非跨国公司的子公司集中地。

3.从RCA公司进行技术转移

台湾经济决策者通过认真的产业分析,选择了当时应用广泛的单极(unipolar)技术以及尚处于生命周期中成长期的CMOS技术为切入点,于1976年与美国RCA公司达成了技术转移协议(徐进钰,1999),根据该协议,电子工业发展中心出资350万美元,从RCA全套引进电路设计、光罩制造、晶圆制造、包装与测试技术,同时还引进生产管理流程,并派人员赴美培训。协议还规定RCA须回购台方应用此技术生产出来的芯片,并随着技术的发展不断为台方提供技术升级。为了检验技术转移的成果,电子所建立了实验工厂,制造了电子表IC等消费性产品所需的IC,这是首批由台湾本土制造的IC产品。1978年,示范工厂落成,不久之后其在产品合格率指标上超过了技术源头RCA公司。示范工厂生产的电子表IC在价格上极具竞争力,一度使台湾成为全球第三大电子表输出国,并最终将RCA电子表IC产品驱逐出远东市场。

(三)岛内公-私产业和技术转移

1.从电子所衍生第一家公司:联华电子

电子所将从RCA转移来技术进行充分消化吸收之后,基于让民间拥有自主的IC技术和制造能力的发展理念,尽管当时民营企业对半导体产业的高风险普遍心存畏惧,台湾当局还是努力安排让民企参与到其中,于1980年衍生出了公私合资企业联华电子公司,其中民间股份占30%(华新丽华5%,声宝10%,东元10%,华泰5%),官方股份占70%(交通银行25%,光华投资10%,中华开发10%,电子所5%,电子所15%技术股,创新技术转移公司5%)的股权结构,总投资3.6亿台币(吴思华和沈荣钦,1999)。在为期三年的技术转移时间内,联华电子得到了电子所的全力协助:电子所将所有产品线技术(包括音乐IC,电子拨号器、计算机IC以及电话IC)以低价授权生产的方式全部转移给联华,使联电在拥有研发能力之前就可以进行生产;电子所还将从RCA转移回来的3吋晶圆制造尺寸升级为4吋技术,并提高了产品合格率,然后才向联华转移;电子所还将大量相关专家(包括制造部经理及工程师团队、测试工程师、市场部经理、品管经理等共专业人士共100人以上)转移给联华。(徐进钰,1999)。联华直至1984年才成立设计开发部,其产品线的重心才渐渐从消费性IC产品转移到电脑外设产品及内存IC的制造。

2.从电子所衍生第二家公司:台积电

1983年,电子所实施了投资总额达7亿美元的超大型集成电路(VLSI)计划。这一次以合作的方式同时开展两个开发项目:一是由电子所与一家华裔在硅谷设立的VLSI设计公司华智合做开发先进的DRAM技术,二是由从美国仙童公司回台湾创业的华人工程师组建的茂硅公司与联电合作开发SRAM技术。然而,当技术开发接近完成时,由于台湾当时不具备VLSI制造能力(Meaney,1991),华智被迫将技术卖给日本的新力公司以及韩国的现代公司,茂硅则将技术卖给日本富士、佳宝公司以及韩国现代公司,使台湾的技术努力功亏一馈,迫使电子所决定要兴建一座可生产六吋晶圆VLSI的实验工厂,该工厂于1986年完工。此时,台湾当局聘任了旅美IC专家张忠谋执掌工研院,他提出一种创新性的专业代工模式来运营此工厂。1987年,台积电正式成立,董事长为张忠谋。与联华电子的情况类似,台湾当局坚持这一衍生公司必须民营化,但此时民间对此事仍然存观望态度,当局不得不寻找外资合作,最后选择了菲利普公司作为合作方。在55亿台币的总股本中,菲利普公司占27.5%,台湾当局占48.3%,民间仅占24.2%。除了资金的考虑,选择菲利普这样的国际电子巨头,既可以在未来可能的知识产权冲突中提供一定程度的保护,还可以以低廉的权利金获得菲利普的最新制造技术。另外,公司成立时技术人员主要还是来自电子所,而市场方面则利用Intel公司当时正积极寻求海外代工的有利时机,通过关系渠道以及付出生产工艺改进的巨大努力,终于获得了Intel的部分代工订单(杨艾俐,1998),从而树立起了代工的品牌形象。台积电是首先进入代工行业的厂商,由于长期专注于晶圆制造工艺,它在短期内成为全世界晶圆代工的龙头,92年营收66亿,超过联电,98年达502亿,成为全球第19大IC厂商并在全球的晶圆代工市场位列第一。

3.次微米计划

1990年,台湾当局启动了第三次大型半导体技术发展计划,组织了一个战略联盟来进行DRAM技术的研发。该计划最初计划邀请台湾已有的六家IC制造公司加入这一联盟,它们将与当局各负担50%的研究经费,仪器设备成本则由官方负担,联盟的参与方都可以分享研发出来的16M DRAM与4M SRAM技术。然而,最后只有台积电与联华实际参与了这个联盟。计划的目标是在1995年之前达到0.5微米产品的量产能力,并将在新竹科学园区内建造一座新的次微米实验工厂,计划中的DRAM设计任务委托给主要由IBM回流的设计团队组成的钰创科技公司负责。1992年底完成了8吋芯片的试制工作。台湾当局为此投资了62亿台币来建造试验工厂,建成的次微米工厂最后通过拍卖出售,成立了世界先进集成电路公司,电子所再次转移了全套厂房、设备、与人员。由于受到与民争利的质疑,电子所宣布从此不再开展衍生公司的商业计划。

归结起来,台湾经济管理部门在此阶段,扮演了孵化角色,通过工研院电子所来引导台湾半导体产业的发展(Evans,1995)。

(四)民间力量促进产业链延伸

台积电的成立及其实施的代工商业模式促进了上游IC设计公司的兴起,在其成立后的两年内,有超过四十家专业设计公司在新竹成立。而那些晚于台积电成立的台湾IC制造公司,要么将晶圆代工当作主业,要么也会将之当成分散风险的副业,或多或少都兼营少量的晶圆代工。从80年代后期起,台湾股票市场上半导体技术版块行情看涨,给半导体产业提供了宽松的融资环境,而充沛的工科毕业生也确保了人才的持续供给,更加上对IC产品的市场需求暴涨,这三股力量相互激荡,造就了台湾半导体产业完整的产业链。

1.岛内裂变衍生

在这一阶段中,电子所仍然在技术外溢过程中发挥作用,但其重要性已经显著下降。在市场力量的作用下,电子所的资源和人力衍生出了一批IC公司。最重要的是华邦和华隆微公司。1987年,杨丁元博士带领一批电子所工程师离开电子所创建了华邦公司,该公司依靠与电子所的技术互动,与硅谷的一些IC公司合作,获取与PC产业相关的前沿技术。例如它买下硅谷的一家设计公司Symphony Lab,获得了芯片组的设计能力,得以生产其Winbus 80486 DX/SX芯片组。通过这样的途径,华邦得以在快速变化的技术领域中紧跟时代潮流。华隆微电子公司的投资者是传统产业巨头华隆集团,但其技术及人员主要来自电子所或联华电子。华隆微的产品主要是消费产品IC。华隆微也是通过合资或并购方式,充分利用硅谷技术设计资源,实现技术杠杆效应。

2.海外回流

从80年代中期开始,台湾的PC工业开始进入起飞的快车道,吸引了越来越多投资,台北与新竹附近区开设了大量的PC主机板与外设设备工厂,这些公司主要是由硅谷回流的人才所设立(海外人才回流新竹科学园区的数量参,代表性企业包括:

(1)宏基电脑与德州仪器公司合资成立的德基半导体公司,这是台湾首家专门生产DRAM的晶圆厂。宏基与德仪分别持股74%和26%,德仪提供技术及市场渠道,宏基负责制造。1992年,德基宣布已经达到了德仪所投资的公司中合格率最高的水平。(2)1989年由硅谷回台团队所成立的旺宏电子公司,该公司刚成立时只是一家设计公司,1992年后才进入制造领域。旺宏与日本NKK公司建立战略联盟,合作开发Mask ROM与EPROM产品,还与硅谷的Silicon Graphics公司共同开发32位的微处理器芯片(徐进钰,1999)。(3)硅成集成电路公司。硅成原先是一家由华裔在硅谷所创立的IC设计公司。1990年它将部份业务迁回台湾新竹科学园区,只保留三分之一的设计团队在硅谷以便及时跟踪最前沿技术。硅成在SRAM的设计上是处于技术领导者。(4)生产芯片组的威盛电子。威盛是由台塑集团投资、从开设于硅谷的Symphony公司衍生而来的。威盛利用人脉优势与Intel公司保持着密切合作的关系,可以提前获得后者将上市的CPU新产品技术参数,并快速而有效地推出与该CPU匹配的芯片组。(5)生产网卡的民生科技。民生科技也是由华裔在硅谷创立的公司,为了接近下游顾客并提供有效服务,在1992年迁移回台湾。

(来源:徐进钰,1999)

(五)借助外力深化DRAM的技术发展

90年代以后,由于DRAM产业在线宽微小化趋势下所需投入的资金越来越庞大,设备生命周期却越来越短,促使DRAM制造商面临着越来越大的资金压力,因此许多距国巨头,如英飞凌、尔必达与海力士等公司纷纷寻找更大产能或其他资金来源以降低生产成本。在此背景下,台湾IC产业的卓越制造能力与充沛的资金,吸引了大量海外公司的目光,使得台湾制造商与跨国巨头间的合作关系也出现改变,逐渐由单纯技术转移,延伸至双方共同开发并共享新的制造技术。台湾的DRAM制造商尝试了几种合作发展战略:(1)先自主研发,后合资。茂硅在1991年合并华智,开始自力研发DRAM,但是在1996年放弃此路径转而与德国西门子合资取得64M DRAM的技术。(2)在不同阶段与不同对象合作。例如南亚科技公司从日本OKI公司取得最初的16M 与64M DRAM技术,再与IBM公司合作取得64M 到256M DRAM的授权。(3)合作开发。茂德与韩国的海力士公司共同合作开发90奈米以下的相关技术。(4)完全OEM代工。力晶与华邦则采取OEM的代工战略生产DRAM,完全依赖合作伙伴提供技术支持。(5)并入实力更强的公司。世界先进公司则是基于从次微米(ULSI)计划中所建立的技术能力选择自主研发的道路,然而最后因为无法获利,被台积电并购(陈建宏,2005)。

台湾的半导体制造业透过建立国际合作网路,迅速提升技术层次,而国外厂商则取得资金与产能,双方各得其所;而台湾的IC设计产业也成功地与晶圆代工业以及台湾的IT制造业建立起相辅相成的利益共同体而快速壮大。由于公司的规模与竞争力的提升,台湾半导体产业系统的国际影响力日益增加,并进一步融入国际产业体系。此时,由于民间力量的蓬勃发展,台湾当局将大力推动半导体制造技术发展的政策调整为鼓励半导体制造设备的研发,出现了如杨铁、鑫成等公司经营半导体生产设备的公司,但总体来看,产业规模仍然很小,并且其主要的产品,也停留在后段制造中,技术层次较低的封装测试设备。另一方面,自从台积电成功地在美国发行ADR,并在纽约证券交易所上市之后,越来越多的台湾公司在海外发行存托凭证或是公司债,并且陆续在国际金融市场如纽约证交所或纳斯达克上市。

三、台湾半导体企业跨越式技术战略讨论

(一)战略定位与选择

1.合乎技术生命周期的时机选择

世界半导体产业的主导设计在20世纪70年代基本成型,随后出现了快速增长阶段,自1980年以来世界半导体产业扩张了20倍,半导体产业成为当时全球增长最快的产业。台湾企业在70年代后期选择进入半导体产业,以紧跟战略及时捕捉后发优势,在战略时机上把握得非常到位。

2.适宜的目标产品定位与发展顺序

台湾企业一开始瞄准技术含量相对较低的消费性IC产品,在充分消化吸收其技术诀窍、培养出一批技术核心骨干之后,才转向技术梯级更高的晶圆产品生产,为后者的成功打下了扎实基础。

3.迅速形成的规模经济

台湾各大晶圆制造公司在站稳市场后,迅速投入巨资形成庞大的产能,以规模经济效应构筑极高的进入障碍,从而占据了80%以上的代工市场份额。

4.有效的战略技术路径

台湾通过当局的有力介入,以有限的资源撬动更大的技术资源(Mathews,1997),带动私营部门的投资积极性。台湾半导体产业遵循以下发展路径:官方力量引导、孵化——鼓励民间力量跟上(国内继续衍生,海外力量介入)——产业链延伸、向高端发展。注重众多中小企业技术能力的培育,而不是过分强调少数大企业技术能力提升,这是台湾半导体产业发展的主要经验之一。

(二)战略实施的关键保障机制

通过网络式主动学习和创新性商业模式两者之间的有效互动,台湾半导体企业的技术战略的实施得到了机制上的有力保障。

其一,台湾企业的学习不是完全自发、内生的学习,而是网络式学习,网络性体现在:(1)官方通过设置工研院电子所、新竹科学园区以及开发基金等机制对台湾IC产业施加了重要影响。(2)工研院电子所启动并组织本土研发。这些本土研发虽然没有产生前沿技术突破,但却是驱使外国技术转移的前提和动力。以电子所为核心形成的技术后来通过依次向联电和台积电等公司转移(包括设备和工艺的转移,以及更重要人员训练和转移),为台湾半导体产业的起飞提供了关键的商业平台。(3)与硅谷地区的华裔技术社区保持密切合作关系。从1990年代初期以来,由硅谷回流创业或工作的人才不断加速,这些回流人才与本土人才的互动激荡,极大地促进了台湾半导体技术的多元化发展,还可以避免技术的发展锁定在特定的路径。(4)与美国半导体设备供应商之间保持着紧密的合作关系。这是台湾企业学习新技术并改良产品的重要技术来源。台湾企业所使用设备的先进性,与技术领先的美、日国家企业之间的差距从1980年代的5年,缩短到1990年代中期的2年,及至当前几乎保持同步。

其二,创新性商业模式。台湾技术创新的成功离不开其独特的商业模式创新的配合。台积电针对晶圆制造需要巨额投资建厂,而且产品代际更新速度快的技术特点,创新性地提出了专业晶圆代工的新型商业模式,即由IC设计公司负责设计芯片,将电路图交由代工公司在晶圆上制造出芯片,再由IC设计公司负责销售,自付盈亏,代工公司收取代工费用。这样的商业模式,为台湾企业获取技术创造了有利的外部条件。随后,联电公司又发展出上下游垂直整合型的代工联盟战略,即以合资方式,将上游的IC设计公司,中游的晶圆制造,与下游的封装和测试公司整合在一起,为顾客提供全链条制造服务。这两种代工模式都获得了成功,台积电与联电已成为全球晶圆代工市场的两大龙头企业。

四、引申讨论与启示

上述关于台湾半导体产业发展的成功经验讨论,可以对中国发展高技术产业给出如下启示:

其一,政府应该在促进技术转移过程中发挥主导作用,同时要建立有助于技术扩散的公共技术平台。台湾当局首先充分利用与美国硅谷华裔技术社区之间的特殊关系实现技术从海外向岛内转移,然后通过工研院电子所这样的公共研究机构,构建一些联合技术平台和机制,强调技术的社会扩散效应,而不是像韩国那样集中资源刺激少数企业进行自主研发和内部知识创造,这样的政策为台湾大量创新性中小企业的生存和成长创造了空间。

其二,采取“培育”而不是“保护”政策,有助于减少外部贸易摩擦,并获取外部关键技术。在技术提升的过程中,台湾强调产业“培育”而不是“保护”,并未如韩国、日本等国家在赶超阶段那样为了保护本国产业而设置过高的贸易壁垒,而是以开放式竞争机制促使台湾企业迅速提高技术能力,正是这种机制使台湾企业避免了日本与韩国分别在发展半导体产业过程中先后遭遇到的来自美国公司的巨大压力,并最终与美国领先公司建立了长期的技术战略联盟关系。

其三,企业要善于识别竞争优势随着产业升级而发生的根本性改变并采取有效竞争战略。台湾跻身于半导体高技术产业,靠的不是利用企业已有优势和资源的传统战略。尽管当时台湾企业在诸如玩具、鞋、服装等劳动密集型产业中具有明显的比较优势,但是对于半导体这样的技术密集型产业,劳动力成本几乎形不成有效竞争力,台湾半导体企业最终依靠极高的运营效率和产品质量,以及获取最前沿技术的能力等异于先前的战略而确立了在晶圆代工领域的国际地位。

其四,在发展过程中,要对技术战略的路径依赖效应保持充分的警觉,避免落入技术锁定的陷阱。台湾半导体产业的发展也存在反面教训。Hobday(1995)以OEM-ODM-OBM的发展顺序来解释包括台湾在内的后发企业的技术成长必由路径,然而从台湾半导体发展的具体经验而言,这一论断有值得商榷之处。台湾的半导体产业主要从OEM起步,经过近三十年的发展,许多公司已经进入ODM的阶段,尽管其技术能力已经达到开展OBM业务的要求,然而,绝多数企业至此就止步不前,无法推进到OBM阶段,原因在于如果OEM厂商试图自创品牌,必然会与跨国公司产生利益冲突,后者会以取消订单、威胁渠道商不准与OEM厂商合作等措施予以反制,迫使OEM企业就范。与之相对应的,韩国企业一开始即选择自主品牌的发展路径,冒着极大风险,通过长期和巨大的投资以及采取灵活的技术合作战略,不断提升技术能力,最终成为全球最主要的DRAM品牌提供商。