第十章 新世紀地緣政治中心「台積電」
三星集團董事長李健熙在一九八九年一月造訪了台灣,期間他與宏碁執行長施振榮、台積電創辦人張忠謀與其他許多電腦製造公司高層、政府官員們會面。李健熙還邀請了施振榮與張忠謀去南韓參觀他的工廠,是當時美國與日本以外唯一的DRAM 記憶體製造設施。李健熙訪台可能有兩個目的。第一,他可能希望鼓勵他在台灣的電腦製造客戶繼續向三星下單採購記憶體。第二,他可能也擔憂施振榮對在台灣製造DRAM的興趣逐漸濃厚,畢竟前兩年(一九八七年)才在台灣成立台積電的張忠謀也可能正在考慮跨入DRAM製造。李健熙試圖阻撓施振榮與張忠謀成為可怕競爭對手。
施振榮身為身經百戰的生意人,而張忠謀也是位見多識廣的企業經理人,當然也意識到李健熙展演三星實力的背後來意。李健熙甚至還一度邀請張忠謀去三星工作。不過這番談話並未奏效。首先,張忠謀的計畫是專注在客製化超大型積體電路製造,他從未想過要在台灣製造DRAM,畢竟他在德州儀器近三十年工作經驗,看著德州儀器從市場之霸到一九八○年代被日本公司超越,見識到記憶體市場的高度競爭性與多變。張忠謀在一九八四年離開德州儀器。
另一方面,施振榮則是為了自己的電腦製造事業,堅定要尋求穩定的記憶體供應來源,他需要卻得面對偶爾難以取得的困境。在一九八九年五月,在施振榮拜訪三星南韓工廠的一個月後,他宣布與德州儀器的合資公司——德碁,如在第九章所述,準備在台灣生產DRAM。張忠謀大方地在這個案子上協助施振榮,在施振榮飛往德州儀器協商將部分產線移轉到宏碁台灣工廠內細節時,共同前往德州。
一九九○年德碁產線開始稼動,到了一九九二年良率穩定,但是在一九九六年後卻開始出現虧損。施振榮將此情況歸因於二。第一,三星當時已經主導全球市場,對美日台的多數公司來說,已無太大生存空間。第二,負責在合資企業中擔任技術知識提供角色的德州儀器,並未發展出得以獲利的DRAM 產品,最後德州儀器將DRAM 部門在一九九八年賣給美光,產業巨頭IBM也在一九九九年退出DRAM 市場。施振榮則是在一九九九年將德碁賣給台積電,張忠謀則是將買來的廠房改造成晶圓製造的工廠。張忠謀當時也立刻買下台灣另一個廠房,並因此成為台灣最大半導體廠,這讓台積電一舉超越聯電,張忠謀超車曹興誠。
施振榮將德碁賣給台積電的決策,事後看來,是個獲益頗佳的決定。宏碁集團因為這筆交易獲得部分台積電股票,而台積電的股價,則是隨著公司於二○○○年代在客製化超大型積體電路市場逐漸取得主導地位而節節高升。在所有半導體製造商中,台積電在二○○五年成為全球第八大,施振榮在二○○○年受邀進入台積電董事會,擔任董事超過二十年。
台灣半導體製造業的歷史是與電腦產業息息相關的,促成台灣電腦產業發展崛起的工程師、創業者、大學院校、勞工與政府機關,也同樣促成了台積電與聯電這些領先世界晶圓代工業者的崛起。
交通大學的校友們在半導體產業的育成上持續扮演重要角色。就像在電腦產業,台灣的晶片製造業需要工程師、研究者、與技術人員在各種生產條件下的實驗——一種親力親為探索調整的解決問題行動。專注晶圓代工的模式源自於張忠謀與曹興誠對於台灣成功電腦製造產業的相似理解。此外,半導體工程師與創業者,就像他們電腦產業的同業般,試著要讓他們的科技能力能夠在台灣與美國之間的商業與外交關係產生效益。就像一九六○年代的台灣工程師與科學家視電腦為協助台灣在冷戰影響國防與工業發展的關鍵要素,二○二二年在美國與台灣的各政黨也將台積電的高階晶片視為培養國際對台灣支援對抗中國可能突然入侵的寶貴資源。
不斷嘗試,打造晶圓製造的願景
台積電與聯電在全球客製化晶片製造的市場主導性可歸因於工研院在一九七○年代想要培養具獲利能力高科技產業的計畫有關。一九七三年經濟部支持成立工研院作為國家研發機構。聯電是由工研院於一九八○年挑選送去美國RCA學習製造晶片的工程師所成立。張忠謀則是在一九八五年搬回台灣出任工研院院長,接著在一九八七年成立台積電。
工研院的願景也是許多台灣電子產業參與者的想法,事實上,工研院並非台灣第一個考慮在台灣製造晶片的組織。在工研院執行RCA技術轉移計畫前,幾位創業者,包括前面幾個章節中曾經提到過的,已經認知到在本地製造電晶體與晶片的急迫性。一九六○年代末期在台的跨國性電子製造公司促成台灣本地電子組裝產業的興起,一如第六章所描述,在一九七○年代,他們也激勵了創業者思考從頭摸索製造電晶體與IC晶片,讓台灣的工作者得以在電子製造最下游的組裝與封裝之外,承接更往產業鏈上游的製造挑戰。飛利浦建元電子經理羅益強、環宇電子邱再興與施敏、還有另外一位工程師出身的創業者張俊彥擬定了在台灣製造矽晶圓用以生產電晶體與IC晶片的計畫,但在一九七○年代早期因為不同原因未能成功。相反地,聯電與台積電在一九八○年代成立時,不但有比較好的財務支持,加上來自本地的晶片需求也逐漸增加,事先安排好的RCA與飛利浦等晶片業者的技術轉移,以及訓練有素的工程師,整體環境都已準備好。
交通大學畢業生張俊彥是在一九四五年後首位台灣大學畢業的電機工程博士。分別在一九六五年與一九六六年,在交通大學校園裡,他在訪問學人的指導下,從無到有進行電晶體製造的實驗。這些短期的訪問學者都是美國半導體製造業的員工,來到台灣與學生分享所知。
一九七○年張俊彥畢業後,他參與了兩家電晶體製造公司的成立。第一家是萬邦電子,張俊彥貢獻技術專長,由中國第一鋼鐵出資在一九七○年成立,專門製造LED電晶體。萬邦的管理不善與財務表現不佳讓張俊彥在一九七四年辭去顧問工作。接著,他成立另外一家公司集成電子,專門製造雙極接面電晶體。
萬邦與集成的成立是相當具有企圖心的行動,但由於是電晶體製造業中的後進者,當時市場已是美日公司的天下。不過,早期參與過萬邦與集成的幾位工程師,後來在一九八○年代加入了聯電與台積電。
在學術圈,交大校友們會一起合作為台灣的電機工程研究者安排各種關於半導體製造的演講,演講者通常是趁著訪台短期時間內,熱衷於分享產業知識與經驗的海外產業人士。是交大校友、曾在RCA與西屋工作過的工程師凌宏璋就曾以「電晶體與積體電路之製作」為題,在一九六六年第一屆近代工程技術討論會中演講;美國陸軍研究實驗室第一任主任、也是當時美國半導體界先驅的曼鐸(James D. Meindl)也在這次討論會中,給了關於IC設計的演講。
環宇電子與飛利浦建元電子,是在前幾章曾經討論過的兩家具有聲譽的公司,也準備好要在台灣製造電晶體。第七章裡,環宇的邱再興與施敏購買了機台,計劃在一九七二年製造生產電晶體晶圓,以製造雙極接面電晶體。但是環宇在開始生產前就被賣掉了。在第六章,我們得知,早在一九七四年,飛利浦建元電子工廠經理羅益強,試圖說服總部在台灣設立晶圓廠,但從未得到許可。他相信如果他的工廠員工們能夠在組裝電晶體與IC封裝表現良好,那肯定也能勝任電晶體與IC製造。
在一九七○年代初,一位廣受尊重的創業者也呼籲政府要協助在地發展IC製造與電晶體。還記得聲寶的老闆陳茂榜,是施振榮考慮離開管理不良的榮泰電子時,尋求諮詢意見的對象。
到了一九七三年,陳茂榜督促政府仔細調查本地IC與電晶體製造計畫,好供應蓬勃發展的本土電子計算機產業需求。9這是迫在眉睫的事情,因為石油危機使得進口半導體產品的成本大增。作為台灣的領導家電廠商,陳茂榜提議了韓國家電廠商三星電子計劃在一九七三年要做的事。三星集團創辦人李秉喆、他的兒子李健熙在同樣時間點開始投資製造電晶體。
遠渡重洋,CMOS技術的移轉
整體產業對於本地製造IC的當務之急共識或許促使當時行政院祕書長費驊(一九七二年到一九七六年在位),啟動科技轉移計畫,以幫助台灣工程師取得半島體製造產業的授權與訓練。一九七四年,他要求潘文淵,一位RCA工程師與他的大學朋友們,分享關於台灣發展半導體產業的看法,並且安排與經濟部長孫運璿會面。當時孫運璿才剛與邱再興會談過,無法說服邱再興拯救當時的台灣之光環宇電子免於賣給外資企業ITT的命運。一九七四年二月七日,費驊、孫運璿、潘文淵與四位科技官僚一邊喝豆漿、吃燒餅和包子一邊進行早餐會議。七位與會者中,五位畢業於戰前的交通大學。潘文淵簡報指出,派一組工程師向美國公司學習並轉移IC晶圓製造技術到台灣需要四年時間,可能會花上一千萬美元。早餐與會者後來設計了工研院以執行此項科技轉移計畫。張忠謀也在計畫中扮演了部分角色。一九七五年,時任德州儀器半導體事業部副總裁的張忠謀,受邀與孫運璿、費驊及其他科技官員分享他的看法,當時政府內部對於要向哪一家美國公司取經,辯論激烈。
一九七四年七月,潘文淵完成預算一千二百萬美元的計畫書,接著便組織了電子技術顧問委員會,由七位美國華人學者與工程師組成,協助接觸候選名單上的公司。在與超過三十家製造業者接觸過後,電子技術顧問委員會在一九七五年四月將名單濃縮為十四家,接著,經濟部對這十四家公司發出正式邀請函,請他們提出IC晶圓製造技術轉移工研院的提案,七家回覆表示有興趣。委員會檢視過後再挑出其中四家,分別是通用器材、快捷半導體、RCA與休斯飛機。快捷半導體的提案後續被排除因超出工研院預算,通用器材的提案被擱置一旁,因為他們並不具備CMOS技術能力,潘文淵認為該項技術是最有發展潛力的。CMOS晶片相對於N型通道金屬氧化半導體(NMOS)、P型通道金屬氧化半導體(PMOS)或是雙載晶片,耗電較少,且不易被其他訊號干擾,因此適用於太空通訊產品、電子表與時鐘。但當時這項技術還未成熟,即使是專注於該技術的美國晶片製造公司,良率也未必夠讓人滿意。因此,部分委員會顧問擔心台灣是否能夠在單一產品線上成功,當時即使大公司如IBM也還在掙扎當中。
在最後選擇階段,RCA與休斯在科技官員與委員會顧問們中的得票數勢均力敵,中華電信研究所所長、同時也是交大校友的方賢齊,始終對休斯所提出的低預算計畫感到有疑慮,他得到孫運璿的授權,要求潘文淵立刻執行兩項任務。第一項,要當時人在紐澤西的潘文淵親自拜訪休斯,並且與公司代表討論預算的細節。第二項任務則是前往德州與張忠謀會面,並尋求他對兩家公司提案的看法。潘文淵毫無懸念執行了兩項任務。休斯告知公司的確少算了費用,特別是在訓練台灣工程師所需要的額外生產設備。張忠謀確認了RCA的提案是合理的。隨著這些事證釐清,工研院最後與RCA在一九七六年三月五日簽定合約。
第一批被送去RCA受訓的工程師共十三人,在一九七六年四月出發前往美國。前後總共送去三十七位台灣工程師在四個不同地點受訓。IC設計組去到RCA位於紐澤西州的桑莫維爾(Somerville),測試組去到另個地點。CMOS生產組前往俄亥俄州的芬德雷(Findlay),NMOS生產組拜訪了佛羅里達的棕櫚灘花園。有六位成員是一九七○年代初期兩家電晶體製造公司集成與萬邦的前任員工,這顯示了雖然兩家公司未能得到好成績,卻提供了工程師們累積電晶體製造經驗的機會。
聯電曹興誠,IC製造的推手
從RCA不同地點受訓後回台灣的人員最後都加入IC製造示範工廠。這座工廠是在一九七七年完成的,很快就開始生產三英吋七.六微米晶圓。經過六個月的營運,良率已經穩定維持在七○%,比RCA原本合約裡保證的一七%還要高出許多,這麼高的良率為工廠帶來高獲利,估計是二○%或更高。頭幾張訂單中,有一張是為日本卡西歐代工電子表中的IC。政府資助成立的工研院後續協助募集資金於一九八○年成立一家民間企業,將CMOS生產技術轉移過去,這家公司就是聯電。
當初參與過RCA技轉計畫的受訓人員後來成為聯電的主要工程師與管理人員。曹興誠,三十七位受訓人員之一,後續成為副總經理、總經理,一九八一年開始擔任董事長,直到二○○六年。一九四七年出生,曹興誠是台灣大學電機工程系學士、交通大學管理科學研究所碩士。他在RCA技轉計畫中被分在製程小組,要學習包括產能管理、物料採購與倉儲管理。他在俄亥俄州芬德雷接受兩個月訓練後回到台灣,即刻投入設廠包括示範工廠與聯電成立前置準備工作,特別是機器的採購。聯電早期獲利最好的產品就是電話號碼轉盤的IC晶片,自一九八二年開始,聯電出口共二十四億顆到美國。美國社會對於電話的成長需求,為聯電帶來極好的利潤,也帶來其他的商業訂單。
隨著公司業務蒸蒸日上,曹興誠開始思考確保公司成長以及在波動的晶片市場中維持韌性的策略。聯電不只為他的企業客戶設計與製造IC,也幫其他需要額外產能的晶片製造商生產,這部分業務貢獻四分之一的營收。整合服務與代工製造這兩塊業務,都很成功之際,曹興誠開始思考聯電是否該專長在IC設計或是製造,而不是兩樣都做。他的想法是降低聯電只專注在一件事的風險。如果聯電變成IC設計公司,或者是IC製造公司,工研院可能會協助成立另一家公司接手另一塊業務。
當時正在冒出頭的新型態商業機會,也促使曹興誠深思公司的未來:為IC設計公司製造DRAM晶片。一九八四年,三家由在美國大學受教育的台灣人所成立的IC設計新創公司在台灣成立。他們都是設計DRAM晶片但卻在設立工廠上遇到關卡,於是找上曹興誠,但聯電也只能接下其中一家的小量訂單,於是他們只好另求生路,去到日本與南韓生產他們的晶片。同樣地在矽谷,許多海外台灣人參與了許多IC設計新創公司,其中一些人聯繫了曹興誠。見證IC設計公司缺乏製造設施,曹興誠做出結論:擴張聯電製造事業。
曹興誠向經濟部長徐立德提議,聯電應該專注在為IC設計公司製造晶片,特別是由台灣人在台灣與矽谷設立的公司。聯電也能夠繼續為其他需要產能的晶片製造商提供製造服務。曹興誠的想法與我們現在稱之為「晶圓代工製造」相似,這個概念則是與Intel、三星、德州儀器、IBM與東芝所提供的垂直整合製造服務是天秤的兩端。垂直整合製造只有幾家公司能夠提供,因為需要資本與工廠,從發展IC到製造晶片,全部都自己來。晶圓代工製造則是為客戶生產客製化晶片,這些晶片遍布於手機、網路設備、電腦、遊戲機與其他電子裝置。
當時張忠謀已擔任台灣官員的顧問一些時日,徐立德於是要求曹興誠去一趟美國,請張忠謀看看這個計畫給些意見。當時已經在通用器材擔任執行長的張忠謀看過計畫後認為不太可行,主要是因為晶圓代工製造的資本支出很大,財務預估則是過於樂觀。
沒得到張忠謀的支持,曹興誠繼續聯電的既有業務。但到了一九八七年,張忠謀返台創辦了台積電,為IC設計公司與需要額外產能的製造業者提供服務,被視為是晶圓代工製造模式的起始。許多年來,曹興誠認為張忠謀挪用這個點子,他也的確有理由這麼認為,自一九九○年代開始,台積電與聯電就在客製化晶圓代工製造市場互相競逐。兩人在公開場合王不見王有二十年之久,直到二○二○年在竹科四十週年活動上,七十三歲的曹興誠主動走向坐著的八十九歲張忠謀握手致意。
曹興誠所提出現在我們稱之為「晶圓代工」的服務概念,部分受到當時IC設計新創在台灣與矽谷興起,以及這些公司需要製造產能所啟發之外,當時還有另外兩個趨勢促成晶圓代工想法成形。第一,他肯定與當時的國際電子製造業者如飛利浦、通用器材熟稔,這些公司將IC封裝業務委外到台灣。對這些外商的員工還有曹興誠來說,應該是在思考如何承接更多尚未委外的業務訂單,特別是IC封裝生產流程的前一製造階段,也就是晶圓製造。第二,他肯定察覺到從一九八四年開始,台灣電腦製造業者如宏碁、神通,從美國電腦公司手中獲得的代工製造機會。既然台灣公司已經有能力製造複雜的個人電腦,那麼也可能跨入其他電子產品的製造。
作者為美國明尼蘇達大學科學、科技、醫療史研究所,以及電機與電腦工程系助理教授。

書名:《科技造浪者:一部奇蹟般的台灣科技產業史,揭開全球都想知道的人脈網絡》
作者:鄭芳芳(Honghong Tinn)
出版社:明白文化
出版時間:2025年11月
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