台积电力压三星英特尔，拿下苹果订单的秘密武器
2018-04-27
14:00:42
来源: 老杳吧
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原标题：一个“小媳妇部门”成为台积电力压三星英特尔，拿下苹果订单的秘密武器
为达成一个被视为“根本不可能成功”的任务，他受命负责一个“小媳妇部门”，9年后，竟成为台积力压三星、英特尔的秘密武器。
2017年11月21日上午，台积电董事长张忠谋出现在台湾地区“总统府”。他很难得的坐在台下当配角，看着部属、台积研发副总余振华从“总统”蔡英文手中领奖，边鼓掌。
这是台湾地区科学领域最高荣耀，两年颁发一次的“总统”科学奖。过去得奖者都是中研院院士。
张忠谋不但推荐余振华角逐，得奖后，还亲自道贺，让余振华又惊又喜。
结束后，张忠谋也不疾不徐地对现场媒体详述部属功绩。余振华得奖，靠的是他潜心研发两个先进封装技术──InFO（整合扇出型封装）跟CoWoS。并指着一旁记者手中的iPhone说，“这个就有InFO，从iPhone 7就开始了，现在继续在用，iPhone 8、iPhone X，以后别的手机也会开始用这个技术。”
赢在30%厚度，让台积连吃三代苹果
早年，苹果iPhone处理器一直是三星的禁脔。但台积却能从A11开始，接连独拿两代iPhone处理器订单，让业绩与股价持续翻红。
关键之一，就是余振华领导的“整合连结与封装”部门，开发的全新封装技术InFO，能让芯片与芯片之间直接连结，减少厚度，腾出宝贵的手机空间给电池或其他零件。
余振华解释，手机处理器封装后的厚度，过去可厚达1.3、1.4毫米。“我们第一代InFO就小于1毫米，”余振华说。也就是减低30%的厚度。
“他让台积连拿三代苹果订单，”与余振华熟识的前任半导体协会理事长、钰创科技董事长卢超群说。
时间回到2011年的台积电第三季法说会。当时，张忠谋毫无预兆的掷出一个震撼弹─台积电要进军封装领域。
第一个产品，叫做“CoWoS”（Chip on Wafer on Substrate）。意思是将逻辑芯片和DRAM放在硅中介层（interposer）上面，然后封装在基板上。
他提到，“靠着这个技术，我们的商业模式将是提供全套服务，我们打算做整颗芯片！”
这消息马上轰传全球半导体业。
梳着西装头，外表看起像个公务员的余振华，也从那时开始密集出现在国内外各大技术研讨会，大力推销这个自己发明、命名的新技术。
当时《天下》记者也对这位处长印象深刻，因为他侃侃而谈、甚至舌战群雄的模样，与一般台积人的低调风格大不相同。
日月光、矽品只好到处消毒，说CoWoS这技术只能用在“极少数”特定高端产品，影响有限。
他会毫不客气的呛回去，“以后所有的高端产品都会用到，市场很大。”
封测界的不满逐渐累积。终于在一场技术研讨会爆发。
一位矽品研发主管在余振华演讲后发难，“你的意思是说我们以后都没饭吃了，不用做事了？”让大会主持人赶紧出来打圆场。
不久之后，余振华突然在公开场合销声匿迹。“我们想说他怎么消失？后来就听说，是张忠谋出来，要余振华低调一点， ”一位不愿具名的封测厂大厂主管说。
当时余振华的直属上司，前台积电共同营运长蒋尚义接受《天下》专访，解释台积进入封测领域的来龙去脉。
原来，2009年，张忠谋回任执行长，并请已退休的蒋尚义重新掌舵研发。当时最主要任务之一，就是开发所谓的“先进封装技术”。
“因为摩尔定律已经开始慢下来，从整个电子系统面来看，在电路板和封装上，还有很大的改进空间，”他说。
过去几十年，摩尔定律的耀眼光芒，让整个电子系统其他部分的进步，都显得不起眼。封装产业的发展重点也因此移到降低成本，已许久没有重大技术突破。例如，业界主流的高端技术──覆晶，是个50年前就开发的技术。
张忠谋大力支持，拨了400个研发工程师给余振华，他也不负众望，两、三年后顺利开发出CoWoS技术。
但直到开始量产，真正下单的主要客户只有一家——可编程逻辑门阵列（FPGA）制造商赛灵思（Xilinx）。
此时，连在台积辈分极高的“蒋爸”，都感受到内部压力。“（好像）某人夸下海口，要了大量资源，做了个没什么用的东西，”他回忆。
冲冲冲，从三星手上抢下苹果肥单
能否夺下iPhone处理器订单尤其是关键。
这个举世第一肥单，长年由三星独揽。例如，2013年量产，用于iPhone 5s的A7处理器，黑色树脂里头，采用的是超薄的PoP（Package on Package）封装，直接将一颗1GB容量的DRAM与处理器叠在一起封装。
三星是举世唯一可量产内存与处理器，也有自家封测厂的半导体厂。由它承制，整个A7处理器可在“一个屋顶”下完成，在成本、整合度拥有巨大优势。
因此，尽管三星的Galaxy智能手机带给苹果的威胁愈来愈大，苹果仍无法摆脱对劲敌的依赖。直到2016年的iPhone 6s，尽管已引进台积，但仍须与三星对分处理器代工订单。
导入CoWoS技术，理论上可让处理器减掉多达70%厚度。但客户却意兴阑珊。
但CoWoS的价格是这数字的5倍以上。
台积电当即决定开发一个每平方毫米1美分的先进封装技术，性能可以比CoWoS略差一些。
“我就用力冲冲冲，”余振华说。他决定改用“减法”，将CoWoS结构尽量简化，最后出来一个精简的设计。
余振华马上向蒋尚义报告，在白板上画图给他说明，“我最后几句话还没讲完，蒋爸已经不管，马上跑去跟董事长讲，挖到一个大金矿。”他回忆。
这就是首度用在iPhone 7与7Plus的InFO封装技术。该技术是台积独拿苹果订单的主要关键。
而且，不只一代。包括几个月前上市的iPhoneX，今年接下来的新款。一位外资分析师表示，愈来愈多迹象显示，甚至2019年、2020年的苹果新产品，台积通吃的可能性愈来愈高。
一位也曾参与苹果订单的封测厂高端主管则认为，三星算是“大意失荆州。”
当台积提出InFO，封装经验较台积丰富的三星，却发生误判，以为只要将既有的PoP技术稍微改良，就可达到苹果要求的厚度水准。
因此错失先机后，三星要再冲刺自己版本的类InFO技术，就已追赶不及。
打破不可能，“小媳妇”立大功劳
2016年11月，当首度采用InFO技术的iPhone 7大量出货之际，台积公告，立下大功的余振华，晋升为整合连接与封装副总经理。
“一开始没人看好，”余振华感叹。
一位出身台积、担任封装厂主管的前辈，曾当面告诉他，“你们台积电根本不可能成功！”
首先，成本面难与封测厂竞争。因为封装厂也在发展类似技术，而台积的人力成本远高过封装业，因此要求产品毛利要达到50%，但日月光、矽品只要20%就能做了。
外资分析师也看衰。例如，美商伯恩斯坦证券分析师马克．李（Mark Li）当时的研究报告写着：“InFo会让台积相对于英特尔与三星更有竞争力吗？不，我们不认为。”
他认为像三星跟英特尔在封装领域累积的的经验与技术，远胜刚要入门的台积电。例如英特尔跟三星在“扇出型晶圆级封装”的专利数分别名列全球第二、三。而台积连前十名都排不进去。
这些看衰的意见，都言之有理。为什么余振华能够逆转乾坤，完成这个“不可能任务”？
他给了一个令人意想不到的答案，“就豁出去了， I have nothing to lose。”
他斜靠着采访地点的沙发，惨然笑着。
原来，那段时间，正是他人生的谷底。
余振华算是台积第一批归台学人，加入时间甚至比蒋尚义还早。
他在台湾清华大学念完硕士之后留美，在乔治亚理工学院拿到材料博士后，在著名的贝尔实验室做半导体研究，90年代初期就回台加入台积电，历经先进微缩技术处长、先进模组技术处长。
台积上一个里程碑，是成功在2003年量产、从此大幅拉开与联电差距的0.13微米一役。
当时，受行政院表扬的0.13微米技术团队六位主管，余振华负责的业务转为铜导线与低介电物质，归类于“后段”制程。
原先他负责的先进模组技术，此时由日后投奔三星的梁孟松主管。
他从半导体厂投入资源最多、对产品性能影响最大的前段制程研发，几年间移到后段，最后落脚到“半导体业的传产”──封装。
在这个追逐摩尔定律，以不断“微缩”为主要使命的超高压行业，这形同从最受瞩目的一级战区，被流放边疆。
深深的吐出一口气之后，余振华说，“一开始人不多，前段、后段都我做嘛，到后来人才多了起来，我就一直退、退、退，退到封装去了。”
5年烧坏几千片晶圆，开创CoWoS封装时代
余振华透露，那段时间不只工作变化大，连家庭、家人也出现状况，人生陷在低潮，让他反而燃起破釜沉舟的决心。
台积的InFo与CoWoS，都属于“晶圆级封装”技术，也就是直接在硅晶圆上完成封装。因此可以大幅缩小体积、提高效能。
台积电身为全球第一个量产晶圆级封装的半导体大厂，走在前沿，便有层出不穷的技术难题得解决。例如，棘手的Warpage（晶圆绕曲）问题。
一位也参与苹果订单的封装业高层透露，台积付出昂贵的学费，5年间产线烧坏了几千片昂贵的晶圆。
2016年开始，余振华的漫长坚持，终于开始看到曙光。
CoWoS的新客户大量出现。他当年的预测成真：最新、最高端的芯片，真的都非得用CoWoS不可。
因为CoWoS可让此类产品的效能提升3到6倍。
该年，英伟达（nVidia）推出该公司第一款采用CoWoS封装的图形芯片GP100，为最近一波人工智能热潮拉开序幕。包括，翌年AlphaGo打败世界棋王柯洁背后的Google人工智能芯片TPU 2.0，这些举世最高性能、造价最高的人工智能芯片，都是CoWoS封装、台积制造。
甚至，连2017年底，英特尔与脸书合作推出，要挑战英伟达垄断地位的Nervana类神经网络处理器，都不例外，乖乖的交给台湾竞争对手代工。
“没有CoWoS，最近这么一大波AI不会这么快出来，”余振华自豪地说。他并表示，现在CoWoS的产能已是供不应求。
他并透露，手中还备有几款秘密武器，未来将一一现身。
过去几年，外界在看台积、三星、英特尔的三雄竞争，眼光都摆在七纳米、EUV等梦幻技术的进度。结果，原先不起眼的封测部门，现在俨然成为台积甩开三星、英特尔的主要差异点。
追根究柢，得归功于余振华这十年来的“坚持”。
“我觉得他是个典范，”一位台积主管说，“这么聪明能干的人，可是公司在人事上挪来挪去，他没有怨言，你派我去做什么就做什么，可是我做就一定做到最好。”
余振华
现职：台积电副总经理
学历：清华大学物理系学士、硕士，美国乔治亚理工学院材料所博士
经历：美国贝尔实验室、台积电整合连接与封装处资深处长
文章来源：http://laoyaoba.com/ss6/html/04/n-670604.html
责任编辑：星野
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