“浸潤式光刻之父”林本堅專訪:全球產業鏈大退化,美難返製造業

中國臺灣地區爲延續在半導體領域優勢地位,此前已在全臺灣成立了4個半導體學院,包括臺灣清華大學半導體學院、臺大重點科技研究院、陽明交大產學創新研究學院、成大智慧半導體及永續製造學院。

其中,臺灣清華大學半導體學院由浸潤式光刻技術之父、臺積電前研發副總經理、臺灣中研院院士林本堅擔任院長。除擁有豪華師資陣容外,臺灣清華大學半導體學院還擁有隱藏在後山的奈材中心實驗室,大手筆購置了許多儀器,如同一座小型晶圓廠,成爲練兵秘密基地。

今年2月,臺灣清華大學半導體學院已有少部分學生提前入學,並於9月全面開學上課。

近日,臺灣地區媒體中央通訊社對林本堅進行了專訪,林本堅在採訪當中,分享了關於全球半導體產業發展趨勢及半導體人才培養等方面的看法。

蝸居“鞋盒辦公室”

辦公桌、櫃子、沙發,幾乎將整個空間塞滿,屋內沒有對外窗,宛如鞋盒般大小的空間,很難相信這是外界譽稱臺積電“研發6騎士”之一的林本堅目前在臺灣清華大學半導體學院的辦公室。

臺灣清大半體學院去年剛成立,學院大樓還在興建中,林本堅只好暫時窩在沒有窗戶的簡陋辦公室,昔日業界同僚來訪時驚訝直呼“你怎麼在鞋盒裡辦公?”林本堅卻不以爲意。

專訪當天,他興致勃勃向中央社記者展示他放在電腦前,自制的護眼投影幕;這位被譽爲“浸潤式光刻之父”的大師,眼中流露的盡是科學家發明的熱情。

他20年前在臺積電擔任研發處長時,以浸潤式光刻技術,成功把摩爾定律推進6個世代;20年後,產業面臨空前的人才困境,80歲的林本堅再次扛下重擔,出任清大半導體學院院長,成爲臺灣護島神山羣的堅強後盾。

被譽爲半導體界愛因斯坦的他,是美國國家工程學士、中研院院士,更是學術界公認的神級人物,爲何不像其他臺積電退休高層,周遊列國享福,卻要親自出馬做這樣吃力的工作?他僅淡淡地說“我覺得這好像是我應該做的事情。”

一身簡單幹練的灰色襯衫配上卡其色長褲,他接受中央社團隊專訪時,眼神清亮,沒有嚴厲高管氣勢,反倒像是他的暱稱「Burn爺爺」般,渾身散發溫暖、智慧的氣質。

林本堅在臺積電地位崇高,他和前資深研發處長梁孟鬆、楊光磊、前營運長蔣尚義、前技術長孫元成、前研發副總經理餘振華等6人,被譽爲臺積電研發6騎士。

全球分工產業鏈大退化

美國很難重返半導體制造業,又不願意別人領先

中美貿易戰、COVID-19疫情黑天鵝重創國際經貿秩序。隨着地緣政治危機加劇,爲了不受掣肘,美國、歐洲、日本、韓國及中國大陸等紛紛將半導體視爲重要戰略物資,爭相補助推動半導體本土製造,甚至“拉攏”臺積電前往當地設廠。

林本堅對此並不認同,認爲這是“走回頭路”。他警告稱,各國都想“自己來”,會更加擴大半導體人才缺乏的危機。

美國學者艾迪森(Craig Addison)曾以Silicon Shield(硅盾)一詞,形容中國臺灣的半導體實力在全球佔有舉足輕重地位,在國際紛亂局勢下,將成爲臺灣的安全屏障。

據市場調研機構集邦科技估計,臺灣今年晶圓產能將佔全球總產能的48%,12吋晶圓產能佔全球比重將超過50%,16nm以下先進製程產能佔全球比重更達61%。另據臺灣工研院產科國際所預估,臺灣半導體今年總產值將達新臺幣48858億元(約合人民幣10969.5億元)。

然而,隨着地緣政治風險拉高,以先進製程獨霸全球的臺積電被推上風口浪尖,最大挑戰不再是單純的研發製造、製程升級,而是如何在政治角力中,繼續維繫優勢地位。

臺灣業界也憂心臺積電赴美國設廠,臺灣在先進製程領域的地位將被“美國製造”迎頭趕上,林本堅接受中央社專訪時則直言,“沒那麼簡單,但因爲時局變化太快,每個動作都可能造成連鎖反應,必須走一步算一步”。

回顧過去半導體發展歷程,美國許多公司原先採取“一條龍”模式,儀器、生產工具、設計、製造都自己做,後來發現效率太差、浪費時間,才逐步演變爲全球分工模式。

“我們花很多功夫才進化到現在這階段,硬要回到以前,就是退化”,林本堅感嘆,地緣政治風險升溫,大家都想自己來,這不僅更沒效率,還會讓人才缺口急速膨脹。

林本堅見證臺灣半導體走向全球的光輝歲月,如今大環境卻在走回頭路,對臺灣產業是一大危機。他語重心長地說,半導體絕對是臺灣重要產業,又佔有這麼多優勢,“假使不讓它繼續發展,這是很愚蠢的”。

林本堅進一步指出,政府應大力保護臺積電,最近購買軍火就花了不少錢,“保護臺積電不需要這麼多錢”,希望政府協助臺積電滿足需要的水、電等需求;此外,臺積電擴建廠房,過程中遇到的環保問題也要協調解決。

另外,近期美國正式簽署了《芯片與科學法案》,將爲爲美國本土建廠的半導體制造商提供總額約527億美元的補貼。此舉或將加速推動半導體制造商在美國的投資擴產,助力美國加強本土半導體制造業。另一方面,美國還在持續加碼限制中國半導體產業的發展,比如在在《芯片與科學法案》當中,就有明確要求,申請補貼的企業未來十年內禁止在中國大陸投資先進製程。

林本堅認爲,美國很難重返半導體制造業,又不願意別人領先,所以往往就會想辦法“把大家壓到比較低。”就像以前日本動態隨機存取記憶體(DRAM)做得很好,英特爾幾乎放棄,美國卻不想讓日本領先,硬把日本“弄掉”。

臺積電每次迎戰都成功

林本堅加入臺積電時,當時臺積電主要競爭對手還是聯電,雙方競逐先進製程,“晶圓雙雄”在半導體界呼風喚雨;直到臺積電成功自主開發0.13微米制程,纔開始將亦步亦趨的聯電遠遠甩開,稱霸業界至今。

然而臺積電的路愈走愈遠,敵人背景也愈來愈雄厚,先是格芯(GlobalFoundries)來勢洶洶,當時的CEO葛羅斯(Douglas Grose)還打電話給臺積電創辦人張忠謀嗆聲“我們來了!”隨後又有三星、英特爾(Intel)等強敵環伺,極力追趕臺積電。

林本堅指出,臺積電不與客戶競爭,對於幾百個客戶也非常小心嚴謹管理,公司內部築起防火牆,不會讓不同客戶團隊互通消息;而且無論交貨時間、價錢或效能,臺積電承諾的事情一定做到,這是贏得客戶信任的關鍵。

至於張忠謀口中的另一隻“700磅大猩猩”英特爾,狀況則與三星不同。林本堅認爲英特爾的企業文化沒有三星那麼苦幹;加上英特爾以前很注重製造,後來換了不是技術出身的人當家,優秀人才紛紛求去,成爲落後臺積電重要原因。

今年4月,對於英特爾積極搶攻晶圓代工市場,臺積電總裁魏哲家以一句“臺積電知道如何競爭”霸氣迴應。

6月底,三星大動作宣佈3nm環繞閘極(GAA)技術領先量產,並在7月盛大舉行3nm GAA芯片產品出廠紀念活動。

魏哲家則在8月底的技術論壇表示,今年下半年臺積電的3nm就會開始放量生產,而且“新技術不只好看、好名聲,還要實用”,暗諷之意不言而喻。

這份對臺積電的自信與驕傲之情,在林本堅身上也展露無遺。林本堅談到三星,笑說這不是他們第一次宣稱技術領先,臺積電做16nm時,三星就說做搶先14nm,芯片同樣用到蘋果iPhone,結果用三星芯片的iPhone手機功耗嚴重;後來三星又搶先宣稱做出10nm製程,結果還是臺積電率先交貨。

“爲了爭取訂單,三星比較願意誇大一點。”林本堅直言,雖然臺積電不缺競爭對手,“但從歷史來看,臺積電每次迎戰都成功”,相信未來也會持續保持領先。

不過他也強調,任何競爭都不能輕視,要嚴陣以待,努力競爭。

推動半導體產業持續發展需要“活才”

自2018年以來,隨着中美貿易戰、COVID-19疫情擾亂全球政治經濟局勢,卻也意外讓半導體產業迎來“超級景氣循環週期”,衆多半導體企業滿手訂單、獲利頻頻創高,氣勢如日中天。儘管目前半導體市場因終端需求減弱受到不小衝擊,但是半導體人才依舊緊缺。林本堅也指出,地緣政治因素影響之下,各國紛紛推動半導體本地化製造的趨勢,恐讓半導體人才荒嚴重程度膨脹數倍。

對此,林本堅自臺積電退休後就在臺灣清華大學任教,去年在清大校長賀陳弘邀請下,出任半導體學院院長,“我在半導體、光刻領域裡面差不多累積50年經驗,有機會把這個傳給下一代,是很好的事情。”

本着傳承與回饋的精神,林本堅毅然決然地在80歲這年,交付自己新的任務,即培育半導體產業的“活才”。

林本堅說,要培育學生成爲領導者,必須先讓學生練就特定領域的研究本領成爲“專才”;而半導體科技講究互助合作,得了解其他各部的語言、理論,因此需要“通才”;但要能開創新的方向和領域、讓人追趕,就得是位“活才”才能辦到。

臺灣清華大學半導體學院的“秘密基地”

半導體產業要持續往下世代推進,製程是關鍵一環;然而製程是由產業界主導,所有學校都缺乏足夠師資。林本堅動用在半導體長期的豐厚人脈,找來重量級師資,他在臺積電的得意部屬高蔡勝,目前便擔任半導體學院製程部主任。

此外,包括光刻設備大廠艾司摩爾(ASML)副總經理嚴濤南、臺積電卓越科技院士暨副總經理餘振華、力積電研發副總經理張守仁及前聯電研發副總經理遊萃蓉等,均是來自產業界的豪華師資。

位於臺灣清華大學校園後山的清華實驗室更是練兵的秘密基地,不含內部精密設備儀器,光是實驗室的造價就高達新臺幣7億元(約合人民幣1.57億元),一樓的奈微與材料科技中心實驗室更是島內校級單位配備設備最精良、規模最大的實驗室。

奈材中心實驗室雖然沒有價格高達上億歐元的先進極紫外光(EUV)光刻系統,但也有以優惠價新臺幣4000萬元(約合人民幣897.7萬元)向日本購入的電子束光刻系統,原價達8000萬元(約合人民幣1795.4萬元),這對產業界或許僅是零頭,但已經讓很多學校羨慕不已。

奈材中心實驗室設有無塵室,進入前要穿着連身的無塵衣帽、手套,口罩,並經過風淋室;走進無塵室後,可看到鍍膜設備,還有黃光區,配備有蝕刻及光刻製程設備,有如一座小型晶圓廠。學生在學校可以先接觸實作,進入產業界前,預先有心理準備。

除了重量級師資與實作場域,學研界與產業界的合作也勢在必行。林本堅指出,產業界考量商業利益,通常只研發下一代技術,下兩、三代技術就沒有辦法了;半導體學院則可超前部署,盡情探路、冒險。

“我們跟產業合作,但也有自己的主見”,林本堅認爲,應鼓勵教授大膽嘗試,失敗也沒有關係,從中學到功課,下次才能做更好的東西。

培育本地博士佈局前瞻研究爲產業未來領路

根據臺灣104人力銀行最新發布的《2022年半導體人才白皮書》,半導體產業人才需求自2020年第3季開始走升,2021年第1季起持續創新高,到了今年第1季平均每月需求已竄升至3.5萬人,年增幅高達39.8%;半導體產業無畏近年國際局勢動盪,逆勢大爆發,更加劇“求才若渴”狀況。

不過產業缺人才不僅是“量”的問題,前臺積電技術長、現任陽明交大創新研究院總院長孫元成,陽明交大國際半導體產業學院長張翼及林本堅均不約而同地說“半導體產業不只缺人才,更缺博士級人才”。

“臺灣現在念博士的風氣不好”,林本堅坦言,臺灣因爲少子化,學齡年輕人持續下滑,業界需求量又大、薪資水準也不錯,導致多數學生碩士畢業後,就馬上投入職場。

但林本堅指出,博士修課時間長、學分也多,才能真正深入研究;如果只有碩士,碩二帶碩一做研究,“他纔會一點點,就要帶人做研究?而且碩士要修的課頂多20幾學分,能夠學什麼?”

長期積累的風氣難以馬上扭轉,林本堅原先希望半導體學院招收學生以博士爲主,但考量現實因素,最後仍調整爲每年招收80名碩士、20名博士。

(中央社製圖)

現實潑冷水!林本堅感嘆:好好做不容易

雖然在政府大力支持下,全臺4大半導體學院均已建立,但讓林本堅錯愕的是,學院成立後面臨的首個挑戰竟是來自僵固的政府制度。

林本堅苦笑着說,半導體學院希望找來有潛力、優秀的學生,寧缺勿濫,沒想到引來教育部質疑爲何沒有滿額招生,“我們說不好我們不要,結果教育部說,沒招滿明年就給你少一點(名額)”。

林本堅原以爲只要做個好院長、好教授,後來發現光在行政事務耗費的心力就超乎想像;

林本堅舉例,一個普通教授在臺灣的薪資是香港的1/4,也可能是新加坡的幾分之一,更不要講美國、歐洲,這樣的薪資條件要爭取好教授並非易事;

再從資金面來看,半導體學院是由政府及產業共同出資,但臺灣產業界的問題是要“給錢就要回收”,不會平白捐給學校,一定要做業界有興趣的研究計劃;當資金都放在研究計劃與教授的人事上時,最後能運用於經營學院的錢所剩無幾。

儘管臺灣國發基金也是出資方,林本堅直言,國發基金與產業界偶有互踢皮球情況,國發基金說這錢應該是產業界出,產業界說這錢應該是國發基金出,結果兩邊的錢都不能使用。

政府與產業攜手合資成立半導體學院蔚爲美談,學院運作卻困於體制,綁手綁腳。林本堅形容,清大半導體學院“寄人籬下”,一開始連教室、老師都沒有,所幸清大深知學院的重要性,在學院第一屆招生時的審查、口試等過程,得到許多人的協助。

凡事起頭難,儘管起步不如預期順遂,林本堅仍期待半導體學院能夠實現願景,除了給學生領導者的配備,對於沒有碰過的問題也能迅速找到解方的“活才”,也期許擦亮臺灣博士的招牌,培育出與柏克萊大學、史丹福大學平起平坐的世界級博士。

編輯:芯智訊-浪客劍 來源:綜合自“中央社”