张忠谋MIT演讲：优势终将易主
张忠谋 1931 年出生，先自哈佛转入 MIT，取得机械工程学士与硕士（SB '52、SM '53、ME '55），后获斯坦福大学电机工程博士。他曾在德州仪器（Texas Instruments）效力 25 年、执掌全球半导体业务，1987 年创办台积电，以「纯晶圆代工」这一开创性商业模式重塑了全球半导体产业——如今台积电是全球最大、最先进的芯片制造商，市值约 5000 亿美元。这场 2023 年 11 月的演讲，是年逾九旬的他对自己「芯片人生」的一次系统回望与前瞻。
TL;DR：张忠谋的核心观点 台湾的芯片制造优势，本质是「经济发展阶段的红利」。美国在 1950、60 年代也享有过完全相同的优势，这种优势终将转移到下一个国家——也许是印度、越南或印尼，时间在 20 到 30 年后。 对芯片产业而言，全球化、自由贸易、自由市场「已成为过去」。各国纷纷转向补贴、本土化、回岸制造，而这会让全球芯片业更低效、也更脆弱。 摩尔定律能撑 50 年，一半靠运气。摩尔 1965 年做预测时 MOS 工艺尚未问世，是 MOS 的横空出世才让晶体管密度一路从 1000 涨到百亿级。 台积电成功的秘诀极其简单：只做「晶圆制造 + 先进封装」这一小块。把 IDM 全链条里一度「最不性感」的环节做到极致，事后却被证明是整个产业的心脏。 台湾真正的护城河不是工程师，而是「训练有素的技师和操作员」。他们不轻易离职、流动率极低，这是制造业最难复制的部分（李录近期在哥伦比亚大学演讲提到，做芯片的都有一个共同点，“都使用筷子”）。 学习曲线只在「同一地点、同一批人」之间有效。台积电把工厂集中在三座以高铁相连的城市，靠地理集中把经验曲线吃到极致。 国家安全压倒一切。尽管产业政策会损害效率，但「没有国家安全，我们珍视的一切都会失去」，所以他宁可接受更贵的芯片，也要避免冷战。 一、开场：两次没考过博士资格考试，竟成了一生最大的幸运 主持人： 这场演讲属于 Manufacturing@MIT 杰出演讲者系列，由麻省理工教务长 Cindy Barnhart 做正式介绍。她回顾了张忠谋与 MIT 的深厚渊源：从哈佛转入 MIT 取得机械工程学士与硕士，之后投身产业界并获斯坦福电机工程博士；在德州仪器任职 25 年、执掌全球半导体业务，预见到亚洲先进制造的潜力，遂于 1987 年创办台积电——如今这家公司已是服务苹果、汽车与超级计算机的 5000 亿美元级巨头。 张忠谋： 我 1950 到 1955 年在 MIT，住过好几个宿舍，包括 Graduate House、Baker House。今天午餐时，一位教授问我「台积电有没有什么事想重来」，我回答说没有；但没人问我「MIT 有没有什么想重来」——如果有人问，我会说有：「我会更用功一点。」（"I would have wanted to study harder."）我两次没考过博士资格考试，这已经是学校允许失败的最大次数。当时我一点也不觉得幸运，但晚年回头看，「这是我一生中最幸运的事。」（"That was the luckiest thing that ever happened to me."）因为那次失败改变了我人生的核心走向。我还得坦白一件事：两年半前我做了髋关节手术，一直没完全恢复——「如果医生告诉你髋关节手术能恢复，你年轻他说得对，但像我这样 90 岁的人，他是在撒谎。」（"If your doctor tells you that you can recover from a hip joint surgery, he may be right if you're young — but if you're a 90-year-old like I was when I had the surgery, he was lying."） 二、芯片如何变得无处不在 张忠谋： 我 1985 年到台湾创办台积电时，芯片远没有今天这么普及。那时没有手机，电脑通常也只有公司、大企业才买得起，而非个人。所以我向台湾商界和公众做演讲时，只能拿最朴素的东西打比方——「如果你有一块电子表，你就随身带着一颗半导体」（"If you have a watch — a digital watch — then you are carrying a semiconductor with you."）——而当时连有电子表的人都很少。但过去 40 年，情况彻底改变了：「从国防上的导弹制导，到日常生活中的洗衣机，芯片无处不在。」（"In national defense — missile guidance; in daily life — smartphones, cars, even washing machines."）今天，国防要靠芯片制导，工业与商业靠计算机，日常生活靠智能手机、汽车甚至洗衣机，全都离不开芯片。「在发达国家，约 25 亿人每天的日常生活都离不开芯片。」（"In the developed world — approximately two and a half billion people — nearly every person uses chip products in their day-to-day life."）
三、芯片简史：从晶体管到集成电路 张忠谋： 半导体这个词，「1949 年我刚到美国时，只有物理学家和少数化学家知道它是什么」（"When I first arrived in the United States in 1949, only the scientists — only the physicists and some chemists — knew what a semiconductor was."）。直到 1947 年，肖克利、巴丁和布拉顿在贝尔实验室发明了晶体管——这项成果拿了诺贝尔奖。1952 年，AT&T 做了一个相当无私的决定：「认为晶体管太重要、不该只留给自己，于是把技术授权给了 RCA、通用电气、IBM 等大公司」（"They decided that the transistor was too important to keep to AT&T, so they licensed the technology to various companies."），也包括当时名不见经传的德州仪器。1958 年，杰克·基尔比（Jack Kilby）加入德州仪器——我们同一个月入职——几个月后他就发明了集成电路；几乎同一时间，仙童公司的罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）也独立发明了集成电路。诺奖只颁给了基尔比，因为诺伊斯在 1990 年前后去世了；基尔比在获奖感言里说，「如果诺伊斯还活着，这个奖该由两人分享。」（"If Bob Noyce were still alive, he would have shared the Nobel Prize with him."）
四、从双极到 MOS：摩尔定律为什么能撑 50 年 张忠谋： 1965 年，戈登·摩尔（Gordon Moore）预言，芯片上的晶体管数量每 1.5 到 2 年翻一番，这就是后来的「摩尔定律」，而且奇迹般地成立了 50 年。我用一个例子说明它的威力：如果你儿子今天出生，你给他 1 美元，按「每年翻一番」的速度，50 岁时他就是亿万富翁，70 岁时就是万亿富翁。到 1960 年代后期，几乎所有芯片都是双极（bipolar）工艺，美国公司主导制造；一颗典型的一平方厘米芯片，双极工艺最多做到约 8000 到 1 万个晶体管——「我试过在双极芯片上放 1 万个晶体管，失败了」（"I tried to put 10,000 transistors on a bipolar chip — and I failed."），同一时期英特尔也失败了，于是我们都转向 MOS。MOS 是 1960 年代末才问世的，能做出比双极更小的晶体管。「摩尔定律能成立 50 年，其实是摩尔的一点运气」（"So in a sense, Gordon was a little lucky."）——他做预测时 MOS 还没发明，是 MOS 工艺让晶体管密度从 1970 年的 10³ 一路涨到今天的 10¹⁰。「现在台积电做得最密的芯片，单颗就有近 200 亿颗晶体管。」（"The most dense chips that TSMC makes have almost 20 billion transistors on one chip."）
五、半导体人的两代人：从物理学家到计算机科学家 张忠谋： 随着芯片变得复杂，技术的重心从「制造」转向「架构与设计」，这是个非常重要的转折。第一代半导体人主要是物理学家、化学家和电机工程师，研究怎么把晶体管和集成电路做出来；「我是第一代」（"I'm the first generation."），我刚入行时芯片上只有寥寥几个晶体管，我不想做那么简单的活，「就专攻怎么把它们做得更复杂」（"I worked on how to make them — how to make them more complex."）。后来就得有人去设计、去架构这些复杂电路，这就是第二代——英特尔做微处理器的人、高通、博通的人，他们不再是物理学家，而是计算机科学家。「他们在家就能思考、做设计，甚至不必踏进工厂」（"They think at home — they don't have to work in the factory."）——而我们第一代人，是必须下工厂的。 六、日本挑战为何熄火：广场协议 张忠谋： 1970、80 年代，日本企业对芯片制造领导地位发起挑战，但这场攻势在 1990 年代初熄火了。原因众说纷纭，但「最重要的原因之一，我认为是广场协议（Plaza Accord）」（"One of the most important reasons, I think, was the Plaza Accord."）。这份协议在 1985 年达成——正好是我去台湾的同一年，两者没有关系，纯属巧合。「广场协议让日元汇率在两年半里几乎翻了一倍」（"The exchange rate was almost doubled in two and a half years."）：1985 年还是 250 日元兑 1 美元，两年半后就变成了 100 出头。面对这样的汇率冲击，「日本不得不收缩」（"The Japanese had to fold up with the exchange rate."）。当然还有别的原因，但日本攻势就此在 1980 年代末、1990 年代初偃旗息鼓——这段「从德州到台湾、途经日本」的细节，因时间关系我今天就不展开讲了。 七、台积电与晶圆代工模式：划掉一条红线 张忠谋： 台积电的贡献，用一张图就能讲清楚。「旧的商业模式是 IDM（整合元件制造商）——同一家公司什么都干」（"The old business model: the same company would do everything."）：既做研发与设计，又做晶圆制造，再做封装测试，最后自己卖。这些 IDM 大多还自己开发设计工具，只有 Cadence、Synopsys 这类公司专门做 EDA 工具。「台积电做的，只是把那道红线框住的部分挑出来：晶圆制造的研发与先进封装。」（"The only thing TSMC did was to pick the part enclosed by the red line — wafer-fabrication R&D and advanced packaging."）当时人们并不认为这块是「心脏」——「台积电靠它成功之后，大家才说，原来那才是 IDM 业务的心脏」（"After TSMC took it and succeeded with that business model, people began to say — that's the heart of the IDM business."），甚至开始有点眼红。晶圆代工，就是那道红线框住的全部。
八、台湾优势一：不止工程师，还有技师和操作员 张忠谋： 台湾做芯片制造有什么特别之处？首先是人才——工程师、技师、操作员的稳定供应，我特别强调后两者。「我们谈教育，总在谈精英教育，像 MIT 给学生的那种」（"When we talk about education, we usually emphasize education of the elite — like the kind MIT gives its students."）；但台积电为什么能在台湾成功？「因为它还能从大量职业学校，招到训练有素的技师，甚至训练有素的操作员。」（"TSMC also gets well-trained technicians, and even well-trained operators, from a lot of trade schools in Taiwan."）这些学校离 MIT、哈佛十万八千里，他们的学生只想靠手艺谋一份体面的生活，成为技师甚至操作员。台湾其实没有专门培养操作员的学校，但人们愿意做操作员——「他们不轻易离职，几乎像日本人一样」（"They don't turn over — they're almost like Japan."），不会一有更高薪水的工作就跑。明天我将在亚洲协会谈教育，届时我会再强调这一点：精英教育之外，这批踏实肯干的技师和操作员，才是制造业真正的底座。
九、台湾优势二：低流动率——日本的经验与德州的教训 张忠谋： 我在德州仪器管工厂时深有体会。在休斯顿、达拉斯的工厂，我一走进去，操作员们就抬头好奇地打量我这个新访客；而「走进日本工厂，没有一个操作员抬头看我」（"When I walked into a Japanese plant, no operator ever looked at me."）。我问经理流动率多少，他说：这些年轻女操作员，「除非结婚，否则不会离职」（"They don't leave unless they get married."），一年只有约 2%。而德州呢？经济不景气、工作难找时是 15%，行情好时能到 25%——一有更高薪的工作，她们就跑了。这是致命的，因为「训练一名操作员至少要三个月，25% 的流动率意味着你根本做不成制造业」（"It takes about three months at least to train an operator, and with a 25% turnover rate you can't do any manufacturing."）。我还记得基尔比当年的感叹：那些女操作员里，「有些人这辈子连一颗合格的集成电路都没做出来过」（"Some of them have never made a single good integrated circuit in their lives."）——就是因为流动太快、训练不够。 十、台湾优势三：地理集中与学习曲线 张忠谋： 台湾的另一个优势是地理集中。台湾是个小岛，但台积电在三座城市有主要工厂，三座城市之间都有高铁相连。任何时候，都有上千名工程师被派驻到非家乡的另一座城市——公司提供宿舍，他们周一早上去、周五下午回，周一到周四晚上都住在宿舍。「这不是什么有趣的生活，但对企业非常有效」（"It's not a fun life, really, but it's effective for the company."），而他们愿意这么做。这一点为什么关键？因为「学习是本地性的：学习曲线只有在同一地点、同一批人之间才会发生」（"Learning is local — the learning curve works only locally."）——「如果你到处开分厂、人分散在各处，学习曲线就不起作用了。」（"It doesn't work if you have a lot of branches all over the place."） 十一、台湾优势四：三十年的生态系 张忠谋： 台湾的第三个优势，是「过去三十年间建立起来的芯片生态系」（"The chip ecosystem has been built over the last three decades."）。上游，像 ASML、应用材料（Applied Materials）、泛林（Lam Research）这些全球重要的半导体设备商，「都在台湾设有服务中心、训练中心和实验室」（"They have service centers, training centers, and labs in Taiwan."）；下游，则有封装、测试等公司。「整条上下游的生态，是围绕台湾慢慢长出来的。」（"The whole upstream and downstream ecosystem grew up around Taiwan."） 十二、教训一：制造优势终将迁移 张忠谋： 如果一定要谈「教训」，第一条是：「一个国家能否做芯片制造，似乎与这个国家的经济发展阶段有关。」（"The susceptibility of a country to chip manufacturing seems to be related to the status of its economic development."）坦率地讲，「台湾今天享有的这些优势，就是美国 1950、60 年代享有的优势」（"The advantages that Taiwan enjoys today were enjoyed by the US in the 50s and 60s — because I witnessed them."）——我亲眼见证过，那时候我先后在波士顿 Route 128 附近的西尔瓦尼亚（Sylvania），以及 1958 年加入的德州仪器工作。台湾现在享受这些优势，但「我认为它终将失去，让给另一个国家——也许是印度、越南，也许是印尼，时间在 20 到 30 年后。」（"I think they will lose the advantage — they will lose it to another country, maybe India, maybe Vietnam, maybe Indonesia, in another 20 or 30 years."）
十三、教训二：对芯片来说，全球化已成过去 张忠谋： 第二条教训：我们长期以来遵循的经济模式——自由市场、自由贸易、全球化——「对芯片产业而言，基本都已成为过去」（"All those are really in the past now — for chips, no globalization, no free trade, no free market."）。当然不是绝对没有，还剩一点，但大量的自由市场、自由贸易竞争已经消失了，而这些恰恰是最有效率、最有韧性的模式。偏离它的产业政策——补贴、本土化、回岸制造——「会让全球芯片业更低效、也更脆弱」（"Industrial policy, subsidization, reshoring will make the world chip industry less efficient and less resilient."）。为什么？看看冷战时期的苏联，他们搞计划经济，结果人们真正需要的东西总是短缺，因为没人能高明地规划整个经济。「有韧性的路，是自由经济、自由市场。」（"The resilient way is the free economy, the free market."）芯片的普及依赖供应链效率，一旦芯片成本上升，它的普及程度就会下降。