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台積電的製程,如何從落後到超車對手?一切要從與飛利浦的談判說起

2025-05-19 撰文 郝致琪
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在 1988 年,台積電公司的會議室裡,工程師們正為一張來自英特爾(Intel)的訂單興奮不已——這不是什麼尖端產品,而是英特爾 3 年前的舊款控制器,當時 1.5 微米(µm)製程已是台積電最先進的技術。沒人料到這家只能做成熟製程晶片的台灣公司,36 年後會成為超越英特爾的半導體公司;2024 年台積電市值排名更首次突破1兆美元,成為全球第八大企業。

延伸閱讀:營收砍半、員工上街抗議...張忠謀當初如何在內憂外患夾擊下救活台積電?

根據《張忠謀自傳》,早期台積電的晶片製程節點技術落後一般半導體公司 2~3 代,當別家已量產 1.0 微米,台積電只能量產 2.0 微米;但到了 1999 年,台積電已趕上 9 成公司做到 0.18 微米,至 2022 年已可量產 3 奈米(nm)。 

超車的起點從何而起?

台積電技術領先的關鍵,必須從 1985 年台積電創辦人張忠謀和飛利浦公司(Philips)的談判說起。飛利浦公司是台積電的創始股東之一,《張忠謀自傳》提到,1985 年,政府準備籌設台積時,飛利浦馬上向政府表示有興趣合資,當時飛利浦總部決定把台灣作為低成本的半導體生產基地,恰巧和當時台灣政府招募外資計畫符合,因此飛利浦就成了台積電的募資首選。

選對材料、修正錯誤,研發經驗是進步的養分

談判之初,飛利浦原要台積電完全以飛利浦的技術為基礎,但張忠謀相信「技術是一間半導體公司的靈魂」,堅持以授權方式自主開發,並把獨立性設為談判重點,拒讓台積電成為飛利浦的子公司。而另一方面,張忠謀提出的「專業晶圓代工模式」也正合飛利浦意,這些條件確保了雙方的利益,談判在 7 個月後終於順利落幕。

1997 年,台積電聽聞了 IBM 0.13 微米銅製程,起了挑戰心的台積電開始接觸 IBM 洽談授權。然而,《晶片島上的光芒》提到,IBM 堅持研發要在紐約進行,但台積電認為在自家廠內才能讓研發、製造緊密配合,使技術在台積電生根,最後拒絕合作。

書中還提到,技術障礙高的 0.13 微米銅製程之所以能開發成功,是因為台積電在研發前一代技術時,發現新材料 HSQ 在研發階段表現好、但進入量產就會有問題。自主開發的過程在此時化作成長養分,幫助台積電選對材料、修正錯誤,才能領先 IBM 於 2001 年最早推出,在國際嶄露頭角、奠定技術優勢。

固定 8% 研發經費,讓員工有足夠子彈上戰場

全球速食龍頭麥當勞崛起的歷程中,起先漢堡市場規模並不大,但靠著服務定位主攻速食市場,麥當勞成功擴充既有市場。《器識》表示,台積電剛成立的情況和麥當勞類似,當時晶圓產業以垂直整合製造為主,從設計到製造通通包辦;而台積電選擇專注晶圓製造代工,在累積龐大客群,客戶合作量夠多後,良率就能隨之提升。

在這些布局背後,投入多少資源讓技術能持續領先就很重要。張忠謀在《Acquired》專訪時表示,他在德州儀器(Texas Instruments)任職時就意識到了固定研發經費的重要性,但提案每每遭駁回。2009 年回任台積電執行長後,他希望訂下固定的營收投資比例,讓主管能安心研發、不必每年都為年度研發預算爭執不休。

延伸閱讀:台積電工程師的一天:早六晚八是常態、深夜還有「台積電之歌」

最後,張忠謀在當時 5~6% 的基準上直接將研發經費固定為營收 8% ——不論景氣好壞都直線投資。一旦有了足夠資源可推進,研發團隊也開始得以有更遠大的構想,使日後能鎖定 28 奈米製程成為關鍵技術突破點,為智慧型手機市場的崛起鋪路,2014 年以 20 奈米與蘋果合作生產 A8 處理器,為台積電立下重要里程碑。

053.jpg晶圓代工模式+快速量產,創造飛輪效應
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晶片戰場的隱形防線!鈺祥企業以再生型濾網與訂閱制守護半導體良率

2026-08-07 經理人 x 鈺祥企業
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AI 浪潮推升全球晶片需求,半導體製程持續向物理極限挺進。下一個十年的較量,已從演算法與架構層面,延伸至肉眼不可見的分子尺度。在 5 奈米以下的先進製程中,直徑僅 0.3 至 1.5 奈米的氣態分子污染物(AMC)一旦滲入無塵室,便足以讓整批晶圓報廢。

對此,深耕 AMC 防治近四十年的鈺祥企業董事長暨總經理莊士杰觀察:「半導體發展往前,對無塵室極致潔淨的要求,是呈現飆升。」他因此把它定義為濾網的「摩爾定律」,隨著半導體製程發展向前推進一個世代,無塵室對潔淨度的要求便隨之倍增。尤其,台灣先進製程的市場份額也不斷攀升,再加上供應鏈國際化布局,都讓鈺祥企業從早期代理起步的化學濾網廠商,逐步成長為全球晶圓廠不可或缺的微污染防治夥伴。

搶進分子管理時代,AI 與先進製程不能沒有的配備

半導體製程中,無塵室對潔淨度的要求究竟有多高?莊士杰舉例說明:「在半導體製程中,負責將微小電路複製到晶圓上的黃光製程,其環境對微污染的敏感度極高。哪怕只是十億分之一(ppb)的氨氣異動,就會引發光阻缺陷,損及產品良率;而酸性氣體分子若沉積在極精密的光學元件上恐造成霧化,進而影響價值上億美金的設備性能。」

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鈺祥企業董事長莊士杰。
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事實上,對潔淨的要求,範疇早已不侷限於晶圓廠內部,也延伸到 AI 驅動的大算力資料中心,這些設備都是長時間處於高能耗運轉狀態,承受不起化學污染帶來的腐蝕與元件老化風險。當潔淨需求與永續要求同時逼近極限,環境管控也從單純的產線問題,轉變為制約整體產能擴張的現實門檻。不過,這正是鈺祥企業近四十年技術積累,發揮價值的時代浪尖。

創立於 1987 年的鈺祥企業,最初以代理美國品牌濾網起家,累積與國際半導體大廠合作的實績後,逐步建立起涵蓋材料改質、流體管理與循環再生的跨領域技術體系。如今,除了台南生產基地,鈺祥還設有三座 ITRI(工研院)同等級的品管分析與研發實驗室,串聯起從研發、生產到安裝清運的一條龍能力,成功打入半導體先進製程晶圓大廠與美系記憶體大廠的供應鏈,服務據點遍及美國、中國大陸、日本、新加坡、馬來西亞等全球市場。

不只是濾網,更是驅動未來科技的分子基礎設施

「我們定義自己是驅動未來科技的分子科技廠商,在微觀世界去佈局天羅地網,過濾污染物。」莊士杰表示,台灣作為全球最先進的科技製造重鎮之一,鈺祥企業將自身定位為分子基礎設施的角色。當全球綠色算力與 ESG 浪潮轉為供應鏈的准入門檻之際,能同時提供潔淨效能與可量化碳足跡的供應商,才更容易留在客戶的採購名單上。

隨著晶圓廠與資料中心同步擴產,莊士杰坦言,若沿用傳統買斷、拋棄的線性思維,「廠區很快就被數十萬片濾網和碳排放淹沒。」對此,鈺祥企業從 2008 年便開始依照循環經濟模式生產產品,並開始研發濾網再生技術,成為全球首家獲得 BS 8001 循環經濟認證的製造業者。經工研院認證再生型濾網可循環再生達 10 次,研發實測中 TVOC 濾網更可重複再生高達 20 次,且維持接近新品的過濾效能;廢棄物量減少 91.67%,碳排放降低逾 85%,歷年累積逾 100 項國內外專利。

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鈺祥企業成立於1987年,深耕氣態分子污染物(AMC)防治技術,擁有超過百項國內外專利。董事長莊士杰更獲得《經理人月刊》第17屆「100MVP經理人」的「永續經營MVP經理人」獎項。
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訂閱制+AI 雙軸轉型,定義智慧製造新典範

除了技術領先,鈺祥也將商業模式升級。鈺祥推出潔淨空氣訂閱制(CaaS)、AI 預警模型與 Domain Twin 三項服務,莊士杰強調:「我們要做出更多產品以外的價值。」

潔淨空氣訂閱制(CaaS),即是將耗材買斷轉為效能租賃,並整合 SAP 與 Salesforce 系統,提供客戶即時碳足跡數據。莊士杰說:「很多現場的條件,都會影響濾網,以前就是靠人力判斷,現在就是可以運用 AI 做一個整體的趨勢管理,減少不確定性。」

因應 AI 工廠運轉需求,鈺祥企業也導入 AI 預警模型,可提前 3 天偵測污染物濃度異動,防範停機風險;搭配 Domain Twin 技術,將資深工程師的判斷經驗數位封裝,海外新廠得以快速複製最佳實踐。莊士杰補充:「有很多資料難免會隨著人員離開而流失,或只能仰賴少數專家,這樣的服務難以規模化,這也是為何我們推動 Domain Twin。」

當先進製程的競爭門檻持續升高,潔淨環境管控已成為良率管理不可或缺的一環,莊士杰表示:「大家不要只把我們看成化學濾網供應商,我們是支持半導體穩定運作的分子風險管理技術夥伴。」在演算法與晶片架構的競賽之外,這場關於分子的戰事,才是決定 AI 時代能否穩定量產的關鍵防線。

[本文由經理人整合行銷部與鈺祥企業共同製作]

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