VLSI 技術發展計畫(1983-1988)

  國立臺灣大學社會科學院政治學系

博士論文：台灣邁向半導體產業王國之路—以發展型國家理論詮釋臺灣積體電路產業發展歷程(1974-2018 年)

https://tdr.lib.ntu.edu.tw/bitstream/123456789/744/1/ntu-108-1.pdf

經過前兩個計畫的推動，國內半導體產業開始蓬勃發展，聯電等幾家新成立的公司都發展得不錯，像1983年因為電話IC熱賣，聯電業績不斷攀升，國內對發展積體電路產業深具信心。為趕上世界的主流水準，1982年行政院科學技術顧問組建議政府將IC技術提升至「超大型積體電路」(very-large-scale integration,簡稱VLSI)的1微米。這項建議得到行政院長孫運璿的支持，但是研究主題還是科學技術顧問組及工研院電子所爭論的對象，科技顧問組認為應開發記憶體IC，並量產DRAM等標準型記憶體，但電子所主張應延續第一期與第二期計畫，開發特殊應用IC(ASIC)等邏輯型IC(Mathews and Cho, 2000: 169)。最後考量當時臺灣半導體產業技術基礎薄弱，還是延續前兩期計畫軌道，繼續發展邏輯型IC。

經濟部決定推動「電子工業研究發展第三期計畫」，又名「超大型積體電路（VLSI）技術發展計畫」，期間自1983年7月至1988年6月，同時推動相關IC設計與研發，並依循前例委託工研院電子所執行計畫，計畫目的是達成1.25微米(µm)的IC製造能力、建構VLSI技術發展的基礎環境，以及強化IC的研發能力。

VLSI的難度超過第二期計畫，計畫經費增加至29億8千萬元，是第一期計畫的四倍(陳慧玲，1996；黃浚欽，1998:8)。

 (一)與民間公司技術合作

這一期計畫也和第一期計畫不同，不是直接從國外公司引進技術，而是與旅美華人在1983年創立的華智(Vitelic)公司進行CMOS製造技術的技術合作，主要原因是1980年代美國半導體產業盛行併購及策略聯盟有關(朝元照雄，2016：33)。由於VSLI技術在當時是發展中的先進技術，擁有此類先進技術的企業不可能移轉給其他競爭者，所以電子所須尋找具有技術能力的公司作為合作開發及技術移轉的對象。而華智和電子所技術合作的理由，是希望透過臺灣政府的技術轉讓計

畫，吸納優秀的技術人員加入華智的研發工作，在臺灣交通銀行與日本京瓷(Kyocera)的投資之下設立臺灣華智。同時留美華人在矽谷設立的半導體企業國善(Quasel)與茂矽(Mosel)亦宣布在臺灣設立IC工廠。

透過華智和電子所的技術合作，自美國Vitelic(華智)轉移CMOS 1.25微米製程技術，並成功開發1.5微米256K CMOS DRAM(吳思華與沈榮欽, 1999)。1985年初成功試作64Kb及256Kb DRAM。當時臺灣成為繼美國、日本之後的三個DRAM製造國。利用聯電工廠生產的茂矽也在同年成功試作64Kb SRAM，國善也成功開發64Kb HRAM(齊若蘭，1985：105)。但是這三家以留美學人為首的積體電路公司，由於1985年國內資金籌措不易，建廠計畫未能如期進行，導致其中兩家公司—華智與茂矽，相繼於1985年8月和9月，把開發出來的高科技產品，授權予日、韓大廠生產。這也促使臺灣政府開始思考委託聯電設立大規模工廠生產製造，但是由於三家公司產能不足以維持新設工廠的營運，故在當時並未設立工廠(朝元照雄，2016：36)。

(二)首創晶圓代工模式

當1984年工研院接下「超大型積體電路（VLSI）計畫」，自行投入研發，隔年即邀來曾任美商德州儀器全球副總裁的張忠謀，擔任工研院院長。在《李國鼎口述歷史》裡提到，張忠謀以為自己是來臺灣當工研院院長的，可是履新才兩個星期，就被李國鼎約見，商談如何提升臺灣的半導體工業。李國鼎問張忠謀是否出來主持一家大型晶圓廠，解決這三家的產能需求。當時，華智開發出來的DRAM產品，已經拿到日本韓國代工(張如心等，2006：190)。

於是在配合產業界的呼籲下，政府終於提出一個重要的產業發展計畫，打算由民間及政府共同出資新台幣100億元，設立一個新公司，下設一個超大型積體電路(VLSI)製造工廠，以發展國內的VLSI工業，並解決國內廠商因找不到工廠為其代工生產，而須將產品轉賣給別人的難題。1984年，胡定華升任工研院副院長，並籌備成立第二個積體電路公司，即後來的台積電(Taiwan SemiconductorManufacturing Company, TSMC)。

李國鼎安排張忠謀見當時的行政院長俞國華，一個星期左右準備報告的時間 ，張忠謀真的在一週之內為臺灣下了一個大決定：成立一家史無前例的專業晶圓代工公司，這公司本身不設計IC產品，只為客戶製造晶圓。在這之前，幾乎所有的晶圓廠都替客戶兼差代工，賺些小錢，貼補晶圓廠的成本，但是沒有一家公司敢專門做代工(張如心等，2006：190-192)。有趣的是，當初最早提出晶圓代工概念的是當時聯電總經理曹興誠，曾託人帶一份「晶圓代工模式」企劃書，給即將返台協助發展半導體產業的張忠謀，卻未獲回應(盧宏奇，2018)。但是後來張忠謀觀察到無廠設計公司陸續在臺灣設立，確信純晶圓代工模式已可行(經濟日報，1986)。

當時工研院院長張忠謀向前行政院院長俞國華建議，VLSI製造技術是資訊、電子及自動化等產業競爭力的關鍵，但由於VLSI製造工廠的投資過於龐大，因此政府有必要出面倡導，並給予資金上實質的幫助。政府原本打算以民營方式成立該公司，因此出資比例以不超過50%為準，其餘則邀國內業者參與，並提供各項減免稅率等優惠條件。但當規劃案送到行政院TRB會議討論時，由於已到商業化階段，海外顧問不願多發表意見，但是私下大家做了一個投票，多數委員都覺

得規劃得太過樂觀(虞華年，1998:59)。另外國內業者對半導體產業不熟悉，比起當時其他產業，認為投資金額太龐大、風險高、且短期回收不易，對此視為「無底洞」的投資，躊躇不前或紛紛予以拒絕，在沒有一家公司願意投資的情況下，

而使此投資計畫一度陷於膠著狀態。因為民股招募不易，政府於是考慮為本來由民股投資的部分，另覓財團法人單位投資。1986年電子所成立TSMC移轉專案小組，全力配合新公司設立，最後終於在荷蘭菲利浦公司的合作下，「臺灣積體電路製造公司」(初期稱為臺灣半導體製造公司)終於在1987年2月24日宣布正式成立，移轉小組約150位同仁也一併移轉到台積電。當時TAC顧問團不贊成，認為技術研發還需政府支持，但是民間認為政府應該支持多元產業，為了技術研發資金籌募、也不想被批評與民爭利，決定成立公司、自負盈虧，章青駒形容這是「電子所上吊」的行為 (蘇立瑩，1994) 。

 (三)引進國外資本

張忠謀分析自己規劃台積電的兩大貢獻，除了提出專業晶圓代工模式，就是堅持相當於美國中小型晶圓廠的資本規模。總投資額設定在2億美元，俞國華指出開發基金可以認購近一半的股份，另一半建議找一家國際級大公司來出資，因為國內資金很難募得。另外建議讓公司自有資金比例，從六成提高到七成或更高，即使頭三五年不賺錢，也不致發生嚴重的財務問題(張如心等，2006：190-195)。

當初成立聯電時，曾設定給經濟部15%的技術股，到了台積電成立時，張忠謀刻意讓雙方都不認技術股，以免稀釋資本，而以授權金的方式讓台積電取得「技術保護傘」。

最後參與的股東包括了行政院開發基金會投資48.3%、荷蘭菲利浦公司投資27.5%、國家四家石化公司台塑、中美和、台聚、華夏，以及其他民營公司誠洲電子、台元紡織、神達電腦等共同投資24.2%，也在幾個月之內募齊 (陳東升，2008：214-215)。當時最大的一個股東，就是荷蘭的飛利浦電子，而飛利浦之所以投資，其實是有前提條件的，也就是將來他要有選擇權(option)，可以讓它股權過半，當時被稱為有「不平等條約」之嫌。也有論者以為保留外商51%股權，可讓外商將臺灣視為海外分公司，保持外商願意技術移轉的基本策略(吳政憲，2016:48)，但是最終國外股權還是沒有過半。台積電剛開始營運兩三年，張忠謀董事長就認為像這樣一家資本密集的科技公司，必須掛牌上市，才能取得更多資本，但是與飛利浦要求取得台積電的選擇權矛盾，飛利浦股權不能過半、比重最多到40%，否則會影響台積電上市，張董事長說服台積電，依照大華證券規劃上市(張孝威，2018：248-250)。

台積電早期除了資金，在技術上也須仰賴國外公司技術移轉。台積電在早期的許多產品都在飛利浦的專利保護傘之下，但前提必須在台積電持有一定比例的股權。但隨著飛利浦逐漸釋股，為了繼續維持在飛利浦保護傘之下，專門為飛利浦發行了十三億股特別股，全部由飛利浦認購，三年之後等台積電有脫離保護傘實力，就可以向飛利浦全部贖回特別股。為了怕太多股東認購、導致飛利浦無法認足維持台積電專利授權所需要的股數，台積電在設計上刻意壓低特別股的股息，來降低投資人認購的誘因(張孝威，2018：270)。

當年名列世界半導體的五大廠的飛利浦，在歐美等地已經擁有多個晶圓廠專門產製自家設計製造的IC產品，在1986年這幾個晶圓廠的產能也尚未滿載，其實是沒有增加投資生產的必要。為什麼飛利浦願意投資、而且美國大廠不看好台積電專業代工的模式？主事者張忠謀的國際威望、飛利浦的國際化經營、以及臺灣飛利浦建元廠的優異表現應該都是原因。當時飛利浦建元廠的總經理羅益強向總公司建議，臺灣的生產成本低、品質又好，如果就IC產業的垂直整合來看，往上走，就是設立晶圓廠，很明顯的在臺灣投資一定會比歐洲更有競爭力(張如心等，2006：198-199)。

臺灣第一座6吋積體電路實驗工廠於1986年正式完工，為發揮實驗工廠的經濟效益，在張忠謀的建議與當時政務委員李國鼎的支持下，1987年衍生成立臺灣積體電路製造公司，將VLSI計畫的設備與人才移轉給台積電，臺積電的人力資源主要都來自工研院電子所，從電子所移轉將近154人工程師與作業員，生產技術1.5微米是由飛利浦移轉，並租用其VLSI實驗室為一廠。1987年底台積電取得英特爾執行長葛洛夫(Andrew Grove)的認證，成為台積電第一家IDM客戶(張如心等，2006：203-204)，至1989年已有六家晶圓廠，該年營業額成長率達70%，並在業者與工研院互相合作下，製程技術已由引進RCA技術時的7微米追趕至1.2微米。

台積電原先的構想，產能大約3成供國內優先使用，7成為國際大廠服務，只有少部分為國外小的IC設計公司製造晶圓。但是真正運作之後，佔台積電營收最高的客戶群，反而是原先預計比例最小的海外IC設計公司，大多集中在北美地區。因為有了台積電這樣獨立的專業代工公司，有創意的IC設計人才不必再耗費鉅資蓋晶圓廠，明顯降低開發IC晶片的進入障礙，進而助長的IC設計業的發展(張如心等，2006：207-209)。

台積電早期的營運重點包括：要讓產出最多、良率要高、客戶晶圓測試良率也要高、交貨期要準。為了達成這些要點，台積電在一開始的時候就緊緊抓住了代工成功的關鍵作法，包括第一確保機器不當機，其次製程控制高精準度要求，最後就是品管圈的概念，如果機器當機要盡快修好、盡快上線。所以預防性的保養也很重要，在設備運作正常的時候做定期的維護，避免設備出問題的時候，才請人來修理(張如心等，2006：210-212)。

台積電首創專業晶圓代工模式，充分發揮臺灣在製造方面的優勢，很快發展成為全球舉足輕重的晶圓代工廠。同時也改變了全球半導體產業生態，將製造部門外包，逐步走向垂直分工模式。有別於早期半導體公司以IDM廠居多，自行包辦從IC設計到產品製造的所有程序，晶圓代工模式成功後，設計公司只要專注做好產品設計，再委託代工量產即可，不必投資設立花費甚鉅的晶圓。這樣產業模式的創新，不僅為全世界半導體產業布局帶來根本的改變，製造部門自此向亞洲地區集中，同時也使臺灣逐步走向晶圓代工全球第一、舉足輕重的地位，開創產業新局。

工研院