梁孟松

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梁孟松
Mong-Song Liang
中芯國際
聯合首席執行官執行董事
个人资料
性别
出生1952年(68-69歲)
臺灣
国籍 中華民國
学历建國中學
國立成功大學電機工程學士
國立成功大學電機工程碩士
加州大學柏克萊分校電子工程博士
专业半導體元件物理及製程技術

梁孟松(英語:Mong-Song Liang, 1952年),台灣電子工程學家。電機電子工程師學會院士,曾為國立清華大學電機系與電子所教授[1]成均館大學訪問教授。曾任超微工程師、台積電資深研發長、三星電子研發副總經理,後被挖角至中芯國際,出任聯合首席執行官(CEO)兼執行董事[2]

早年生涯与台积电17年[编辑]

梁孟松先于国立成功大学电机工程学系取得学士硕士学位,其后于加州大学柏克莱分校师从胡正明教授[3][4][5][6]为其最器重的得意门生之一。[7][8][9]获得电子工程博士学位后和他的导师一样当选电气电子工程师学会院士,[7]并于超微半导体负责记忆体相关工作。[10][11][8]在美期间與韩裔妻子結婚(大学时为筹集学费曾当过空姐,後來同为半导体工程师);[12][7][8]而其妻为后来梁孟松转投三星的重要推手。美国专利及商标局的资料显示,梁孟松参与发明的半导体技术专利达181件之多,均为最先进和最重要的关键技术研究,[13][12][3][8]他在台美两地共发表技术论文共有350余篇。[12]

1992年返台后任台湾积体电路制造股份有限公司工程师、资深研发处长,[13][9]是台积电近五百个专利的发明人,[14][10][12][11][4][8][15][5]远多于其他主管;[7][8][5]负责或参与台积电每一世代制程的最先进技术,[16][17]也是「新制程设备遴选委员会」之一员。[8]台积电在2003年以自主技术击败IBM,一举扬名全球的130纳米「铜制程」一役受行政院表彰的台积电研发团队中,当时负责先进模组的梁孟松排名第二,[18][14][3][4][16][17][5][6]贡献仅次于他的上司,资深研发副总蒋尚义,[13][12][10][7][8][5][6]而蒋尚义则在2016年底被中芯聘为独立董事,[10]2019年6月离任,2020年12月又回任中芯副董事长。[5][6]2009年2月梁孟松离开台积电,转赴国立清华大学电机工程学系和电子所教授;半年多后离台赴韩。[13][14][5]

转投三星的争议和法律诉讼[编辑]

梁孟松在三星電子的任职期间表现十分出彩,因使三星与台积电技术差距急速缩短,使得他的研发成果倍受指责,争议之处为其供职于三星期间,虽名义上梁孟松是被请来韩国参与半导体技术的研发路线,但三星的研制成果让台积电认为梁孟松是涉嫌泄漏商业秘密而诉讼,最终梁孟松败诉。[10][13][14][4][19][16][17][8][15]在三星執意邀請下,开出用三年就给梁孟松在台积电10年能赚到的钱、[13][3]并动用行政专机载他和其它台积电前员工往返台湾和韩国,[3]及其他优厚条件下,梁孟松同意供职三星,[20][21]并同时带走了包括他的旧部黄国泰、夏劲秋、郑钧隆、侯永田、万文恺和陈建良在内的二十多个台积电的工程师。[18][5]刚到韩国时,为了符合竞业条款所规定的竞业禁止期限,梁孟松亦先于2010年10月开始在三星属下的成均馆大学担任访问教授,[14][4][16][17][8][15]但他真正任教的却是校址就在三星厂区的三星内部企业培训大学——三星半导体理工学院(SSIT),[13][19][7]而他当时的十个学生个个大有来头,其实都是三星最高階的半导体资深工程师。[7][8]2011年7月13日,梁孟松正式加入三星集团,担任三星LSI部门技术长,[8][5][9]同时也是三星晶圆代工的执行副总。[4]

自1960年中期代芯片商业化量产以来,芯片制程技术也如影随形的伴随着发展了大约30余代:其中每代又包含几个节点等级,大致可以分为:(1) 50微米(1960年代中期)[22]→ (2) 16/20微米(1960年代中期至末期)[23]→ (3) 10/12微米(1960年代末期至1970年代初期)→ (4) 7/8微米(1970年代初期)[23]→ (5) 5/6微米(1970年代初期至中期)→ (6) 3/3.5微米(1970年代末期)→ (7) 2/2.5微米(1980年代初期)[24]→ (8) 1.3/1.5微米(1980年代中期)→ (9) 1/1.2微米(1980年代末期)→ (10) 0.75/0.8微米(1980年代末期至1990年代初期)→ (11) 0.65/0.7微米(1990年代初期)[25]→ (12) 0.5/0.6 微米(1990年代初期至中期)→ (13) 0.28/0.35微米(1990年代中期至末期)→ (14) 0.24/0.25微米(1990年代末期)→ (15) 0.18/0.22微米(1990年代末期至2000年代初期)→ (16) 0.13/0.15微米(2000年代初期)→ (17) 90/110纳米(2000年代初期至中期)→ (18) 65/80纳米(2000年代中期)→ (19) 55/60纳米(2000年代中期至末期)[26]→ (20) 40/45纳米(2000年代末期)→ (21) 38/39 纳米(2000年代末期至2010年代初期)[27]→ (22) 32/34纳米(2010年初期)→ (23) 28/30 纳米(2010年初期至中期)[28]→ (24) 20/22 纳米(2010年中期)→ (25) 16/18纳米(2010年中期至2017年)[29]→ (26) 12/14纳米(2015年开始量产)→ (27) 10/11纳米(2016年开始量产)→ (28) 7/8 纳米(2018年开始量产)→ (29) 5/6 纳米(2020年开始量产)→ (30) 3/4纳米(台积电计划2022年量产)→ (31) 2纳米(台积电研发中)→ (32) 1.4纳米(英特尔计划于2029年推出)。[30]当时三星正在处于一个由第23代的28纳米制程转向第24代的20纳米制程的过程中,但却遇到重重困难,进度停摆,其原因不外是当晶体管的尺寸小于25纳米以下时,传统的平面场效应管(planar field effect transistor/planar FET)的尺寸已经无法缩小,所以须采用鳍式场效应晶体管(FinFET)以将场效应管立体化,而三星彼时对此毫无任何经验,根本无法达成任何突破,因此研发彻底停滞,而梁孟松得知三星之困境后却力主放弃20纳米制程,直接由28纳米制程升级到第26代的14纳米制程。[3]这就要跳过第24代的20/22纳米制程和第25代的16/18纳米制程,一次完成三代四级跨越,其难度可想而知,但梁孟松和他的台籍团队知难而进,加上获得三星赌上公司命运全力支持,终获成功;[3]最后三星14纳米制程量产时甚至比台积电早了约半年,[8]且台积电推出的制程为16纳米。[18][4]

梁孟松帮三星成功以研发出14纳米制程的直接结果就是将苹果A9处理器的首批订单从台积电抢走了,[18][31][5]同时还拿下高通的大单;[3][8][5]虽然稍后苹果因三星芯片之问题,很快又向台积电下单A9处理器,[32]但此举开启了三星成为苹果供应商之门,并使台积电的股价当时一度大跌,评级遭降。[18][4][19][8]而之前原来独吞苹果处理器订单,但因制程落后而彼时一度痛失八成苹果订单则使台积电损失10亿美元(约314亿新台币)。[8]由此台积电于2011年10月和梁孟松开始了长达四年的官司,指控其自2009年离职,并从该年8月到三星旗下的成均馆大学任教以来,“应已陆续泄漏台积电公司之营业秘密予三星。” [10][3][19][8]台积电指出,从2005到2009这五年中,三星电子的年代工营收不足4亿美元。到2010年开始代工苹果公司的苹果A系列处理器(包括从A4到A7),代工营业收入猛增,2010年整体代工收入激增至12亿美元(其中苹果A系列处理器产品代工收入达8亿美元)。由于苹果手机等移动终端产品出货激增,三星电子的晶圆代工营收水涨于2013年达到39.5亿美元。[33]除了带领三星研发团队取得早期成功之外,实际上梁孟松的指导,对三星后來独自发展技术路线,也有相当大的助益,韩国也因此打进少数玩家才能加入的晶圆代工俱乐部中,到了2018年,三星晶圆代工收入已攀至约100亿美元,并想在3纳米制程上再次超越台积电;具体措施是在3纳米节点,三星将从FinFET晶体管转向GAA环绕栅极晶体管工艺,其中3纳米工艺使用的是第一代GAA晶体管,称为3GAE的工艺。基于全新的GAA晶体管结构,三星通过使用3纳米片设备制造出了可显著增强晶体管性能的多桥-通道场效应管(Multi-Bridge-Channel FET, MBCFET),用来取代FinFET晶体管技术。[3]而以上的一切顯見三星所有现在的成就均与之前梁孟松为其打下的坚实基础密不可分,台积电法务副总经理暨法务长方淑华因此指出:“就算不主动泄漏台积机密,只要三星选择技术方向时,梁孟松提醒一下,这个方向你们不用走了,他们就可以少花很多物力、时间。” [3][7][16][17][8][15]更具杀伤力的是台积电外包外国专家所作的一份技术调查报告:由于三星产品技术来自IBM授权,因此其产品特征与IBM一样;例如三星2009年量产的65纳米和以前投产的产品,其产品特征均与IBM一样,而和台积电差异极大;[18]这点符合一般预期。但之后几年,三星的45、32、28纳米世代,与台积电差异急剧减少,两家产品变得极为相近。[18][10][4][19][8]台积电于是委托外部专家以最先进的电子显微镜,分析头发万分之一细微的电晶体,详细比对IBM、台积电和三星3家公司产品最新4代产品的主要结构特征,以及组成材料,制作的一份名为「台积电/三星/IBM产品关键制程结构分析比对报告」的测试结果。[8]此报告中列出7个电晶体的关键制程特征,例如浅沟槽隔离层的形状、后段介电质层的材料组合等,双方产品都高度相似。[18][8]此外,三星28纳米制程P型电晶体电极的矽锗化合物,更类似台积电的菱形结构特征,[19][8][8]与IBM的圆盘U型完全不同。[4][18]这份报告又指出2015年双方量产的16、14纳米鳍式场效应晶体管产品将更为相似,单纯从结构分析可能分不出系来自三星公司或来自台积电公司。[18][8]这几项如指纹般独特并难以模仿的技术特征,使台积电认定梁孟松已泄漏台积电公司的商业秘密给三星。[19]这意味着台积电积累十好几年(一说二十余年)、以数千亿台币试错,這些研发经费和投入无数精力打造的技术优势,已在一夕之间被追平了。[18][14]

台积电控告梁孟松侵犯营业祕密的诉讼在一审时败诉,以法官何君豪为首的法院同意梁孟松的辩护律师,著名律师、后来的国安会秘书长顾立雄的观点,判决竞业禁止期限已满,不应剥夺梁的工作权,因此判台积电败诉。[13][34][35][4][19][7]台积电不服上诉,二审时智慧法院第二庭审判长陈忠行、法官曾启谋、熊诵梅组成合议庭,[13][34]其中熊诵梅和梁孟松一样也曾就读于加州大学柏克莱分校,只不过因梁孟松年长她十余岁而读工程在先,熊诵梅读法律于后。而熊诵梅的丈夫和梁孟松的妻子一样,也为韩裔。[34][35][7][8]熊诵梅对韩国的文化、教育、产业等都相当了解,[34]本人更是多次去过成均馆大学,深知它与三星的特殊关系,更深谙韩国此类企业大学所具备的某种不便公开的作用:[35][7][8]韩国已有前科,即新日铁控告其离职工程师泄密给韩国浦项钢铁;此官司的关键乃带着绝密特殊钢材配方新日铁工程师在离职后,先到浦项工科大学为度过竞业禁止期漂白。[35][7][8]熊诵梅因而判定成均馆大学对三星有类似功能,加上台积电呈堂的证据,二审台积电逆转胜,[34][8]法院最终判决结果是:在2015年12月31日之前,梁孟松不能以任职或者是其他的方式继续为三星提供任何服务。[13][14][10][4][19][16][17][8][15][5]这也是当地法院历史上第一次限制企业的高管,对台湾保护商业机密有指标性意义。[34][18][4][15]

供职中芯国际[编辑]

前台积电董事长张忠谋曾明确指出,因台湾、韩国、美国在半导体产业已经累积了很多经验,因此学习曲线已经下来,此乃中国大陆再砸多少大钱也难以获得的经验。[10]此观点也为包括1956年7月出生的原工信部经济师、中芯国际董事长周子学在内的中国大陆有识之士所承认,以大陆业界人士的话来说就是:一个人、一个团队往往会影响一个产业,[3][7]就像张忠谋之于台积电,任正非之于华为,有些经验自己慢慢积累远不能赶上别人的进步,即使不睡觉,再拼命也没用。[36]所以中国大陆近年来为发展本土半导体制造业,採取的是直接挖角重量级的高手加入中国大陆微电子工业,就是为了缩短其芯片产业的学习曲线,而本身带有关键技术专利的梁孟松就一直是被锁定的目标。[10]于是在极具战略眼光和执行力的周子学统筹下,中芯展开了与梁孟松长达一年多的反复接触;在与三星的契约结束之后, [12][5]梁孟松终于接受了中芯国际以年薪二十万美金开出的的邀请(不含股权分配和分红),而中芯国际则于2017年10月16日晚间特别召开临时董事会议,正式宣布梁孟松出任中芯国际联合首席执行官(Co-CEO)兼执行董事,[20][21][37][9]和几个月在前2017年5月10日刚刚获委任为中芯国际首席执行官的赵海军一起形成双首席执行官的局面,开启了中芯的双首长制时代。[12][36]中芯此番专为安置梁孟松的行政改组颇似台积电曾采用的双研发副总制度,且其任命令即(16)日生效,足见中芯国际对梁孟松相当重视。而此一消息公布后,中芯股价于当日就高开了4.23%,[11]并于其后近一个月的时间内竟大涨逾20%,足见外界对其的殷殷期望。[12]而投资商对中芯的评价也为正多于负。[11]梁孟松2017年10月加入时从三星带走了多位台籍和韩籍工程师到中芯,但其最依重的随他从台积电跳槽至三星的六人却只有黄国泰一人到中芯,其余五人均婉拒梁孟松之邀:离开三星后,侯永田任职格芯新加坡厂;陈建良也一度转任职格芯,后转赴台湾联电;万文恺任职联发科的研发部门;郑钧隆传出任职美商半导体公司;[38]夏劲秋则担任了中国大陆新成立的云芯国际集成电路制造有限公司董事。[39][40]虽梁孟松的原班人马中只一人相随其至中芯,但梁孟松却替中芯招揽了一位昔日他在台积电时手下的大将周梅生女士:[41]复旦大学硕士赴美读博,获普林斯顿大学化学博士的周女士虽未随梁孟松从台积电转投三星,但她先后在泛林集团、新加坡特许半导体制造有限公司 、台积电、联电、和格芯这些世界前列晶圆厂和晶圆设备厂供职共达二十余年,[42]在先进技术研发、合作、转移、整合、验证、量产,及晶圆厂建厂、生产和营运方面经验丰富;[42]其本人也专长于模块设备,工艺和整合技术,并拥有130多项国际专利。[42]在梁孟松的强烈推荐下,周梅生甚至在梁孟松本人被任命为中芯联合首席执行官之前四天,就被中芯任命为首席技术官[41]梁孟松此举可谓是对中芯诚心以待,其为人豪爽之性格也所言不虚;除周梅生外,梁孟松为中芯共带来了多达二百多位像她这样的核心骨干,其中绝大部分乃台湾新竹科学园区之技术高手。[31]这些重将对梁孟松助益颇大,中芯日后之技术突破和制程飞跃除梁孟松本人的杰出能力外,也与随他而来的这二百余人之卓越才华密不可分;[31]而为中国大陆找到这样能改变其半导体产业,但又急缺的重量级人物也是中国大陆迄今所急需的学习曲线之一。[38]虽缺了原核心班底,但梁孟松其所率的台籍、韩籍团队仍然没有辜负中芯的一片殷殷企盼,即便因竞业禁止条款所限,而无法立即投入中芯正在研发的最新一代产品的工作中,只能先暂时参与前代产品的改良,他们依然为中芯做出了巨大贡献,其中莫过于巨幅提升中芯28纳米工艺的良品率:[31][5][9]

中芯半导体虽早在2016年2月份就宣布28纳米高介电常数金属栅(闸)极(HKMG: high k metal gate)工艺已经成功进入设计定案阶段(tape-out),成为中国内地晶圆厂中,首家可同时提供28纳米多晶硅(PolySiON)与较比PolySiON更为复杂的高介电常数金属栅极工艺的厂商,但因所采用的技术,良品率一直不稳定。[43][44]因高介电常数金属栅极流程的差异性,在金属闸极在源极与汲极区之前或之后形成,使高介电常数金属栅极流程分为 IBM 为首的先栅极(Gate-first)流程,和英特尔为主的后栅极(Gate-last)流程两类。先栅极技术发展到后来,都遭遇到所以临界电压(Vt: threshold voltage)难以控制,功耗暴增的难关,似乎已到技术极限。[43][44]后栅极又称可替换栅极(简称RMG: Replacement Metal Gate),使用该工艺时高介电常数栅电介质无需经过高温步骤,所以临界电压偏移(shift)很小,芯片的可靠性更高。因此业界在制造高性能芯片时更倾向于选择后栅极工艺流程。[43][44]然而,后栅极工艺流程涉及更多的工艺步骤,面临更多的工艺难关和设计限制,难关之一就是平坦度极难达标;而且后栅极要做到与先栅极管芯密度相同,更需要较为复杂的工序与设计端的调整。包括台积电在内的大部分厂家在发展28纳米工艺时,都采用后栅极工艺流程。[43][44]中芯在 研发28纳米制程时原先走后栅极工艺流程,在2012年得到IBM 的协助,签订合作开发协议之后,采取以后栅极工艺流程为主,部分先栅极技术为辅的兼容型,但高介电常数金属栅极产品的良品率一直不稳定,[16][17]远不如预期。[43][44][12]例如中芯为高通接单的低阶28 纳米工艺多晶硅制程的良品率只有60%,而高阶28纳米工艺高介电常数金属栅极制程的良品率更只有40%。[3]正因如此,直至28纳米制程所占中芯营收比例最高的2018年第4季,也只不过只有区区5.4%而已。[45]而梁孟松和其所率的台籍、韩籍团队加入中芯后仅仅用了不到一年的时间,就将中芯的低阶28纳米工艺多晶硅制程的良品率从60%大幅提升至85%以上,而与此同时,他们更是将中芯的高阶28 纳米工艺高介电常数金属栅极制程的良品率翻倍提升至80%以上。[3]中芯产品质量的大幅提升是梁孟松针对所发现的管理效率太差、机台的生产流程拖沓、多余工序降低良品率之问题亲自领军改革的结果,[46]管理效率和良品率之提高、内控之改善、及流程管理的最佳化,让非正常的额外晶圆消耗大幅降低,方使28纳米制程开始获利。[46]

但梁孟松和其所率的台籍、韩籍团队对中芯更大的贡献还是在于稍后参与了中芯当时最新研制的产品,本來28纳米部分,中芯虽靠梁孟松和其团队虽将属于第23代的28纳米制程良品率大幅提升,但前景却不乐观,肇因台湾联华电子位于厦门翔安区火炬高新区的中国大陆分公司联芯集成电路制造(厦门)有限公司(厦门联芯)已于同年(2018年)2月提前于中芯试产28纳米高介电常数金属栅极制程,其良品率更高达98%。[43][44][47][48][49][50][51]而台积电南京厂也提前半年于同年 5 月量产属于第25代的16纳米制程。[31][52][53][54][55][56][57][58]在竞争对手全都提前量产,良品率或是高于自己,或是技术比自己先进的情况下,中芯的28纳米制程产品即便是品質稳定了,也毫无优势可言,抢不到任何订单。[59]例如因中芯制程落后,世界最大的比特币挖矿晶片(ASIC: Application Specific Integrated Circuit)设计公司比特大陆虽为中国大陆公司,但其订单全被台积电拿下。在法人说明会上被问此事时,梁孟松承认因28纳米制程研制成功太晚,以错失市场良机。[59]有鉴于此,梁孟松于是提出了一个比他在三星任职时更为大胆,更加激进的策略,即停止对第23代的28纳米制程的后续发展,跳过第24代的20/22纳米制程和第25代的16/18纳米制程,直接量产第26代的14纳米制程。犹如之前在三星,此次一跨越三代五级(22/20纳米世代、16/18纳米世代、14/12纳米世代)的建议在中芯提出后就遭到普遍反对,肇因技术瓶颈颇大:中芯虽于2018年8月宣布研制出14纳米制程,但成品质量和其早先28纳米制程一样极不稳定,因与中芯共同研发14纳米制程的合作伙伴乃华为高通校际微电子中心[16][17]头两个为芯片设计商,后一个主打芯片应用,三家均非擅长芯片制造,无法对中芯提供任何突破性的帮助;所以当时中芯14纳米制程的良品率仅仅只有3%,完全是试验性质,只可作为预研技术储备,根本不具任何投产条件;以致电子时报当时评论道:“中芯宣称要做14nm、10nm,但恐是个遥不可及的美梦…”[16][17]如若一举跨越三代五级投产当时最新的14纳米制程,对自身技术积累远不如三星的中芯来说,所面临的巨大难度比之前三星的跨越有过之而无不及。梁孟松信心十足,力排众议,保证对14纳米制程的改良能完美达成,成功说服中芯采纳其建议。而他和其团队也未食言,[20][21][9]带领中芯不但于正式投入后用了仅仅298天就将14纳米制程的良品率从3%巨幅提升至95%以上,[3][31][5]更成功同时研发了12纳米制程。至中芯2019年14纳米制程成功量产时,[5]比14纳米功耗降低20%、性能提升10%、错误率降低20%的中芯12纳米制程也进入了客户导入阶段。[60][61][45][37][9]

还在完善28和14纳米制程时,梁孟松便放眼未来,雄心勃勃的决定再次带领中芯实行进一步发展,并直接瞄准顶级7/5/3纳米制程,其中台商联电和美商格羅方德因為耗资浩大(研发7纳米制程需约3亿美元,5纳米制程需约5亿,而3纳米制程则高达15亿),[62]及技术实在太过困难而決定退出后,[63][64][65]还留下继续钻研7纳米以下制程的少数高手,在全世界也只剩下台积电、三星、和英特尔3家了,且英特尔还因遭遇技术瓶颈,其7纳米制程不得不延至2022或2023年方能量产,[66][67]造成英特尔为争市场而被迫将自家设计的7纳米芯片转向台积电下单。[68][69]若中芯研发下一代先进制程成功,定比三星力图追赶台积电的过程更为传奇,梁孟松让本來远远落后的中芯一举成名,成为象台积电那样的世界一流晶圆代工厂家的梦想就会实现,其功名也将远超他在台积电和三星时的成就。为此,中芯于2018年上半年向艾司摩尔下单订购了一台价值1.2亿美元的极紫外光刻机,其价格几乎和中芯2017年1.264亿美元获利相当。[70][71][72][65]与此同时,梁孟松与其团队又双管齐下,于领军中芯研发第二代鳍式场效应晶体管时,同时也同步研发采用第二代鳍式场效应晶体管的新一代N+1、N+2代制程工艺。[5][65]梁孟松和其团队再次没让中芯失望,截至2019年下半年,N+1制程客户导入阶段已十分顺利;[37][9][65]据2020年2月中芯国际2019年第四季度财报会议的公告,即使受到2019冠状病毒病疫情影响,中芯N+1制程仍会于2020年第四季开始低批量试产,2021年进行大规模量产。相较之前第26代的14纳米制程,中芯新一代N+1制程性能提升20%、功耗降低57%、逻辑面积缩小63%,片上系统(Syetem on a Chip, SoC)面积缩小55%,之后的N+2工艺性能和成本都会更高些。[60][61][65][73][74][75]自中芯N+1制程公布以来,中国大陆广泛误传其为7纳米制程,[76][60][61]但此谣传与真相相距甚远,肇因从14纳米到7纳米制程性能提升的业界标准为35%,中芯N+1制程相较之前一代14纳米制程性能只提升了20%。[73]因此其N+1和N+2制程应为第27代11/10纳米制程;[76][75]而中芯本身也已发表声明辟谣澄清N+1是中芯国际的内部代号,并不等于7纳米。[73]中芯新一代制程虽非7纳米,但其N+1代制程在功耗及稳定性上跟低階7纳米工艺非常相似,[76][60][61]因此梁孟松采取了与台积电研发7纳米制程经验相似的方法,即在N+1、N+2代制程上发展第28代的7纳米制程,[76][60][61][31]计划于2022年完成。台积电7纳米制程本身又共发展了3代:第一代低功耗的N7、第二代高性能的N7P、和相较第一代N7功耗降低10%,晶体管密度提升15%至20%的第三代N7+。[60][61][33]这三代中只有第三代高階N7+才用到极紫外光刻机,不过光罩层数较少,[65]只有4层,[77]远不如台积电其后研发的因充分利用极紫外光刻工艺,而达到14层光罩的5纳米制程。[60][61][74][65]而台积电前两代低階7纳米制程均只需用深紫外光刻机(Deep Ultraviolet Lithography, DUV)。[76]相对极紫外光刻机,以深紫外光刻机生产7纳米芯片须采用多重曝光技术,例如生产同样制程的芯片,用极紫外光刻机只需曝光一次,但若用深紫外光刻机,则至少须曝光四次,[78]因此不仅会影响良品率,[74][75]更会增加生产成本;[78]但在已有相当深紫外光刻技术和设备的储备,但尚无任何极紫外光刻机和使用经验的中芯来说,[74]以深紫外光刻技术和设备研发第28代的7纳米制程乃不二选择;而梁孟松也证实了中芯以其N+1、N+2代制程上发展和台积电N7、N7P同级的前两代7纳米制程时,都不会使用极紫外光刻工艺;直到将来设备就绪之后,N+2之后的工艺才会转向极紫外光刻工艺。[76][60][61][74][75][65]2020年10月,中芯以其N+1制程为芯动科技所产的芯片流片和功能测试一次通过,之前以同样制程为嘉楠科技供货的一款挖矿机芯片也流片成功;此外梁孟松还透露(低階)7纳米制程2021年四月就可进入小批量风险试产,[5][6][9]因此中芯将以比英特尔提前量产7纳米制程芯片。[66][67]自中芯研发低階7纳米制程成功后,中国大陆很多媒体纷纷据此声称不用极紫外光刻机也能造出7纳米芯片,[60][61]但此认知并不完全正确,肇因深紫外光刻机所必须的多重曝光之技术瓶颈限制,使其根本无法用于高阶7纳米及更先进的制程。[78]

中芯迟至2020年代依然一直不能量产任何5纳米和3纳米芯片之原因除缺乏极紫外光刻机外,更重要的原因乃其完全没掌握共达8项之多、量产5纳米和3纳米芯片所必需的关键技术;[5][6]若无法跨越这8项技术门槛,即便拥有极紫外光刻机也是枉然。有鉴于此,高瞻远瞩的梁孟松便未雨绸缪,于订购极紫外光刻机之前就着手制定了极为详细的技术研发路线蓝图,主要为先行研发这8项技术领域中,并不直接必需极紫外光刻机之部分,待极紫外光刻机到货后,再接衔研发剩余必需极紫外光刻机之部分,[5][6][9]全面完成5纳米和3纳米制程的研制。孰料执行此计划时却引发了中芯内讧:[5][9]5G手机快速增长,电源管理芯片4G多消耗3到5倍,陷入全球缺货。中芯掌管成熟制程的联合首席执行官赵海军在董事会提议扩建新产能,满足电源管理芯片的新需求;但遭梁孟松反对,认为此种成熟工艺产品不如他掌管的先进制程重要。[5][9]争执结果为梁孟松因其理念符合当时中国政府芯片自主之国策[79]而获胜,中芯有限的资源因没被分流,而得以保证其5纳米和3纳米制程所有研发工作有条不紊的顺利进行;但却造成了中芯丧失了原可大笔进账的巨额收入,所以造成了众多中芯股东,特别是先前因经营不善而想吞并中芯失败,[80]近年仍经营欠佳[81]国企大股东大唐电信的不满,甚至流出两位联合首席执行官赵海军与梁孟松互相不和之传闻;[5]若是属实,也应为梁孟松日后请辞原因之一。除内部倾轧造成的干扰外,梁孟松想把中芯打造成一流厂商的梦想,尚存在着技术以外的更大困难,因為中芯有三星所沒有的政治隐患: 为防堵中国掌握先进科技,西方的技术封锁使中国大陆只能买到落后至少两代的芯片生产设备,而实际上限制给更为苛刻,例如2015年,台、美、韩芯片厂商向艾司摩尔订购当时最新的第27代10纳米制程生产设备时,中国大陆只能得到落后5代的第22代32纳米制程设备。[16][17]何况芯片生产过程最多达两千余个步骤,[79]若是其中任何一个出错失败就会造成整个制程前功尽弃,所有努力也付诸东流;且生产同级芯片时,技术越落后就越易出错失败,肇因平均而论,芯片制程每升级一代,挑战难度就增加约一倍,所需研发经费也大致相应翻倍,[62]而当需新的科研突破以跨越技术门槛时,诸如进军25纳米以下制程时,须以鳍式场效应晶体管代替平面场效应晶体管、进军10纳米以下制程时,所需新的多重图形技术[82]和以极紫外光刻机代替深紫外光刻机、[82]进军3纳米制程时,以环绕栅极晶体管Gate-All-Around Field-Effect Transistor (GAA FET)代替鳍式场效应晶体管等情况时,所面临的技术瓶颈困难和所需的相应资源投入可就不仅仅是只翻了一倍而已,而是多达数倍之多;[62]因此中芯因技术落后而在生产同类产品中所遇到的技术门槛远超其竞争对手,解决每项技术瓶颈时也同样须耗数倍于对手的资源精力,[83]因为芯片晶圆领域中没有任何捷径可抄,根本就不存在所谓的“弯道超车”,[83]只能默默埋头苦干,脚踏实地的稳步前行。巨大的困难面前,梁孟松和其团队並沒有退縮,反而迎难而上,接下了彼时曾被认为是几乎不可能完成的任务;[16][17]梁孟松本人更是身先士卒,不但每日工作长达十五六个小时,更是自供职中芯后就几乎没在周末和节日休过假。[5][6]在梁孟松的带头表率下,他的下属们也无不以拼命三郎的态度刻苦工作,终在其领导下让中芯以落后五代的设备接连逐一攻克所有难关,相继研制成功原需先进设备才能研发出的高階芯片,委实不易,肇因其难度远远大于最多只需用落后一代的设备来开发同样产品的竞争对手,加上其最新研发的低階7纳米制程迄今也仍只能用现有落后五代的设备,殊为难得,对技术落后的中国大陆来说,更是意义非凡。更关键的是梁孟松与其为中芯招揽的二百余位前台湾新竹科学园区之全球顶尖技术高手们为中芯培养出了两千多位本土工程师,[5][6]这些人虽不敢妄称全球顶尖,但这个仍堪为世界级的种子团队完全有能力遵循梁孟松所定制的技术研发路线蓝图,于梁孟松离职后,继续按原计划独立完成5纳米和3纳米制程研发;如若实现,即使梁孟松离职,因他打下之基础,头功仍非他莫属,正如之前其对三星之贡献一样。建树更大的则是中芯在梁孟松掌舵下,只用了区区三年就跨越式的完成了别国都须花十年以上方才完成的5代10级(28纳米至7纳米)升级换代。[5][6][9]所有这些卓著贡献对中芯[5][9]和乃至中国大陆来说,其重要性均不亚于以前台积电成功自主研发铜制程。

只是梁孟松想把中芯打造成中国大陆版的台积电的雄心壮志于2019年底終於遭到了重大打击:因美国的政治施压,荷兰政府延缓了向艾司摩尔授予其接单中芯的出口许可证,[5]使原先计划于2019年底到货安装极紫外光刻机直至2021年仍将遥遥无望。[74][65]而2020年12月中芯又遭美国制裁,被美国商务部列入实体清单,若事前没有美国政府所授的出口许可证,将无法获得任何高階芯片制程所必需的美国技术。[84][85]即使中芯研制前两代低階7纳米制程成功,但高階7纳米、5纳米和3纳米制程只能采用极紫外光刻机,[76][60][61][74][75][78]否则无法继续(就现行技术而言)。中国本身国产光刻机只达28纳米,且需2022年才能出货;[86]而梁孟松所带领中芯所获成功也仅换来西方对华最多只开放出口14纳米制程光刻机而已,[87]所以中芯乃至中国赶超世界一流晶圆代工厂家的宏伟计划也因此实际上已被迫无限期搁置,[9]看似将止步于7纳米,[6][9]何时才能重启7纳米后更高阶的制程迄今仍尚无定论。即便遭此重大挫折,梁孟松对中芯、乃至中国大陆芯片制造业的巨大贡献仍不可磨灭,他加盟中芯被业界称为“对中国半导体行业具有划时代的意义”、“中国半导体产业进入梁孟松时代”,[3]大陆更形象的称之为中芯打了一剂鸡血针;[11]并因此得到了大陆方面赠诗称赞:“叶落归根中芯在,半导一生忠报国”。2020年5月25日中芯授出946万购股期权予周子学等8位董事,梁孟松和周子学获得份数为最多,均为659117份,[20][21][88][21][20]梁孟松所获竟和董事长所获相同,足见其对中芯之贡献。[21][20]而中芯董事长周子学将梁孟松团队成功挖来也被认为不仅仅是对中芯国际,更是对整个中国大陆集成电路产业的一件奇功。[36]但台湾大部分民众普遍对梁孟松极度不满、痛恨,斥责其为“叛徒”、[18] “叛将”、[14][7][15] “半导体吕布”、[14][15]及“现代版三姓家奴”,[14]肇因台湾科技界诸如面板业和集成电路设计业,都出现了不少类似梁孟松这种掌握关键核心技术的大将带枪投靠竞争对手,造成多起因失一人而丧邦,动摇国本的惨重损失。[7][8]

2020年12月,蔣尚义回归中芯任副董事長。由于梁孟松对自己未被及時告知蔣尚义回归的消息感到不滿,梁孟松在董事会上提出辞职;[5][6][89][9]消息传出后中芯A股早盘当天一度应声大跌9%,市值蒸发近一成超过300亿,并导致了即日其港股交易暂停,[9]其跌幅竟远超同月中芯遭美国制裁后当日约5%之应声跌幅,[84][85]几日后中芯于2020 年 12 月 31 日晚公布的最新董事名单正式证实了梁孟松仍任联合首席执行官,[90]尚未离职;加之当日中芯获得美国28纳米及之前的制程关键供应许可证的利好传闻,[90]中芯股价又于当日曾一度应声涨回超10%。[90]次年2月5日中芯法人说明会以电话会议方式进行时,只有掌管成熟制程的联合首席执行官赵海军一人现身说明因受美国禁令影响,所订购之设备于2021年下半年方能到位,所以中芯本年度只会谨慎扩产先进制程;[91][92]而梁孟松则一反过去必定列席之惯例,首次缺席。[91][92]消息曝光后中芯港股一度应声大跌10.46%,其A股也下跌4.77%,[91][92]这些现象再次证明了人们心目中梁孟松对中芯的重要度。

研究领域[编辑]

半导体元件物理及制程技术、鳍式场效应晶体管(FinFet)。

參考资料[编辑]

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