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「出產垃圾」

 

 

隨著日本巨擘橫掃美國的高科技業,陷入困境的不單只有生產DRAM晶片的公司而已,他們的許多供應商也跟著受困。1981年,GCA公司被譽為美國1「最炙手可熱的高科技公司」之一,靠著銷售讓摩爾定律得以延續的設備而迅速發展。二十年前,物理學家萊斯羅普首次把顯微鏡顛倒過來,讓光照在光阻劑上、把圖案「轉印」到半導體晶圓,在那之後,微影成像製程變得複雜許多。早期,諾伊斯必須開著他的破舊老爺車2在加州101號公路上往返,為快捷臨時打造的微影成像設備尋找攝影鏡頭,那種克難的日子早已不復見。現在,微影成像是一門大生意,而GCA在1980年代初期是這方面的頂尖業者。

微影成像技術已經比萊斯羅普把顯微鏡顛倒過來的時代精確很多,但原理還是一樣的。光照過光罩與透鏡,把聚焦的形狀投射到覆蓋著光阻劑的矽晶圓上。在光照到的部分,光阻劑會與光發生反應,變得很容易溶解、暴露出矽晶圓表面的微小凹洞。接著,把新材料注入這些洞中,在矽晶圓上建立電路,再以特殊的化學物質侵蝕剩餘的光阻劑,留下完美的形狀。製造一塊積體電路通常需要5次、10次或20次的微影成像、沉積、蝕刻、研磨,結果就像一個層次分明的幾何狀婚禮蛋糕那樣。隨著電晶體的縮小,微影成像製程的每個部分——從化學物質到透鏡,再到使矽晶圓與光源完美對準的雷射——都變得更加困難。

德國的蔡司(Carl Zeiss)與日本的Nikon是透鏡製造的領頭羊,不過美國也有一些專業的透鏡製造商。珀金埃爾默(Perkin Elmer)是康乃狄克州諾沃克(Norwalk)的一家小型製造商,二戰期間曾為美軍生產3投彈瞄準器,也為冷戰時期的衛星與偵察機生產鏡頭。該公司發現這項技術可以用於半導體的微影成像,並開發了一種晶片掃描器,以近乎完美的精準度,對齊矽晶圓與微影成像的光源。為了讓光精準地照在矽晶圓上,這點非常重要。這台機器就像影印機一樣,在晶片上移動光線,使覆蓋著光阻劑的晶圓曝光,彷彿是把光線塗上去一樣。珀金埃爾默的掃描器可以製造出寬度近一微米(百萬分之一米)的晶片。

珀金埃爾默的掃描器在1970年代末期稱霸微影成像市場,但是到了1980年代,它已經被GCA公司取代了。GCA是一家由空軍軍官出身的地球物理學家米爾特.格林伯格(Milt Greenberg)所領導的公司。格林伯格是個充滿野心的天才,個性固執,愛飆髒話。他與空軍夥伴在二戰後,用洛克菲勒家族的種子資金創立了GCA。身為軍事氣象學家,他把大氣相關知識及空軍的工作經驗,運用到國防承包商的工作上,生產高空氣球等設備,用於測量及4拍攝蘇聯的照片。

格林伯格的雄心壯志不久又提升了。半導體業的成長顯示,真正的獲利商機在大眾市場,而不是特殊軍事合約。格林伯格認為,GCA那些原本用於軍事偵察的高科技光學系統,也可以用在民用晶片上。在1970年代末期的一次產業大會上,GCA向晶片製造商宣傳其系統,德儀的張忠謀5走到GCA的展區,開始觀察該公司的設備,並詢問該公司的設備有沒有辦法做到逐步移動,讓矽晶圓上的每個晶片曝光,而不是讓光束掃過整個矽晶圓的長度。這種「步進曝光機」(stepper)將比現有的掃描器精確許多。雖然當時還沒有公司開發出步進曝光機這種東西,但GCA的工程師認為他們可以做出這種機器,提供解析度更高的成像,進而使電晶體變得更小。

幾年後的1978年,GCA推出6第一台步進曝光機,訂單開始湧入。在推出步進曝光機以前,GCA每年從軍事合約獲得的收入從未超過5000萬美元,但現在它獨家生產這種價值非凡的機器,營收很快就飆破了3億美元,7連股價也跟著飆漲。

然而,隨著日本晶片業的崛起,GCA開始失去優勢。執行長格林伯格想像自己是商業大亨,但他花在經營上的時間變少了,反而比較常與政客接觸。他為一個大型新廠破土動工,深信1980年代初期的半導體榮景將無限期地持續下去。但結果是,成本失控,庫存管理嚴重失當。一名員工無意間發現價值上百萬美元的精密透鏡被遺忘在櫥櫃裡。公司裡也開始流傳高階主管刷公司信用卡買Corvette跑車的故事。GCA的一位創辦合夥人坦承,公司花錢就像「酒醉的水手」一樣8揮霍無度。

GCA內部的誇張行徑,又剛好發生在不對的時機。半導體業向來有明顯的週期性,需求強勁時,產業就會暴漲;需求不旺時,產業回落。不需要火箭科學家也知道(雖然GCA裡有好幾個),經過1980年代初期的產業榮景後,低迷終究會到來。但格林伯格選擇充耳不聞,一名員工回憶道:「他不想聽行銷部說:『市場將會出現低迷』。」所以1980年代中期的半導體進入低迷期時,GCA已經嚴重過度擴張。1984年至1986年間,全球微影成像設備的銷量萎縮了40%,GCA的收入更是暴跌了三分之二以上。一位員工回憶道:「如果公司裡有一位稱職的經濟學家,我們可能會預測到這點。偏偏公司裡沒有這種人,9我們只有格林伯格。」

就在市場低迷之際,GCA失去了獨家生產步進曝光機的地位。Nikon原本是GCA的合作夥伴,為其步進曝光機提供精密透鏡,但格林伯格決定排除Nikon,收購自己的透鏡製造商:總部位於紐約的Tropel。該公司為U2偵察機生產透鏡,但難以生產GCA所需的高品質透鏡。與此同時,GCA的客戶服務也愈來愈糟。一位分析師指出,該公司的態度是「你買我們製造的東西就好,但別來煩我們」。GCA的員工坦承:「10客戶已經受夠了。」這是市場壟斷者的姿態,但GCA已經不再壟斷市場了。格林伯格停止採購Nikon的透鏡後,Nikon就決定自己製造步進曝光機。它從GCA買來一台機器,逆向拆解出製作方法。不久,Nikon的市占率就超越了GCA。

許多美國人把GCA失去微影成像的產業領導地位,歸咎於日本的產業補貼。日本的VLSI計畫除了支持日本的DRAM晶片生產商,確實也協助了Nikon等設備供應商。隨著美國與日本的公司互相指控對方政府提供不公平的協助,兩者之間的商業關係也開始動盪。但GCA的員工坦承,儘管他們有世界級的技術,量產卻很困難。精密製造非常重要,因為現在的微影成像技術非常精確,一場雷雨過境就可能改變氣壓,從而改變光線折射的角度,就足以扭曲11刻在晶片上的圖案。每年生產數百台步進曝光機,需要非常專注於製造與品管,偏偏GCA的領導人把注意力放在別處。

大家普遍把GCA的衰落解讀為日本崛起與美國衰落的寓言,但一些分析師看到製造業有更廣泛的衰退跡象。這種衰退是始於鋼鐵業,接著影響汽車業,現在正蔓延到高科技業。榮獲諾貝爾獎的麻省理工經濟學家羅伯特.索洛(Robert Solow)是研究生產力與經濟成長的先驅,他在1987年指出,晶片業受到「不穩定結構」的影響,員工在公司之間跳槽,公司又拒絕投資員工。著名經濟學家勞勃.萊許(Robert Reich)哀嘆矽谷的12「紙上興業主義」(paper entrepreneurialism)。他認為矽谷過於追求聲望與財富,而不是追求技術進步。他宣稱,在美國的大學裡,「科學與工程科系正在衰退。」

美國晶片製造商的DRAM災難,某種程度上也與GCA的市占率崩跌有關。贏過矽谷的日本DRAM公司比較喜歡向日本的工具製造商採購機台,使Nikon受惠,GCA受挫。然而,GCA的問題大多是自己造成的,不可靠的設備,再加上糟糕的客服,導致業績節節下滑。學者是以複雜的理論來說明,日本的大型集團為何比美國的新創企業更擅長製造。但最根本的現實是,GCA並未聽取客戶的意見,而Nikon聽了。與GCA互動的晶片公司都覺得GCA「傲慢」且13「反應遲鈍」,沒有人這樣說過GCA的日本競爭對手。

因此,到了1980年代中期,Nikon的系統在任何情況下都已經遠比GCA的系統優異。Nikon的機器明顯良率更好,故障率低很多。例如,IBM改用Nikon的步進曝光機以前,希望每台機器在停機做調整或維修前能運作75個小時。Nikon的客戶連續使用機器的平均時間是14那個時數的10倍。

GCA的執行長格林伯格永遠不知道如何挽救公司。他被趕下台以前,始終不知道公司有多少問題是內部造成的。他搭機前往世界各地拉業務時,在頭等艙裡喝著血腥瑪麗,客戶卻覺得這家公司只會「出產垃圾」。員工抱怨,格林伯格只會看華爾街臉色,對股價的關注和對商業模式的關注一樣多。為了達到年終的數字,GCA會與客戶串通好,在12月先運一個裝有用戶手冊的空箱給客戶,隔年才真正出貨。然而,GCA根本無法掩蓋市占率不斷下滑的事實。1978年,以GCA為首的美國公司控制了全球半導體微影成像設備市場的85%。10年後,這個數字已降至50%,而且GCA也沒有15扭轉局勢的計畫。

格林伯格把矛頭指向自家員工,一位下屬回憶道:「他會飆罵很難聽的髒話。」另一位下屬想到公司曾禁止員工穿高跟鞋,因為格林伯格認為高跟鞋會破壞公司的地毯。隨著公司內部的緊張氣氛加劇,櫃台的總機小姐與同事設計了一套暗語:打開天花板的燈,就表示格林伯格在辦公室,他離開時就關燈。他不在辦公室時,大家可以16稍微鬆口氣,但這無法阻止這家美國微影成像的先驅迅速墜入危機。