Mula sa taho hanggang silicon: paano itinayo ng Taiwan ang isang higanteng industriya ng chip

Paano binago ng isang payak na almusal ang ekonomiya ng isang isla

Isang umaga noong Pebrero 1974, nagtipon ang pitong opisyal at inhinyero sa isang payak na tindahan sa Taipei at nagsalo sa taho at pritong masa. Wala pang NT$400 ang kanilang bayarin. Bago sila tumayo sa hapag, nagkasundo na sila sa isang planong nagkakahalaga ng NT$400 milyon na magbabago sa ekonomiya ng Taiwan. Mag-aangkat sila ng teknolohiya para sa mga integrated circuit, magsasanay ng pangkat ng mahuhusay na inhinyero, at magtatayo ng pabrikang magsisilbing demonstrasyon. Ang proyektong ito, na nakilala kalaunan bilang RCA Project, ang nagpasimula ng pundasyong pangmanupaktura na lumago at naging United Microelectronics Corporation, at pagkatapos ay Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. Makalipas ang limampung taon, pinatatakbo ng mga chip na gawa sa Taiwan ang mga smartphone, data center, at sistema ng artificial intelligence sa buong mundo.

Kinaharap ng Taiwan ang isang mahirap na pasya. Pinahirapan ng krisis sa langis noong 1973 ang modelo nitong nakasandig sa pagluluwas at pinataas ang mga gastos. Dahil sa mga kabiguang diplomatiko, nahiwalay ang isla sa pulitika ng daigdig. Inatasan ni Premier Chiang Ching-kuo ang kanyang mga katuwang na humanap ng teknolohiyang magpapalawak sa potensiyal ng paglago ng Taiwan. Naroon sa hapag nang araw na iyon si Pan Wen-yuan, isang Amerikanong inhinyerong may lahing Tsino na namuno sa mga gawain sa RCA Laboratories sa Estados Unidos. Iminungkahi niya ang isang ambisyosong paglipat mula sa labor-intensive na pag-aasemble tungo sa mga integrated circuit. Sinuportahan siya ni Sun Yun-hsuan, ministro ng ekonomiya, at itinulak ni Fei Hua, kalihim-heneral ng Executive Yuan, ang ideya. Magtutuon ang plano sa teknolohiyang complementary metal oxide semiconductor, magsasanay ng isang pangkat sa ibang bansa, at iuuwi sa Taiwan ang bawat hakbang ng proseso, hindi lamang ang pag-iimpake.

Krisis, mga pasya, at matapang na taya sa mga chip

Higit pa sa pag-upgrade ng industriya ang pasyang ito. Ipinahayag nito na aangat ang Taiwan sa value chain sa pamamagitan ng agham at inhinyeriya. Itinalaga ng pamahalaan ang Industrial Technology Research Institute para pangasiwaan ang proyekto sa pamamagitan ng Electronics Research and Service Organization nito. Nagtipon ng Technology Advisory Council na binubuo ng mga ekspertong nasa ibang bansa upang gumabay sa mga pasya sa teknolohiya at tiyaking nakaayon ang programa sa mga pangangailangan ng merkado. Pinili ng pangkat ang mga consumer electronics, kung saan mabilis makapagbebenta ang mga tagagawa ng Taiwan, at ang CMOS dahil matipid ito sa kuryente at maaasahan. Malinaw ang atas: kunin ang buong kakayahan sa pagmamanupaktura, matutuhan ito, pagbutihin, at palaganapin sa pamamagitan ng mga bagong kumpanya.

Sino-sino ang nasa hapag?

• Sun Yun-hsuan, ministro ng mga gawaing pang-ekonomiya
• Kao Yu-shu, direktor-heneral ng Transportasyon at Komunikasyon
• Wang Chao-chen, pangulo ng ITRI
• Kang Pao-huang, direktor ng Telecommunications Laboratories
• Fei Hua, kalihim-heneral ng Executive Yuan
• Fang Hsien-chi, direktor-heneral ng Telecommunications
• Pan Wen-yuan, direktor ng RCA Laboratories

Nagkulong si Pan sa Grand Hotel nang sampung araw upang isulat ang plano. Noong Agosto 1974, inaprubahan ito. Nagbabala ang mga kritiko na napakalaki ng puhunan at napakasalimuot ng paggawa ng chip. Gayunman, itinulak ni Sun ang plano. Makalipas ang dalawang taon, nagbigay-daan ang isang kontrata sa RCA sa paglilipat ng teknolohiya, at noong 1976, umalis patungong Estados Unidos ang 19 na inhinyero para magsanay. Bumalik sila sa Hsinchu at nagtayo ng pabrikang magsisilbing demonstrasyon at pagsasanayan, hindi lamang para magpadala ng produkto. Hindi nagbago ang mensahe ng mga pinuno: pambansang proyekto ito, at ang layunin ay ganap na mapag-aralan at mapangasiwaan ang teknolohiya.

Mula sa plano tungo sa silicon

Noong Oktubre 29, 1977, binuksan ng Taiwan ang kauna-unahan nitong pabrikang demonstrasyon para sa integrated circuit. Gumawa ito ng mga silicon wafer na may sukat na tatlong pulgada gamit ang prosesong pitong mikrometro, at naglalayong gumawa ng mga chip para sa digital na relo at iba pang gamit pambahay. Silid-aralan at linya ng produksyon ang pabrika. Madalas ang mga unang pagsubok at kabiguan, ngunit sa loob ng anim na buwan, itinaas ng pangkat ang yield sa humigit-kumulang 70 porsiyento, na mas mataas kaysa sa orihinal na linya ng RCA. Mahalaga ang estadistikang iyon. Kapag mataas ang yield, mas maraming maayos na chip ang nalilikha sa bawat wafer, bumababa ang gastos, at nagiging posible ang pagkita. Hindi lamang natutuhan ng mga inhinyero kung paano patakbuhin ang kagamitan; natutuhan din nila kung paano ito pagbutihin sa mga lokal na kondisyon, na naging pundasyon ng kultura ng pagmamanupaktura ng isla.

Bakit CMOS at pitong mikrometro?

Ang CMOS ay daglat ng complementary metal oxide semiconductor. Isa itong paraan ng paggawa ng magkapares na transistor na kakaunti lang ang kinokonsumong kuryente kapag hindi ginagamit. Noong dekada 1970, dahil sa katangiang ito, mainam ang CMOS para sa mga relo at calculator na pinatatakbo ng maliliit na baterya. Tumutukoy naman ang prosesong pitong mikrometro sa laki ng mga detalyeng inililimbag sa chip. Noong panahong iyon, maunlad at mahirap masterin ang pitong mikrometro. Sinusukat na ngayon sa nanometro ang mga nangungunang chip, na libo-libong ulit na mas maliit, ngunit hindi nagbabago ang mga pamamaraang nagpapataas ng yield: malilinis na silid, tumpak na lithography, matatag na kemikal, at mahigpit na pagkontrol sa proseso.

Gumawa ang pabrikang demonstrasyon ng mga chip para sa mga unang elektronikong relo ng isla. Mabilis na lumago ang pagluluwas. Di-nagtagal, naging ikatlong pinakamalaking prodyuser ng elektronikong relo ang Taiwan, patunay na kayang magsilbi ng bagong teknolohiya sa mga tunay na merkado. Kasinghalaga nito, nakapagtayo, nakapag-ayos ng mga problema, at nakapag-optimize mismo ang pangkat ng mga inhinyero ng makabagong linya ng wafer. Malapit nang kumalat ang kaalamang ito sa iba pang kumpanya.

ITRI, ERSO, at epekto ng industriyal na kumpol

Noong 1979, itinatag ng pamahalaan ang Hsinchu Science Park upang pagsama-samahin ang mga pangkat ng pananaliksik, startup, at supplier malapit sa mga unibersidad at kampus ng ITRI. Nag-alok ang parke ng nakahandang lupa, pinasimpleng proseso ng pagtatayo, mga serbisyong pinagsasaluhan, at komunidad na mabilis magpalitan ng mga ideya at lumutas ng mga problema. Dito nakapagtatag ng mga pangkat ang mga inhinyerong natuto sa linya ng demonstrasyon, nakalikom ng puhunan, at nakapaglunsad ng mga kumpanya na malapit sa mga kagamitan at tagapayo. Naging pang-akit ang parke sa mga umuuwi mula sa ibang bansa at sa mga multinasyonal na naghahanap ng maaasahang katuwang.

Noong 1980, itinatag ng ITRI bilang hiwalay na kumpanya ang United Microelectronics Corporation, ang kauna-unahang komersiyal na kumpanya ng chip sa isla. Pinondohan ito sa simula ng estado at mga lokal na bangko, bago binuksan sa mga pribadong mamumuhunan. Nagtatag o sumali sa mga bagong kumpanya sa disenyo, pagsusuri, at pag-iimpake ang mga nagtapos mula sa pabrikang demonstrasyon. Pinalawak ng mga kumpanyang gaya ng Winbond at ASE ang ekosistema, kaya hindi lamang wafer ang ginagawa ng Taiwan. Nagdidisenyo, sumusuri, nag-aassemble, at nagpapadala rin ito ng mga tapos na produkto. Napatunayang kasinghalaga ng sinumang nangungunang kumpanya ang siksik na ugnayang ito.

Paano ginawang matagumpay ni Morris Chang ang modelo ng foundry

Sa kabila ng mga unang tagumpay, kinailangan ng bagong modelo ng negosyo para maabot ang susunod na antas. Noong kalagitnaan ng dekada 1980, naglunsad ang ITRI ng proyektong very large scale integration bilang paghahanda sa mas masalimuot na mga chip. Isang malinaw na konklusyon ang nabuo ng bagong pinuno nitong si Morris Chang mula sa ilang dekada niya sa industriya: maraming kumpanya ng disenyo ang gustong ipaubaya ang pagmamanupaktura sa isang katuwang na iyon lamang ang ginagawa. Iminungkahi niya ang isang purong foundry, isang pabrikang hindi magdidisenyo ng sarili nitong mga chip kundi gagawa para sa sinumang kliyenteng may disenyo.

Noong 1987, binuksan ng TSMC ang pinto nito sa Hsinchu, na may puhunan mula sa Philips na humigit-kumulang 27.5 porsiyento at mahalagang ambag ng pamahalaan. Pinalaya ng modelo ng foundry ang mga taga-disenyo mula sa gastos ng pagmamay-ari ng pabrika at binigyan sila ng katuwang na walang kinikilingan sa teknolohiya. Pinahintulutan din nito ang TSMC na palakihin ang produksyon sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga order mula sa maraming kliyente. Dahil sa ganitong laki, napabilis ang pagbuo ng mga proseso, humigpit ang pagkontrol sa gastos, at naging mas maaasahan ang produksyon kaysa sa kayang tapatan ng karamihan sa mga kumpanyang kapwa nagdidisenyo at gumagawa ng mga device. Bunga nito ang isang siklong nagpapalago sa sarili: mas maraming kliyente ang nagdala ng mas malaking bolyum, na nagpondo sa mas mabilis na pag-unlad ng proseso, na siya namang umakit ng mas maraming kliyente.

Pagsapit ng unang bahagi ng dekada 2020, ginagawa ng TSMC ang karamihan sa mga chip na kinokontrata sa buong mundo at ang karamihan sa mga advanced processor na nasa likod ng mga smartphone, graphics card, at server para sa artificial intelligence. Nasa malawakang produksyon na nito ang mga chip na tatlong nanometro at naghahanda na ito ng teknolohiyang dalawang nanometro. Naging estratehikong bentahe ang malapit na ugnayan ng kumpanya sa mahahalagang supplier ng kagamitan, kabilang ang gumagawa ng mga makinang pang-extreme ultraviolet lithography. Binago ng pagtutok ng foundry sa iisang misyon, ang paggawa para sa iba, ang buong industriya.

Mga ugnayang tumatawid sa mga bansa, hindi pagnanakaw

Itinayo ang kuwento ng Taiwan sa mga pormal na kontrata sa paglilipat ng teknolohiya, pagsasanay, at pagsisikap ng mga inhinyerong iniugnay ang natutuhan nila sa ibang bansa sa mga pabrika sa sariling bayan. Kuwento ito ng pakikipagtulungan, hindi pang-aangkin. Pagbebenta, hindi lihim, ang kontrata sa RCA. Ginamit ng Technology Advisory Council ang kaalaman ng mga nasa diaspora upang gumabay sa mga pasya. Pinatatag ng isla ang kakayahan nito sa pamamagitan ng linya ng demonstrasyon, saka ito pinalaganap sa mga bagong kumpanyang humiwalay sa mga institusyon at sa science park na tumanggap sa mga dayuhang katuwang. Malalim ang mga ugnayang pandaigdig sa kinalabasan nito: mga disenyong mula California, kagamitang mula Europa, at disiplina sa pagmamanupakturang hinubog sa Hsinchu.

Dalawang kasalukuyang usapin ang nagpapakita kung bakit mahalaga pa rin ang pinagmulan ng tagumpay na ito. Una, kung mabilis bang maitatayo sa ibang lugar ang advanced na pagmamanupaktura. Ikalawa, kung isusuko ng Taiwan ang estratehikong halagang tinatawag ng ilan na “silicon shield.” Nagbabala ang mga analyst na kailangan ng panahon, pera, at mga taong sinanay sa maraming espesyalisasyon upang gayahin ang kumpol ng industriya ng isla.

Inilarawan ni Honghong Tinn, isang assistant professor na nag-aaral sa kasaysayan ng mga industriya ng teknolohiya sa Taiwan, ang pangunahing hamong pang-ekonomiya sa muling pagtatayo ng pagmamanupaktura ng chip sa Estados Unidos.

Malinaw na magiging mas mahal ang paggawa ng mga chip sa malaking bolyum sa U.S., kaya malamang na kakailanganin nila ng napakalalaking subsidiya.

Inilahad naman ni Jonas Parello-Plesner, isang policy analyst na nag-aral sa estratehiya sa teknolohiya, ang determinasyon ng Taipei na panatilihin sa sariling bayan ang advanced na kapasidad.

Walang paraan na isusuko ng Taipei ang silicon shield nito.

Heopolitika at mga bagong tuntunin sa kalakalan

Muling inilagay ng mga hakbangin sa pandaigdigang patakaran ang Taiwan sa sentro ng mga debate tungkol sa chip. Noong 2025, nagdulot ng panibagong kawalang-katiyakan sa mga tagaluwas ang bagong bugso ng mga taripa ng U.S. Pansamantalang naibsan ang pasanin sa mga semiconductor ng Taiwan, ngunit nanatili ang panggigipit sa mga kumpanya na ilipat ang bahagi ng produksyon at higpitan ang pagkontrol sa pagbebenta. Naiba na ng tensiyon sa kalakalan ng Estados Unidos at China ang mga supply chain at pamumuhunan, at inilipat ng mga kumpanya ang ilang huling yugto ng pag-aasemble mula sa mainland. Kinailangang balansehin ng mga kumpanya ng Taiwan, na nagbebenta sa magkabilang panig, ang katatagan, gastos, at pagpasok sa mga merkado.

Pagkatapos, nilinaw ng China kung paano nito tutukuyin ang pinagmulan ng mga chip para sa adwana. Itinatakda ng bagong paraan ang pinagmulan batay sa lokasyon ng paggawa ng wafer, saanman idinisenyo o inimpake ang chip. Dahil itinuturing ng mga awtoridad ng China na bahagi ng kanilang teritoryo ang Taipei, hindi saklaw ng maparusang taripa ng China para sa maraming produkto ng U.S. ang mga chip na ginawa sa Taiwan. Nakapipinsala ang tuntunin sa mga kumpanyang gumagawa ng chip sa Estados Unidos at nakabubuti sa mga foundry sa Taiwan at mainland China. Ipinakikita rin nito kung paanong nahuhubog ng mga tuntunin sa pinagmulan ang daloy ng mga order patungo sa ilang partikular na pabrika.

Sa kabila ng ligalig sa pulitika, nagpapatuloy ang mga proyektong tumatawid sa mga bansa. Itinatayo ng TSMC ang kampus ng pagmamanupaktura nito sa Arizona. Noong 2025, inilantad ng Nvidia sa lugar ang kauna-unahan nitong wafer na gawa sa U.S. para sa henerasyong Blackwell. Kailangan pa rin ng wafer ang advanced na pag-iimpake, isang masalimuot na yugto na isinasagawa ng TSMC sa malaking bolyum sa Taiwan gamit ang mga paraang gaya ng chip-on-wafer-on-substrate. Isinasagawa na ang pakikipagtulungan sa isang kumpanyang U.S. na nagbibigay ng serbisyong outsourced assembly and test, at inaasahang magsisimula ang operasyon sa kalagitnaan ng dekada. Ipinakikita ng prosesong ito na may dalawang yugto, kung saan ginagawa ang wafer sa Estados Unidos at isinasagawa ang advanced na pag-iimpake sa Taiwan, na bahagi lamang ng mas malaking kadena ang alinmang pabrika.

Mga aral na itinuturo pa rin ng kuwentong ito

Naging matagumpay ang pulong habang nag-aalmusal dahil pinagsama nito ang malinaw na pambansang layunin at kongkretong mga hakbang. Pumili ang mga pinuno ng isang tiyak na teknolohiya bilang panimulang hakbang, nagdisenyo ng linya ng demonstrasyon upang makabuo ng kakayahan, at lumikha ng parke na umakit ng mga talento, supplier, at puhunan. Ipinagkatiwala nila sa mga inhinyero ang pinakamahihirap na problema at hinayaang dalhin ng mga bagong kumpanya ang mga ideya sa merkado. Hindi nagtagal habambuhay ang suporta ng pamahalaan sa simula. Unti-unting ibinenta ang bahagi ng pagmamay-ari ng publiko habang nagkakaroon ng tiwala ang mga pribadong mamumuhunan, at tumaas ang sariling gastos ng industriya sa pananaliksik habang lumalago ito.

Mabibigat pa rin ang mga hamon ngayon. Malaki ang konsumo ng kuryente at tubig sa paggawa ng mga advanced na chip, at kailangan dito ang mga bihirang kasanayan. Gayunman, mahalaga pa rin ang mga salik na nagpaangat sa Taiwan noong dekada 1970: matiyagang pamumuhunan, siksik na sentrong pang-industriya, at mga inhinyerong natututo sa pamamagitan ng aktuwal na paggawa. Hindi simpleng pagbabalik-tanaw ang pamana ng payak na almusal na iyon. Isa itong huwaran kung paano gawing bagong uri ng kaunlaran ang isang krisis.

Mga Dapat Malaman

• Noong 1974, nagkasundo ang pitong pinuno na pondohan ang programang integrated circuit na nagkakahalaga ng NT$400 milyon matapos ang almusal sa Taipei.
• Pinili ng pamahalaan ang ITRI at ang yunit nitong ERSO upang pangasiwaan ang paglilipat ng teknolohiya mula sa RCA at sanayin sa Estados Unidos ang unang pangkat ng 19 na inhinyero.
• Binuksan ang unang pabrikang demonstrasyon ng IC sa Taiwan noong Oktubre 29, 1977. Umabot sa humigit-kumulang 70 porsiyento ang yield nito sa loob ng anim na buwan at nalampasan nito ang orihinal na linya ng RCA.
• Kabilang sa mga unang produkto ang mga chip para sa relo, na tumulong sa Taiwan na maging ikatlong pinakamalaking tagaluwas ng elektronikong relo sa mundo.
• Binuksan ang Hsinchu Science Park noong 1979 at itinatag mula sa ITRI ang UMC noong 1980, na nagpasimula ng mas malawak na kumpol sa disenyo, pagsusuri, at pag-iimpake.
• Itinatag ni Morris Chang ang TSMC noong 1987 sa suporta ng pamahalaan at Philips. Inilunsad nito ang modelo ng purong foundry na nagsisilbi sa mga taga-disenyo ng chip na walang sariling pabrika.
• Pagsapit ng unang bahagi ng dekada 2020, nanguna ang TSMC sa pandaigdigang merkado ng foundry at gumawa ng karamihan sa mga advanced processor sa mundo gamit ang teknolohiyang tatlong nanometro, habang binubuo ang teknolohiyang dalawang nanometro.
• Nagpataas ng mga gastos at naglipat ng mga supply chain ang mga bagong tuntunin at taripa sa kalakalan, habang pinapaboran ng paraan ng China sa pag-uuri ng mga produkto para sa adwana ang mga chip na ginawa sa Taiwan.
• Umuusad na ang pagpapalawak ng TSMC sa U.S. Sa Arizona ginagawa ang mga wafer, samantalang nananatiling nakasentro sa Taiwan ang advanced na pag-iimpake.
• Nakasalalay ang tagumpay ng Taiwan sa talento, matatag na sistema ng mga industriyal na parke, pakikipagtulungang tumatawid sa mga bansa, at patuloy na muling pamumuhunan sa kahusayan sa pagmamanupaktura.