四，台灣半導體產業—垂直分工與虛擬整合
4.1 技術特性與全球分工
半導體的技術特性與個人電腦業有以下的不同。首先，半導體或積體電路產 業是一種「運用半導體技術所生產出來的產品」的統稱，並沒有任何產品可以統 稱為半導體。在這個產業裡頭作為廠商互動的核心，主要是製作 IC 的「半導體
技術」；由於有半導體技術的出現及不斷創新，才有這個產業中各類產品的不斷
變化和更替26。從 1958 年德州儀器發展出積體電路製造技術以來，半導體的生 產成本便不斷降低。其次，由於半導體設計的應用，可以分為極多種類（例如家
電、玩具、通訊、電腦、汽車，甚至飛彈控制等等），其技術特質是以線路的寬
窄而非應用面來界定，因此技術的演進在於製程技術及其與不同元件之間的整 合，因此它也與電腦業不同，很難區分為初期產品或成熟產品，而是以先進技術
與落後技術來區隔（如奈米或微米技術）。第三，正因為這些差異，不同半導體
次產業所需的資本和技術能力，也有相當差異。例如，以半導體的動態記憶體
（DRAM）產業來說，它需要最先進的設計和製程技術，高度資本投資和研發經 費投入，以便持續支持廠商在劇烈變動的市場和不斷升級的技術環境中存活下 來。不過這個產業很少需要與客戶直接溝通和合作，因為動態記憶體的生產程序 基本上是相同的，但是卻以百萬以上單位來販賣（Dedrick & Kraemer, 1998/2000;
Kanatsu, 2002; Fuller, Akinwande & Sodini, 2003）。然在特用晶片（ASIC）上，則 可以因為擁有特定技術，使得中小型企業因為特殊的設計能力而在特殊應用市場 上站有一定地位，掌握關鍵性創新技術的小公司甚至得以在技術轉捩點出現時，
超越領先的大型公司（陳東升，2003）。
半導體生產上有三個基本的活動：設計、晶圓製造和封裝測試。設計是最技 術密集的部門，需要昂貴的設計軟體或電子設計自動化（EDA, Electronic Design Automation）設備，藉由 EDA 的輔助，可以縮短 IC 設計開發時間27。晶圓製造
26 現今運用半導體技術生產的 IC，可以區分為很多不同類型，例如記體，邏輯 IC、類比 IC，
而記憶體 IC 又可區分為揮發性（如 DRAM， SDRAM）和非揮發性（如 ROM 和 FLASH）。
27 IC 設計流程從 IC 規格界定、設計輸入、實體設計、佈局繞線、模擬驗證、IC 製造等，
部門則是將設計好的線路鋪設在一片矽晶圓上，由於其細微精密的設計，因此需 要極為乾淨的生產環境。現今晶圓製造的尺寸愈來愈大（現今 12 吋晶圓甚至可 以切割到接近 1000 個小晶片），所需建廠費用也愈來愈高；從 6 吋晶圓廠到 12 吋晶圓廠，建廠成本成長 6.5 倍28。最後，封裝測試部門則是將晶圓片切割，並 將切割好的 IC 封裝。封裝測試部門也依賴昂貴的設備，不過這些設備的費用則 遠低於晶圓生產設備。在這三個部門中，技術密集度是由封裝測試部門往上移 動。封裝試部分的技術層次最低，也是最容易外移的部分。不過隨著科技術的進 展，可以外移的已經由封裝測試部門，逐步上移到晶圓生產和 IC 設計部分（Brown
& Linden, 2005）。
由於生產成本的考量，美國的半導體產業的封裝測試部門不斷外移，在 1978 年時，接近 80%的美國半導體生產是在國外組裝，如今則接近 95%（Brown &
Linden, 2005）。隨著產業的變遷，專業 IC 設計廠商在美國開始出現，但是由於 晶圓廠的設備昂貴，因此這些沒有晶圓廠的公司需要既有的整合元件製造公司為 其生產 IC。雖然既有的整合元件廠商，例如 IBM 或德州儀器也會為這些公司生 產，但新的需求已經出現。在此新的趨勢和需求下，台灣的台積電（1987 年）
是全球首先開創為 IC 設計業代工的純晶圓製造公司，帶動了全球半導體新的產 業模式。由於台積電的成功，聯電也在 1990 年改變其生產模式，成為純晶圓製 造廠商。現今全球最主要的純晶圓製造廠商都在東亞，除了台積電、聯電外，還 有新加坡的特許（Chartered），中國的中芯半導體，和台灣的世界先進等。而台 灣在這部分，佔世界比重高達 70％左右（見表三）。
表三、2006 年全球前四大專業晶圓廠
公司 國家 營收（億美元） 市佔率
台積電 台灣 100.9 50%
聯電 台灣 37.9 19%
特許 新加坡 15.7 8%
中芯 中國大陸 14.7 7%
資料來源：台灣經濟研究院、電子時報資料庫、本研究整理
雖說半導體產業的技術特性，對擁有獨特利基創新能力的小公司有相當助 益，但真正讓分散的創新行為付諸實現的關鍵因素，卻是晶圓製造的分割。由於 半導產業的發展在台積電成立之後，IC 設計與晶圓製造可以分割，因此造就大
計的前段流程；2, 實體設計及驗證工具，主要用於 IC 設計的後段流程；3, 電路版佈局工具；4, 可製造性設計工具（DFM, design for manufacturing）─為半導體生產驗證工具，讓 IC 設計工程師 在設計流程初期，就能很快找出和解決潛在的生產良率的影響因素，進而提高奈米技術的生產成 功機率。EDA 設備昂貴，通常是以對每位設計者收費的方式。
28 例如，1990 年時蓋 1 座採用 0.8 微米製程的 6 吋廠，只需要 4 億美元，但時至 2003 年，
蓋 1 座 12 吋採用 0.13 微米製程的晶圓廠，所需費用在 25～30 億美元間。而新近提出的 18 吋晶 圓廠，預計蓋廠成本更高達 60~100 億美元。
量中小型 IC 設計公司的出現29，專注於 IC 設計，然後交由晶圓製造公司生產。
1990 年代之後，半導體產業繼前階段晶圓製造的新模式出現之後，又在一 次的轉變，IC 設計部門又分化為矽智財（SIP, silicon intellectual property）公司和 IC 設計服務公司。前者提供 IC 設計上所需之矽智財，以加速設計的時效；而後 者則提供 IC 設計過程部分工作外包服務，包括實體設計、驗證等。二者從事為 客戶代工設計，收集和分析既有矽智財和申請專利費用等。由此 IC 設計業者不 必一切從頭開始，可以再重複使用和整合既有的矽智財，加入新的元素後而賦予 新的功能。這使得知識的符碼化和模組化壓力更為龐大，以期解決不同平台之間 整合的問題，和降低知識空間流動所產生的溝通不良問題。這樣的分化和專業 化，使得全球的 IC 設計業面臨全新的轉變。新出現的設計服務代工公司（IC design foundries）意味著 IC 設計也可像電腦代工生產一樣，在全球不同區域流動。
IC 設計產業的分化，主要來自幾個原因：首先，IC 技術的發展已經走到「系 統晶片」（system-on-chip, SoC）的地步，將不同功能整合到小小的 IC 上，為了 增加設計的生產力，現今設計業採用的作法，是購買可重複使用的矽智財，自己 只設計小部分主要功能。因此，過去認為是工匠式作法的設計業，也開始模組化，
而這個模組化使得過去的隱性知識開始被解碼，有利於設計業的空間流動。其 次，由於半導體製程的演進，每年有 60％的技術增長30；IC 設計因為製程進步 而需支付的費用愈來愈高（設計一個 90 奈米具 2 千萬閘的 IC 的成本所需要的費 用大約美金 2 千 2 百萬），而東亞和印度的設計人才則相對便宜很多（大約是矽 谷的 10-20％而已），因此 IC 設計業有往東亞和印度移動的趨勢（Ernst, 2005）。
第三，IC 設計業的高度競爭與價格下降的摩爾定律，使得歐洲、美國、日本等 國的系統廠商或 IC 設計廠商在壓縮設計時間、縮短產品上市時程、及降低研發 成本的考量下，也開始尋求購買他人設計模組或委外設計等研發委外行為，而這 直接進一步帶動了 IC 設計廠商水平整合的需求和進一步的分工。在此趨勢下，
設計知識模組化和重組，有些類似資訊電子業的全球生產網絡，可以跨界生產和 組合。甚至由於軟體設計可以在虛擬空間流動，因此矽谷 IC 設計公司可以在白 天下班前，將部分完成的工作傳遞到印度繼續工作，然後在上班前再傳回，成為 環繞地球無時間空隙的工作。
由以上討論可知，現今 IC 設計業已經與過去有極大的不同，它不只已經全 球分工，形成全球設計網絡（Ernst, 2005），也造成了 IC 設計業的垂直分工。而 這根本地改變了半導體產業的發展模式，也促使了矽谷設計業的改變，特別是往
29 專業 IC 設計業的世界成長率（每年約 20％），遠高於半導體產業的加總（約 7％）。美國 是現今全球 IC 設計業的龍頭，2003 年的產值大約美金 135 億；而第二大則是台灣，該年產值大 約 28 億美金（Brown and Linden 2005）。在全球前 30 大設計公司中，台灣佔了 6 家。
30 自 1999 年半導體製程發展主力為 0.18 微米，發展到 2000 年的 0.15 微米，到 2002 年的
東亞尋求人力和連結。而這個全球的分工，由於前一波晶圓製造產業的關係，使 得台灣在這波的轉變中佔據了重要的地位。