從互動觀點探討台灣半導體產業之發展
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(2) 國立交通大學 管理科學系 博 士 論 文 No.009. 從互動觀點探討台灣半導體產業之發展 An Interaction-Based View to the Development of the Semiconductor Industry in Taiwan. 研 究 生：陳建宏 研究指導委員會：李經遠 教授 王耀德. 教授. 詹天賜. 教授. 指導教授：詹天賜 教授. 中 華 民 國 九十三 年 六 月. － ii －.
(3) 從互動觀點探討台灣半導體產業之發展 An Interaction-Based View to the Development of the Semiconductor Industry in Taiwan. 研 究 生：陳建宏. Student：Jian-Hung Chen. 指導教授：詹天賜. Advisor：Tain-Sue Jan. 國 立 交 通 大 學 管理科學系 博 士 論 文. A Dissertation Submitted to Department of Management Science College of Management National Chiao Tung University in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy in. Management June 2004 Hsin-Chu, Taiwan, Republic of China. 中華民國九十三年六月. － iii －.
(4) 從互動觀點探討台灣半導體產業之發展 研究生：陳建宏. 指導教授：詹天賜 博士. 國立交通大學管理科學系博士班. 摘. 要. 半導體產業的發展與環境互動息息相關，開發中國家要發展半導體 產業，會面臨更多的限制與更複雜的環境互動。產業的發展過程從環境 的互動與變遷的角度來觀察，能得到更佳的了解。本研究嘗試以複雜度 與產業學習的觀念，提出一個產業發展的概念性架構來釐清台灣半導體 產業的發展歷程；此外也運用系統動態學來建構台灣半導體產業的發展 模式，作為政策分析的工具。本研究的結果顯示台灣半導體產業的發展 是一個透過持續建立產業廠商與更大環境中重要資源的連結，而提升產 業複雜度的過程，其主要的互動對象由政府延伸到國內社經環境，再進 一步擴張到國際產業網絡。最後，本文並討論本研究成果的意涵。. 關鍵詞：半導體產業、產業發展、複雜度、產業學習、開發中國 家、系統動態學。. － iv －.
(5) An Interaction-Based View to the Development of the Semiconductor industry in Taiwan Student：Jian Hung Chen. Advisor(Advisors)：Dr. Tain Sue Jan. Department of Management Science National Chiao Tung University. ABSTRACT. The development of the semiconductor industry depends on its interactions with the environment. Developing countries face more constraints, and the environmental interactions seem more complicated. The development process of the semiconductor industry could be better understood with regard to the environment interactions and social changes. This study proposes a variety-increasing viewpoint based on the concepts of variety increasing and internal learning to analyze the development experience of the semiconductor industry in Taiwan. This study also established a system dynamics model to facilitate the policy analysis process for the industry development. The results of this study reveal that the development of semiconductor industry in Taiwan is a continuous variety increasing process, which is achieved by searching and establishing successful associations in an increasingly wider and complex environment. Implications of this study are also discussed. Keywords: Semiconductor industry, development, variety, internal learning, developing countries, system dynamics.. － v －.
(6) 誌. 謝. 匆匆畢業，不暇細思，草率寫就的論文如此塘塞充數。回首過去四年荒 蕪無成，胸無點墨，滿心汗顏羞赧，有辱師門，有負諸位師長教誨斧正； 如今卻要襲受博士學位，學既不博，無德為士，這個學位得著實在是心虛 得緊。. 一無所成，無以為謝，終就還是要感恩諸位師長不棄朽木，勉為雕琢； 雖然自己根頓器小不堪造就，總還是在大觀園中轉了一圈，瞻仰了諸位師 長的高風德範。感謝恩師 詹天賜教授啟我知見，示我以德。感謝陳英亮老 師、朱博湧老師、王耀德老師慈愛關懷，費心提攜。感謝諸位指導委員與 師長們的建議與指教。感謝師門學長秋貴、志同、宜仁、幸雄、福隆等提 供協助與鼓勵，也感謝在過程中共同討論、彼此支持的同學與親友，因為 有你們的陪伴，讓我的這段歲月更具有內涵與意義。最後要感謝我的 雙 親，他們在我成長的過程中提供了最好的身教，若我此生能對世間有任何 點滴的貢獻，要算是他們的功勞。. 得之於人者如須彌，出之於己者如介子，只能期許自己在未來的時空， 於進德修業道上戮力以赴，但求不辱所出、不負所學，若能企及諸親師長 之萬一，實屬萬幸。. － vi －.
(7) 目 摘. 錄. 要 ...............................................................................................................................iv. ABSTRACT ...............................................................................................................................v 誌 謝 ...............................................................................................................................vi 目 錄 ..............................................................................................................................vii 表 目 錄 ...............................................................................................................................ix 圖 目 錄 ...............................................................................................................................ix 符 號 說 明 ..............................................................................................................................x 第一章 緒論 ........................................................................................................................1 1.1 研究動機與背景 ............................................................................................................1 1.2 研究目的 ........................................................................................................................4 1.3 研究流程 ........................................................................................................................5 1.4 研究方法 ........................................................................................................................6 1.5 論文架構 ........................................................................................................................7 第二章 文獻回顧 ................................................................................................................8 2.1 新興工業化國家產業發展相關文獻 ............................................................................8 2.1.1 產業網絡理論 ............................................................................................................8 2.1.2 比較利益與暫時性優勢 ............................................................................................9 2.1.3 產業發展與技術學習 ..............................................................................................10 2.2 相關系統文獻 ..............................................................................................................11 2.3 系統動態學 ( System Dynamics ) ..............................................................................13 第三章 產業發展理論架構 ..............................................................................................18 3.1 產業系統的Variety觀念 ..............................................................................................19 3.2 產業系統的內部學習過程 ..........................................................................................21 第四章 台灣半導體產業之發展階段 ..............................................................................23 4.1 發展階段 (一) ： 1960s-1970s .................................................................................23 4.2 發展階段 (二) ： 1980s ............................................................................................26 4.3 發展階段 (三) ： 1990s ............................................................................................29 4.4 台灣半導體產業variety的連續提升過程 ...................................................................33 第五章 台灣半導體產業系統動態學模式 ......................................................................35 5.1 半導體產業一般特性 ..................................................................................................35 5.2 新興工業化國家發展半導體產業的特性 ..................................................................37 5.3 台灣半導體產業發展質性模式 ..................................................................................38 5.3.1 5.3.2 5.3.3. 政府與業者的互動環路： ......................................................................................38 人力資源的累積 ......................................................................................................40 資本與產能的累積 ..................................................................................................43. － vii －.
(8) 5.4 量化模式說明 ..............................................................................................................46 5.4.1 動態流程圖 ..............................................................................................................46 5.4.2 模式重要變數量化說明 ..........................................................................................47 5.5 模擬結果與討論 ..........................................................................................................51 5.5.1 模擬結果 ..................................................................................................................52 5.5.2 台灣半導體產業的發展階段 ..................................................................................54 第六章 情境模擬 ..............................................................................................................55 6.1 成長極限 ......................................................................................................................55 6.2 人力資源流失 ..............................................................................................................57 第七章 討論 ......................................................................................................................59 7.1 台灣半導體產業未來的發展態勢 ..............................................................................59 7.1.1 面對的新挑戰 ..........................................................................................................59 7.1.2 需要新的內部協調機制 ..........................................................................................59 7.2 其他新興工業化國家的半導體產業發展 ..................................................................60 第八章 結論與建議 ..........................................................................................................62 8.1 總結 ..............................................................................................................................62 8.2 研究限制與未來研究建議 ..........................................................................................63 參 考 文 獻 ......................................................................................................................64 附錄一 主要公司名稱對照表 ..........................................................................................70 附錄二 Model Equations from Vensim ............................................................................71. － viii －.
(9) 表. 目. 錄. 表格 1 台灣半導體產業之發展階段................................................................ 23 表格 2 由工研院移轉成立之半導體公司........................................................ 39. 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖. 目. 錄. 1 延遲函數示意圖與各階延遲函數的延遲反應 ....................................... 16 2 依據 VARIETY 觀點提出之產業發展模式.............................................. 18 3 台灣半導體產業的內部學習程序............................................................ 21 4 發展階段 (一) 的學習過程 .................................................................... 24 5 發展階段 (二) 的學習過程...................................................................... 27 6 發展階段 (三) 的學習過程...................................................................... 31 7 台灣半導體產業 VARIETY 的連續提升過程............................................ 34 8 政府與業者之互動環路............................................................................ 40 9 美國之台灣留學生人數與排名................................................................ 41 10 台灣半導體產業人力資源累積環路...................................................... 43 11 台灣歷年國民所得與外匯存底.............................................................. 44 12 產能資金互動環路.................................................................................. 46 13 台灣半導體發展模式動態流程圖.......................................................... 47 14 累積人力資源與 R&D 能力之關係....................................................... 48 15 工程師人數與良率之關係...................................................................... 50 16 產業獲利能力與超額報酬之關係.......................................................... 51 17 模擬結果-產值比較 ................................................................................ 52 18 模擬結果-技術發展比較 ........................................................................ 53 19 人力供給限制模擬結果.......................................................................... 56 20 市場極限模擬結果.................................................................................. 57 21 人力資源流失模擬結果.......................................................................... 58. － ix －.
(10) 符 號 說 明. ＋. 同向關係. －. 反向關係. 積量變數. 率量變數. 正性環路. 負性環路. － x －.
(11) 第一章 1.1. 緒論. 研究動機與背景. 半導體產業的發展是一個複雜的動態過程，與發展環境中所累積的資 金、產能、技術、人力等等各種發展資源息息相關。對一個開發中國家要 切入半導體產業的發展，會面臨許多發展資源上的困境與限制 [1]。因為 其在產業發展過程面臨較多的限制，政府、公立研發機構、國際領導廠商 等等對產業發展的影響力也較大 [2]。. 不同後進者追趕先進國家的發展策略，會因為各自環境條件的不同， 而有不同的切入方式。綜觀各開發中國家發展半導體產業的歷程，東亞的 韓國、新加坡、與台灣是其中較為成功的例子 [3]。這些國家各自有不同 的產業結構與環境，也因此採取了不同的發展策略，並得到互異的發展結 果。例如，韓國的企業以大財團為主力，這些財團本身就有能力取得或進 行半導體製造技術的發展，因此政府與產業的互動方式為廠商決定發展方 向與步調，政府協助企業取得銀行團的融資。對於新加坡與台灣而言，本 土廠商的能力與規模遠低於韓國的財團，因此其政府採取了不同的發展策 略。新加坡政府依賴吸引國外直接投資(Foreign Direct Investment)來建立 當地的半導體產業基礎，而台灣則是透過公立研發機構來扶植國內廠商的 技術能力。這些國家採取了不同的策略，最後也導致了互異的發展結果。 韓 國 的 財 團 一 開 始 就 決 定 往 動 態 隨 機 存 取 記 憶 體 (Dynamic Random Access Memory, DRAM)發展；台灣則演化出垂直分工的產業體系；新加 坡在政府的主導下吸引了一些國際大廠合資成立晶圓代工與封裝測試公 司。這些發展模式上的差異，與各個國家中產業與環境因素的互動方式有 很大的關係。. 學術上有一些對新興工業化國家產業發展模式的探討，可以概略分為 產業網絡( Industry Networks )、比較利益與創造暫時性優勢、以及產業技 術學習三大類。產業網絡理論主張，新興工業化國家產業發展的主要動 力，來自於先進國家；如同雁行理論所描述的，產業的價值鏈隨著產品生 命週期的遷移，逐漸由先進國家移轉至其他後進者 [4-7]。另外有經濟學 家認為後進者乃是藉由其比較利益或是創造暫時性優勢來爭取發展的機 會；這部分的學者認為後進國家藉著成本上的比較優勢、政府政策的補貼 － 1 －.
(12) 與支持、以及將資源集中在特定領域來吸引國外投資與加速產業發展的腳 步 [8-9]。雖然從產業網絡或是比較利益的角度可以描述這些新興工業化 國家早期在半導體產業上的發展現象，但是這些說法並無法充分解釋這些 國家在發展途徑與發展成果以及區域發展之間的差異性 [10]，也不能說 明這些國家近期在發展半導體產業的趕上 ( catching up ) 甚至蛙跳式 (leapfrog) 的超越過程 [11]。. 第三部分產業技術學習角度的研究，則著重藉由探討後進國家對於科 技的引入與擴散的方式，來了解產業發展過程。此部分的研究，主要透過 產業發展階段論( Stage approach)、產業學習模式(Learning process)、與重 要資源或影響角色等角度，來探討新興工業化國家的產業發展歷程與相關 策略。Mathews and Cho [3] 提出了產業發展的四階段論 ( Preparation Seeding - Technology absorption and Propagation - Sustainability)，來解釋東 亞各新興工業化國家半導體產業的發展歷程，並且提出了以公立研發機構 為 核 心 的 產 業 技 術 發 展 模 式 ( Expanding Corn of Capability Enhancement )。Kim [12] 以韓國半導體產業的發展經驗為背景提出了後 進者的學習過程，從模仿層次到創新層次，不斷透過 acquire-assimilate-improve 三階段的學習過程來提升能力，並找出產業發 展 過 程 中 重 要 的 影 響 因 素 。 Koh [13] 則 從 組 織 學 習 的 角 度 ， 利 用 Marguardt [14] 的 Organization learning model 來分析東亞廠商的學習過 程。Chang and Tsai 將台灣半導體的發展歷程分為五階段, 並說明不同階 段政府與廠商的行為與策略以及產業聯盟的影響 [15]。此外也有許多不 同的學者討論政府、公立研發機構、產業組織、以及其他相關環境因素， 對台灣以及各後進國家，在半導體產業發展歷程中的影響 [16-22]。雖然 這些對於發展階段與學習模式的理論，還有對於產業發展重要影響角色的 研究，提供了許多關於產業發展中的重要知識與論述，也描述了政府等各 個機構的角色在不同階段採取的策略；然而這些研究並沒有提供適當的概 念架構，來釐清產業系統與其所處社會經濟環境之間的互動方式，與提供 一個更具整體觀的理路來貫穿不同發展階段之間，環境互動的轉化過程。 在實際處理各個產業發展因素之間的細部互動關係時，也欠缺適當的方法 論，來建立更具可操作性的政策分析工具。. 從台灣本身的半導體產業發展經驗來看 [23-24]，台灣從 1960 年代開 始其工業化的過程，政府透過設立加工出口區來吸引國外投資，建立初步 的電子加工產業的基礎。在 1970 年代以後透過工業技術研究院 (Industrial Technology Research Institute, 工 研 院 ) 執 行 積 體 電 路 工 業 發 展 計 畫 － 2 －.
(13) ( Electronics Industry Development Project )：從著名的 RCA 技術移轉案開 始，從美國引進半導體製造技術，並逐步透過衍生公司以及技術移轉的方 式擴散到民間企業。在政府與產業的互動下，奠定了台灣半導體產業的初 步發展基礎。產業的廠商在接下來的發展中，逐漸吸引國內乃至於國外的 各種資金、人力、技術、與市場等資源，逐步成長與擴張。直到西元 2000 年時，積體電路( Integrated Circuits, IC) 製造業產值在超過 21 億美金，擁 有世界最大的晶圓代工業，第二大的 IC 設計業與封裝測試業，第四大的 DRAM 製造業 [25]。在短短的 25 年內，台灣由毫無基礎,缺乏資源的情 況，發展成世界第四大半導體製造國家，擁有完整與高效率的半導體產業 供應練體系。產業的發展在不同的階段與不同的環境因素互動，隨著產業 狀態的進步，不斷擴展其互動範圍，彷彿隨著產業系統的成長不斷重新定 義新的系統邊界。. 事實上，半導體產業的發展是一個十分複雜的動態過程，需要累積人 力資源,資金,產能,技術等等眾多資源；並且會與相關產業，政府政策，以 及國家經濟發展狀態等因素之間彼此互動影響。在這個成功經驗的背後， 隱含著多年來支持產業發展的結構與環境條件，需要從環境互動的層面來 理解這個複雜的發展過程。本研究認為一個國家半導體產業發展策略，與 其產業狀態與面對的產業發展環境息息相關；同樣的策略在不同的環境條 件中會有不同的效果。對於這些複雜的發展現象，需要一個更具整體觀的 觀點與適當的方法論，來探索在這個成功經驗背後的複雜結構，以及探討 產業發展過程中，各個角色之間的互動關係。. － 3 －.
(14) 1.2. 研究目的. 本研究擬就過去台灣半導體產業的發展經驗與時空環境背景，從互動 的觀點來探討此成功經驗背後所隱含的結構與成因，並思考未來可能發生 的環境衝擊的影響。因此，本研究主要有下列四項目的：. 1. 建構適當的概念架構，來闡釋產業與環境之間互動的本質。 2. 透過建構之概念架構，來分析台灣半導體產業的發展歷程。 3. 建構台灣半導體產業的發展模式，以作為政策模擬與分析的基礎。 4. 透過情境模擬，對台灣半導體產業未來可能發生的環境衝擊，進 行測試與評估。. 藉由建立以互動觀點為基礎的產業發展架構，來增進對產業發展與環 境互動本質的了解；以互動觀點來觀察台灣半導體產業過去的發展經驗， 探索台灣的半導體產業系統發展與成長的機制。最後再利用具備可操作性 的方法論，描述台灣半導體產業的結構與關係，建構模式作為政策分析的 輔助工具，並進行模擬。期待藉由產業發展概念與系統動態模式的建立， 增進對產業發展本質的了解。. － 4 －.
(15) 1.3. 研究流程 根據研究目的，本論文之研究流程如下：. 界定研究問題. 建構產業發展 理論架構. 分析半導體產業 特性. 界定台灣半導體 產業學習機制. 分析台灣半導體 產業特性. 質性模式建構. 量化模式建構與模擬. 政策分析. 結論與建議. － 5 －.
(16) 1.4. 研究方法. 新興工業化國家半導體產業發展是一個複雜且動態的問題。其中包含 了眾多產業廠商與環境角色的相互關係，在不同階段有不同的角色，以不 同的方式互動，而呈現出互異的發展行為。要了解此種複雜現象，需要適 當的觀念架構，來理解產業系統與環境之間的互動；在政策分析方面，也 需要適當的方法論，來處理產業系統與其環境中眾多角色之間，細部交連 複雜的關係。. 本研究基於系統思考中開放式系統 (Open systems) [26]、複雜度 ( Variety ) [27-28]、以及生命系統 [29] 中包含的 Associator 與 Memory 之兩階段學習概念，提出一概念性架構來說明產業系統的發展與環境的互 動；在政策分析的操作面部分，則以系統動態學建立產業發展模式，作為 訂定產業發展政策的基礎。. 在了解產業發展本質的理論架構部分，產業系統的發展與行為會受到 環境的影響，屬於一種開放式系統；而其環境互動會受到產業本身發展狀 態，與其本身擁有的或是可取得的資源有關。本研究在開放性系統 ( Open Systems ) 的 架 構 下 ， 基 於 系 統 模 控 學 (Cybernetics) 的 Requisite Variety，以及系統思考中的 Variety Increase 的觀念，提出一理論架構， 來釐清產業系統與環境之間的互動機制。而產業的發展過程，則以生命系 統 ( Living systems theory ) 中的兩階段學習，來分析台灣的半導體產業 系統在不同階段的學習與發展過程 [30]。在產業發展政策與決策模擬部 分，本研究利用系統動態學，建構台灣半導體產業的發展模式，以作為未 來可能情境與政策模擬的基礎 [31]。. － 6 －.
(17) 1.5. 論文架構. 本研究嘗試以系統觀點提出產業發展的理論架構，來理解台灣半導體 產業的發展歷程，並利用系統動態學建構台灣半導體產業的發展模式，釐 清隱藏在發展歷程背後的結構，並針對未來的可能情境進行模擬。本論文 的章節編排如下：. 第一章緒論，包括研究動機、研究方法、研究流程與論文架構。 第二章文獻回顧，說明產業發展理論的研究現況、本研究相關的系統 文獻、與系統動態學的介紹。 第三章說明本研究提出之產業發展理論架構，從複雜度與內部學習的 觀點來理解產業成長的過程。 第四章依照本研究提出之理論架構，來分析過去台灣半導體產業的發 展經驗；並討論不同階段中，產業複雜度與環境互動的變化。 第五章為系統動態學模式的建構過程，包含質性模式的探討、量化模 式的建構、還有模擬結果與討論。 第六章為情境模擬，針對台灣半導體產業未來可能的情況設定模式參 數，並進行模擬與討論。 第七章以本研究所得之觀點，討論台灣未來的發展，以及其他新興工 業化國家半導體產業發展的經驗。 第八章為結論與未來研究建議。. － 7 －.
(18) 第二章. 文獻回顧. 2.1 新興工業化國家產業發展相關文獻. 學術上有一些對新興工業化國家產業發展模式的探討，可以概略分為 產業網絡 ( Industry Networks )、比較利益 ( Comparative advantages )與創 造暫時性優勢 ( Transient advantages )、以及產業技術學習 ( Technology learning and enhancement ) 三大類。. 2.1.1. 產業網絡理論. 主張產業網絡理論的學者認為，新興工業化國家產業發展的主要動 力，來自於先進國家，產業的價值鏈隨著產品生命週期的遷移，逐漸由先 進國家移轉至其他後進者。例如：. Hatch and Yamamura [4] 主張東南亞國家在發展高科技產業上的成 就，主要的動力來自於日本的技術輸出。日本的跨國企業企圖將其國內的 生產網路，延伸到東南亞國家來降低成本；來自日本的跨國投資，為這些 被投資國家帶入技術與資金，因而帶動了當地科技產業發展。. Gereffi [7] 則認為美國的科技製造業，在其標準化商品的成本降低過 程中，逐步將世界上其他的後進國家納入其全球分工的生產體系，因而帶 動了這些國家的科技產業發展。. Borrus and Zysman [5] 認為科技產業的競爭由傳統單一公司的整合模 式，在最終產品的市場競爭，移轉到價值鏈各階段中的競爭。作者並創造 了 Wintel 這個名詞，代表 PC 產業中的競爭態勢，由早期 IBM 主導的態. － 8 －.
(19) 勢，轉變成遍及在電腦零組件、電腦周邊、組裝、與作業系統等層面的競 爭，進而帶動了科技產業生產體系的國際化分工。. Kojima [6] 回顧了 Kaname Akamatsu 在 1935 年提出的雁行理論 ( flying geese model ) 與相關的後續研究，並且討論了此理論對於解釋東 亞產業發展之區域遷移現象的意涵。. 雖然從產業網絡與雁行理論，可以描述這些新興工業化國家早期的工 業化發展過程，但是也有其他學者對此類說法提出批評，例如： Bernard and Ravenhill [10] 認為雁行理論不足以解釋亞洲國家工業化 過程中，區域間發展的複雜現象。這些國家的經濟發展，牽涉其間複雜的 政治經濟環境與國際產業互動；除了日本之外，美國與區域內其他國家之 間的互動，也扮演不可抹滅的角色。. Hobday [11] 認為雖然雁行理論描述了日本對四小龍與其他亞洲新興 國家工業化過程的影響，但是此理論並不能解釋這些後進者之間發展的差 異性。. 2.1.2. 比較利益與暫時性優勢. 有部分學者認為後進國家乃是藉由其比較利益或是將資源集中在特 定領域，創造暫時性優勢來爭取發展的機會，例如：. Krugman [8] 以蘇聯過去經濟快速成長，但是後來卻停滯的經驗，認 為亞洲經濟的快速成長只是暫時性現象，其原因為藉由比較利益與創造暫 時性優勢來吸引外部投資流入，使得大量資源投入在特定領域的經濟發展 所造成；當資源的投入不再成長，經濟發展將無法維持高速成長。. － 9 －.
(20) Young [9] 從統計資料中發現，一些東亞的新興工業化國家經濟產出 高速成長的現象，並不是經濟發展上的特例。從整體投入的角度來衡量， 這些國家的經濟成長，特別是在製造業上的快速發展，乃是導因於特定資 源的累積，以及區域間資源的移轉所造成。. 2.1.3. 產業發展與技術學習. 此部分的研究，著重於探討後進國家對於科技的引入與擴散的方式， 以了解產業發展的過程。例如： Mathews and Cho [3] 提出了產業發展的四階段論 ( Preparation Seeding - Technology absorption and Propagation - Sustainability)，來解釋東 亞各新興工業化國家半導體產業的發展歷程，並且提出了以公立研發機構 為 核 心 的 產 業 技 術 發 展 模 式 ( Expanding Corn of Capability Enhancement )。作者以此架構探討了包含韓國、台灣、新加坡、馬來西亞、 與中國大陸的半導體產業發展個案。. Kim [12] 在公共政策與社會文化環境的背景下，探討韓國產業發展之 技術學習的動態過程，並討論了韓國的半導體、消費性電子、與汽車產業 的發展經驗。作者提出了後進者的學習過程，從模仿層次到創新層次，不 斷透過 acquire-assimilate-improve 三階段的學習過程來提升能力，並找出 產業發展過程中重要的影響因素。. Koh [13] 則從組織學習的角度，利用 Marguardt 的 Organization learning model， 從廠商的層級分析東亞後進國家的科技廠商，過去三十 年來的學習過程。 Marguardt 的 Organization learning model 包含了 learning, organization, people, knowledge, 與 technology 五個子系統，這五 個子系統以 learning 為核心彼此串接影響。作者以此架構探討了廠商的學 習方式，並討論了未來發展環境中必須面對的挑戰。. － 10 －.
(21) 2.2 相關系統文獻. 底下介紹本研究相關領域之重要系統學者，其重要之觀念或著作。再 簡單描述本研究之產業發展概念架構，所使用到之系統觀念的內容與意 義。. William Ross Ashby 是 Cybernetics 領域重要的學者，他在其代表著 作 “An introduction to cybernetics” [27] 中整理了幾個重要的觀念，例如 stability，black box，requisite variety，feedback regulation 等等，並提出 only variety can destroy variety 的觀念。如 Ashby 重視之 self-organizing systems 觀念所陳述的，他認為系統可以透過內部結構的調整來調適環境變化的衝 擊。. J.G. Miller 是 Living systems theory 的重要創始學者，他在各層級生 物的生命現象中，提出一般生命系統的架構，包含 cells, organ, organism, group, organization, community, society, 與 supranational system 八個層級 的系統，並從中提出 20 個共通的關鍵子系統，包含：Reproducer, Boundary, Ingestor, Distributor, Converter, Producer, Matter-energy storage, Extruder, Motor, Supervisor, Input transducer, Internal transducer, Channel and net, Timer, Decoder, Associator, Memory, Decider, Encoder, 與 Output transducer。其中在學習方面，Miller 提出了以 associator 與 memory 兩個 子系統來達成的兩階段學習方式。. C. W. Churchman 是重要的系統學者，也是系統方法 ( Systems approach ) [26] 與 Operations Research / Management Science (OR/MS) 學 域的肇始學者之一。Churchman 提倡系統思考 ( Systems thinking )，藉由 反思 ( Critical Reflection ) 探索社會現象的本質。其主要的系統著作包 含：”The systems approach”、“The design of inquiring system”、“The systems approach and its enemies” 等等。. － 11 －.
(22) Russell L. Ackoff 是重要的系統學者，與 Churchman 一樣，Ackoff 也 是 Operations Research / Management Science 學域的肇始學者，後來跨入 系統領域，主張人類社會面對的問題是一群彼此互相交連的問題，傳統 OR 將社會系統視為無目的，而可以解析分割處理的思維典範，無法處理 這種複雜關係。Ackoff 的著作與發表之文章甚多，其重要的系統著作包 含：”On purposeful systems”, ”Redesigning the future: a systems approach to social problems” 等等。. Stafford Beer 是重要的系統學者，其著名的 Viable System Model，從 人類生理與大腦的資訊傳輸與決策過程，整理出其間的各個子系統，以及 五個層級系統的決策模式。 Beer 的發表與著作甚多，主要的著作包含： “Brain of the firm”, “The heart of enterprise”, “Designing freedom”, “Beyond dispute: the invention of team syntegrity”等等。. 本研究基於 open systems, variety, 以及 two stage learning process 的觀 念來建構產業發展的概念架構。下面簡單描述此三個觀念的主要內容與 涵義：. Open Systems. 系統可以概分為開放式系統與封閉式系統 [32]。一個開放式系統必然 存在於更大的環境之中，而且在其系統邊界與外部環境之間會有物質、能 量、或是資訊的流動。對於開放式系統而言，會影響系統行為，卻不受系 統控制者，稱之為其環境因素；環境會影響與限制系統的表現，但也提供 系統發展的機會 [26]。. Variety. 開放系統與環境的互動，可以透過相對複雜度的觀念來理解。Ashby 著名的 law of requisite variety [27] 主張一個系統本身具備的複雜度要大 於或等於環境的複雜度，才有足夠的能力來應付環境的變化，維持系統本. － 12 －.
(23) 身的穩定。Beer 認為複雜度可以用系統或環境所具有的可能狀態的數量 來表達 [28]；一個複雜度越高的系統，就越有能力應付環境的動盪，進 而在更複雜的環境中存活。. Learning process. Miller [29] 在生命系統理論中提出了一個透過 Associator 與 Memory 來達成的兩階段學習過程。 Miller 將生命系統的學習過程分為兩階段： 系統在面臨新的環境挑戰時，第一階段先進入一個 positive loop，系統透 過增加內部元件之間相互聯結方式的多樣性，在內部嘗試各種可能的連結 方式，最後搜尋出最適合在現有環境下生存的組合。繼而進入一個 negative loop，透過 Associator 協調各個元件之間的活動，將各種組合收斂到最適 合的方式。第二階段的學習則由 Memory 將這些成功與失敗的嘗試經驗， 儲存在系統的記憶中，作為後續面對新環境挑戰時的基礎。. 2.3 系統動態學 ( System Dynamics ) 系統動態學是 Forrester [33] 等人在 1950 年代於 MIT 所發展出來的方 法論，經常被用來研究組織或企業等系統的動態行為特性。此方法論已經 廣泛被應用在產業研究上，對於尋找組織或產業發展背後的結構，還有在 協助制定政策等方面，都有良好的成果 [34-41]。. 系統動態學的基礎在於資訊回饋理論、決策理論、以及系統設計等觀 念，認為系統結構是影響系統行為的主要原因，並以流 ( flow ) 的觀念 ( 如人力流、資金流、機器流、訂單流、資訊流等 ) 來整合系統的運作。 系統動態模式的建立方式為：針對組織內部情報回饋過程作分析，依照其 互動關係建立因果迴路模式，最後藉模擬的方式來顯示系統的動態行為， 並可以測試不同的政策與延遲等效應，如何交互影響系統的行為。. － 13 －.
(24) 系統動態學的目標在透過系統結構來呈現整個系統動態行為的特 性，並從結構中尋找政策介入點，而達到輔助決策的功能；而不是單純預 測某一特殊事件的發生，或是推測某一特定數值的大小。產業發展是一個 複雜而動態的過程，透過對產業系統結構的探討，有助於發掘更多關於系 統運作的內涵，進而尋找更佳的政策槓桿點。對於產業系統複雜的長期發 展現象，可以從整體的觀點，應用系統動態學來探索其背後的系統結構。 探索產業系統的發展結構，除了能增加對過去成功經驗的了解之外，在處 理目前產業發展面臨的挑戰時，也能增進對於政策介入點的信心。. 下面就系統動態學運用到的重要學理作說明：[42]. 系統設計的概念：. 在系統設計的程序上，首先要確立系統之目的、確認系統的範圍與面 對的限制，並從功能的角度來界定系統的組成份子與其間的關係。接下來 依照系統運作的程序來了解內部控制的基礎，也就是釐清各組成分子之 間，交互影響系統暫態與穩態變化的機制，再根據此機制建立系統模式。 系統設計是為系統確立其長期性目標與理念基礎，並可作為短期行動之參 考架構。. 情報回饋控制理論:. 一個情報回饋系統會因應其環境的變化而改變其決策，使系統產生新 行動，從而改變系統與環境的關係，再進而影響未來的決策。這種從取得 資訊Æ決策Æ行動Æ資訊回饋的機制形成迴路，行動結果經過情報回饋後 再影響下一次的決策。由於在情報傳遞的過程中會有放大與縮小 ( Amplification ) 的特性，其構成的迴路也就會有正性加強迴路與負性減 弱迴路的分別；一般而言負性回饋環路具有穩定系統的力量，正性回饋環 路具有使系統呈現成長、惡化、或不穩定的力量。此外情報的傳遞還會有 時間延遲 ( Delay ) 以及干擾 ( Noise ) 等特性，對於環路的行為有很大 的影響。資訊回饋控制系統的目的即是透過系統結構，使用資訊的傳遞達 到控制的目的。. － 14 －.
(25) 決策理論：. 決策理論 ( Decision theory ) 認為決策並不全然是自由意志的結果， 其深受環境的影響，而且決策的過程牽涉到政策 ( Policy ) 與決策 ( Decision ) 之間的互動關係。政策是組織為達到目標而用以控制活動的 原則、規則或是有關的說明；決策則是根據政策明定的原則，參酌環境的 狀況而產生行動的決定。因為政策可以駕馭決策，而決策又產生行動；管 理者可根據系統之目的，制定導引政策 ( Guiding policy ) 作為決策的依 據，進而掌控系統的行為。. 接下來說明系統動態學中幾個重要的議題 心智資料庫 ( Mental data ). 人類的心智在處理各種事務時，會在心中建構模式與操作，尤其在處 理言詞，或是與理念有關的模式時，心智活動更為專擅。隨著時間的累積， 人類的心智模式會在人的腦中留下大量的資料，也就是經驗。Forrester 把存在於管理者心中的心智資料庫內容分為三類：第一類是有關政策及結 構的充足資訊，即為管理者對系統目的以及系統結構之認知；第二類是有 關系統行為的預期資訊，因為人類的心靈對模擬之能力不足，這部分的資 訊往往較不可靠；第三類是有關過去對真實系統的經驗。在建構模式時經 常要取用管理者在日常工作中累積於心智中的資料與資訊，來建立系統的 結構關係，或是藉以檢驗已建立模式的效度。. 非線性關係的處理. 真實系統中各因子之間的關係很複雜，通常都是非線性的；系統動態 學常常利用 Table Function 來表達這些關係，經由 Table Function 可以讓 模式建構者表達任意兩個因素之間的對應關係。原則上，只要對系統行為 有重要影響的因素都應該在動態模式中加以處理，所以在面對不容易客觀 衡量的關係時，往往會大量引用心智資料庫的知識，再利用 Table Function － 15 －.
(26) 來表達其間的關係。系統動態學經常用這種方式來處理一些很重要，卻難 以客觀衡量的變數關係；這是系統動態學有力之處，也是常常會引致批評 的地方。. 時間延遲的處理. 在現實的系統中，不論是金錢、物質、人員、資訊等的傳遞與流動都 會有時間的延遲。對於延遲的特性有兩點要注意，一個是平均延遲時間的 長短，一個是延遲暫態反映 ( Transient Response ) 狀況。系統動態學採用 指數性滯延來處理延遲函數，其理由為容易操作以及相當符合真實狀況。 為求延遲的暫態反映符合真實狀況，必須選擇適當階數的滯延函數，最常 用的有一階、三階與無限階三種處理方式。就概念上而言，三階滯延函數 就是由三個串聯的一階滯延組成，而高階的滯延函數就是由多個一階滯延 所串接而成。. 若以一個單一的 100 單位脈衝測試一階、三階與無限階滯延函數，平 均延遲為 10 單位時間，可以見到如 圖 1 [54] 所示的輸出表現，為了 繪圖方便，一階與三階的累積輸出 ( Accumulate ) 為除以 10 以後的數字。. 流入率. 第一階 滯延積 量. 第一階滯延率量 R1. 第二階滯延率量 R2. 第二階 滯延積 量. 第三階 滯延積 量. 第三階滯延率量 O. 圖 1 延遲函數示意圖與各階延遲函數的延遲反應. － 16 －.
(27) 模式效度. 系統動態學對模式效度的看法，與一般統計或是其他的模式的思維不 同。一般評定模式效度的方法，大多是以模式的結果與真實狀況誤差越小 者越佳，也就是說與現實狀況差距越小的模式效度越高。但是對一個系統 動態學模式而言，效度是從目的論的角度來定義，應從此模式對於使用者 目的的貢獻，與使用者對此模式的信心的角度來思考 [55]，評估的層面 則包含模式結構、模式呈現的行為、還有由模式得出之政策對真實世界的 影響來評斷 [56] 。建構一個系統動態模式的用意，在於對真實系統的行 為提供解釋的能力，增加管理者對真實世界的瞭解，而不是去複製一個系 統的輸出。. 管理者建構系統動態模式的最終目的，是希望經由模式建構的過程， 重新檢討其對於真實系統結構的認知，並建立一個可供試驗的模擬環境， 協助管理者設計一個較佳的管理系統。使用者在建構模式時是求其有用而 不一定是求其精確。從這個角度而言，模式對改善管理績效所能貢獻的程 度，應該是判定系統動態模式效度的適當準則。. － 17 －.
(28) 第三章. 產業發展理論架構. 產業環境的互動對半導體產業的發展有深遠影響。本研究根據 variety 與 internal learning 的觀念提出了如 圖 2 的理論架構，來釐清產業發展 過程中的環境互動。此理論架構主要的意涵為：一個產業系統可以在具有 與本身 variety 相當的環境中維持穩定，因此產業系統本身的 variety 決定 了產業能夠互動的範圍與能夠取得的資源；產業的 variety 可以透過某些 學習的過程，在產業既有成員以及可取得的環境資源之間，建立適當的連 結關係，共同形成內部協調機制，進而增加整體系統應付外部變化的能 力，使得系統得以擴展其互動範圍，延伸到更複雜的環境中。. 此概念模式中牽涉到的 variety，variety increasing, variety 與環境互動 等, 以及內部學習的觀念，在產業系統發展上的意涵，依序說明如下：. Original System Boundary. coordination mechanism. learning process (variety increasing). Variety low. Larger System. Confronting new environment. Variety high accessible resources Developmental resources. 圖 2 依據 Variety 觀點提出之產業發展模式. － 18 －.
(29) 3.1 產業系統的 Variety 觀念. z 複雜度 (Variety). Variety 是 Cybernetics 中重要的觀念之一，Ashby [27] 在他提出的 the law of requisite variety 中主張：一個系統本身具備的 variety，要大於或等 於其所處環境的 variety，才能夠在該環境中穩定存在；Revans [43] 提出 了一個類似的觀點，認為一個組織內部的學習活動，必須大於或等於外在 環境的改變，該組織才能在環境中存活下來。. 關於 variety 的定義，Bear [28] 將一個系統的 variety 定義為該系統可 能產生的狀態數量。在產業系統的層級， Miles 等 [44] 將產業複雜度 ( industry variety ) 定義為產業內廠商競爭策略的多樣性，這種 variety 可 以透過一些如產品、製造、行銷、與研發等等各層面關鍵競爭因素的屬性 來衡量。當一個國家的產業具有更寬廣的技術縱深、更廣泛的產品種類、 更有力的行銷通路、或是更低的成本結構，這個產業體系就有更多的可選 擇策略來贏得競爭，在市場上存活下來。. 本研究參考上述的觀點，將產業系統的 variety 定義為該產業系統嘗試 不同發展策略 ( strategic options ) 的潛力；對半導體產業而言，這種潛力 可以透過一些包含製程技術、製造效率與穩定性、晶圓廠的產能、專利/ 智財的多寡、以及對產業標準的影響能力等等的關鍵競爭因素來評估。這 些關鍵競爭因素中，有部分可以透過一些指標，例如先進製程的細微化程 度、良率、晶圓廠數目或是晶圓產能，擁有的專利數等等來衡量。此外因 為半導體技術日新月異，如同摩爾定律 ( Moore’s law [45] ) 所描述的， 持續取得足夠的資源來維持對產能與技術大量投資的能力，對產業的長期 發展而言也非常重要。. z 複雜度的提升 一個系統除了可以透過將新的元件加入系統中，增加系統包含的成分 來增加複雜度之外，也可以透過改變原有內部元件與環境資源之間的互動 關係來產生綜效 ( synergies ) [46] 以增加整體的 variety。從系統思考的觀. － 19 －.
(30) 點，一個系統透過內部組成元件的交連互動之後，展現出個別元件所無法 展現的能力或行為。這種因整體互動而多增加的能力，Ackoff 將之稱為 variety-increasing [32]。在產業系統中，這種綜效的例子相當常見。例如： 個別廠商的創新經驗與成果，常常會引起其他廠商的借鏡或模仿；這種 “借用”別人經驗 [47] 的效果可以減少廠商嘗試錯誤的成本。此外廠商之 間也常常會自發性的組成各種策略聯盟或是產業協會，集合群體力量來面 對單獨無法克服的各種困難，例如財務、技術、或是市場競爭上的挑戰 [48]。還有種種無形的知識與經驗，透過產業網絡與產業組織更容易擴散 交流，進而有助於產業的創新 [49]。對於開發中國家而言，一些產業體 系以外的角色，像是政府政策、國外母廠策略、國內社會與經濟因素等等， 都會對產業系統的發展產生影響。因此，產業系統處在於這種自發性交連 影響的網絡中 ( self-organizing networks ) [50] ，可以透過建立適當的互 動關係，而呈現出更複雜更多樣化的發展行為。 對於產業系統中那些正 式或是非正式的聯盟或是組織關係，可以將之視為如圖 2中的內部協調機 制；透過這些互動機制，達到提升產業系統整體 variety 的效果。. z 複雜度與環境 一個系統的環境不受系統的控制，卻會影響系統的行為與表現 [26]。 但是隨著系統 variety 的提升，此系統有可能有能力可以將原本的環境因 素，轉化為可以應用的資源，進而提升系統的能力以擴大互動範圍，延伸 到原本無法觸及的更大環境中。對於在開發中國家發展的半導體產業而 言，產業系統面臨的環境因素可能包含： 政府政策、公立研發機構、國 外先進廠商、以及國內外的市場、資金、技術與人力資源等等。在不同的 發展階段，影響產業發展的主要環境因素不一定相同，在不同的時期常常 會有不同的主要互動對象。以台灣為例，台灣早年的工業基礎薄弱，產業 需要的各種發展資源都嚴重不足，產業廠商能夠採取的發展策略就相當有 限，只能仰賴國外投資者以及政府的支持來發展。所以早期台灣的民間廠 商沒有能力進行前段的製造程序，只侷限在後段低階且勞力密集的封裝測 試部份，並且仰賴如工研院等公立研發機構的協助來提升技術。但是到後 期產業廠商累積了更多的資金、產能、技術等能量之後，便逐漸有能力吸 引國內外的資金與人才進入這個產業來發展，甚至與國外的領導廠商建立 各種的合作關係。. － 20 －.
(31) 3.2. 產業系統的內部學習過程. 一個系統可以透過建立適當的內部連結網路來提升其 variety，然而這 個尋找網路連結方式的過程，會受到各種環境條件的限制，以及本身發展 狀態的影響。從台灣的發展經驗來看，其學習方式可以看成是產業內部機 制與外在環境因素共同演化的過程。本研究認為台灣半導體產業的學習過 程可以透過 Miller [29] 在 Living systems theory 中提出的兩階段學習理 論來理解。基於 Miller 的兩階段學習觀念，本研究提出如 圖 3 所示的產 業學習程序來說明台灣的發展經驗。. Alternatives and tries. Confrontation of larger environment. Selection of successful models. Build-in coordination mechanism. Resource attraction. Association. 圖 3 台灣半導體產業的內部學習程序. － 21 －.
(32) Miller 在 Living systems theory 裏頭所提的兩階段學習，是藉由 associator 還有 memory 兩個 critical subsystems 來達成。第一階段的學 習由 associator 來執行，主要目的是在系統內部尋找並建立穩固的連結體 系， 其過程包含一個 positive loop 以及一個 negative loop；第二階段的學 習由 Memory 來完成，負責儲存從前一階段學習所得到的資訊，作為未 來發展的基礎。當系統面臨新的環境的挑戰時，會先進入第一階段的 positive loop，以過去累積的經驗為基礎，透過增加內部元件之間交連方 式的多樣性，嘗試各種不同的運作模式；當系統發現更適合於目前環境的 內部組織方式時，就開始進入 negative loop，將內部分歧的組織關係收斂 到新發現的模式，並加強新模式的運作效率。在搜尋過程中累積的資訊與 狀態，則會留存在 Memory 中持續一段時間，協助改進現有模式與進行未 來的新嘗試，成為系統未來持續提升 variety 的基礎。. 從產業系統的層級來看，產業中的廠商在面臨競爭時，會根據各自的 能力與限制，發展出不同的個別或是群體聯合的策略，試圖在市場中存活 下來。在市場競爭之下，不適合的廠商被淘汰而消失，存活下來的公司逐 漸會引起其他廠商跟隨模仿，或是依附該模式而建立相關的上下游產業。 成功企業的經營模式或是競爭策略，會成為後進者學習的對象，進而逐漸 集結與衍生；產業發展的主流就藉由這種嘗試錯誤與相互模仿擴散的互動 過程而成形，逐漸建立起產業網絡與勢力，進而發揮影響力吸引更大系統 的資源向產業系統流動。在第一階段的學習過程完成時，產業系統的內部 所形成的各種正式或非正式的產業網路與機構，連結了廠商與可取得的環 境資源，共同發揮了內部協調機制的功能來提升整體產業系統的競爭力。 在發展過程中透過試誤而學到的各種知識經驗與資訊，就隱含在產業的結 構以及實務運作的機制中，並隨著人員以及公司間的互動，擴散到整個產 業系統中。產業的新進者可以從現有的運作模式與產業網絡，迅速取得適 合的知識與資源，縮短摸索的過程，並進而使得整體系統因競爭而更有效 率。 在這種互動機制下，產業系統的效率與競爭力提升之後，產業的廠 商基於提升後的基礎，更有能力執行新的策略，進一步與更大環境中的環 境因素互動，拓展系統邊界而進入另一階段的 variety 提升過程。. － 22 －.
(33) 第四章. 台灣半導體產業之發展階段. 本研究基於前述的產業發展理論架構，對台灣半導體產業過去的發展 經驗進行分析。從實際的發展歷程來看，台灣的半導體產業在不同的時期 面臨了不同種類的資源競爭。在最早的時期，產業的發展依賴政府政策的 扶植，透過公立研發機構的協助建立產業初步的基礎；接下來產業系統開 始爭取長期以來在國內的社會與經濟環境中累積的資金與人力資源，進一 步提升產業的能力與規模；最後延伸到國際舞台，爭取更多的尖端技術與 資金等。根據產業發展過程中，產業系統本身複雜度的變化與主要的環境 互動，可以將台灣半導體產業發展的過程歸納為三階段，如 表格 1 所 示。從台灣半導體產業的三個發展階段，所觀察到的產業學習過程，則描 述於後：. 表格 1 台灣半導體產業之發展階段 產業狀態. 主要的環境互 動. 提升後產業狀態. 新環境資源. 階段一. 毫無基礎. 政府政策與公 立研發機構. 建立初步廠商. 國內資源. 階段二. 少數小廠商. 國內資金與人 力資源. 垂直分工的產業 體系. 國際資源. 階段三. 成熟而完整的半導 國際資源 體產業製造體系. 與國際產業網路 緊密結合. 台灣廠商國際化. 4.1 發展階段 (一) ： 1960s-1970s. 在第一階段，台灣半導體產業的發展動力，主要來自政府的政策扶 植。此階段產業學習的過程整理於 圖 4 。經過此階段的學習，產業系統 從毫無基礎的情況下建立了初步的廠商與生產能量。. － 23 －.
(34) Larger en vironm ent En viro nm ent sta tu s Lim ited reso urces p rim itiv e indu strial infrastru cture. M ode ls T ried F DI in EP Z P ub lic R& D in stitu te. C oord in ation m e cha n ism Pu b lic-priv ate R& D system. S ucce ssfu l m od e ls. R e sourc e attra ctio n. In stitu te sp in -offs In stitu te m ed iated tech . tran sfer. Gov ern m en t pro jects. A ssoc iation T echn o lo gy sp illo v ers v ia p ub lic R& D in stitu te. 圖 4 發展階段 (一) 的學習過程. z 面臨的環境狀態 台灣從 60 年代開始工業化的腳步，此時的工業技術水準相當低，工 業發展多半集中在民生工業上，缺乏半導體產業的基礎；在經濟環境部 分，資本市場也沒有足夠的資金來支持資本密集產業的發展。因此民間企 業無力進行資本密集與技術密集的半導體工業發展。但在另一方面，美國 的電子工業因為內部競爭的壓力，開始在海外尋求製造據點，來降低其生 產成本，因而提供了台灣藉由吸引外國廠商的投資，來加速工業化過程的 機會。. － 24 －.
(35) z 嘗試的策略與選擇 因為國內產業基礎薄弱，台灣的政府一方面透過設立加工出口區 (Export Processing Zone, EPZ) ，提供租稅的優惠來吸引國外廠商來台灣 投資設廠，另一方面則藉由設立公設研發機構，協助國內產業的升級，並 提升產品與技術的水準。. 加工出口區政策成功地吸引了許多國外廠商的直接投資，將他們原有 產品生產過程中，部分的加工與製造程序移轉到台灣來進行。但是在半導 體產業方面，國外投資只侷限在 IC ( Integrated Circuits ) 製造程序後段， 勞力密集的低階封裝與測試製程。為了切入 IC 製造前段生產技術，台灣 政府透過台灣最大的公立產業研發機構 -- 工業技術研究院，推動了一系 列的電子工業發展計畫，其中包含了著名的 RCA 技術移轉專案 [23]，由 政府出面向美國半導體製造公司 RCA，移轉過時的技術與設備，在工研 院的電子所建立了台灣第一個半導體製造工廠，最後並移轉成為衍生公 司。. 第一階段的電子工業發展計畫的研發成果，透過衍生公司的方式連人 帶技術移轉成立了聯華電子公司 ( United Microelectronics Corp., UMC) 與其他幾家 IC 設計公司。因為當時台灣的民間企業普遍認為台灣沒有能 力發展半導體產業，不願投資這些新成立的衍生公司，政府還出面協助這 些公司籌募資金，協調官方的開發基金與部分民間企業出資投資。這些衍 生公司後來陸續藉由生產電話、電子錶、與音樂卡片等電子產品使用的控 制晶片而開始獲利。. z 建立內部協調機制 在這個階段，由公立研發機構與民間企業共同組成的研發體系，是推 動產業發展的主要力量。透過公立研發機構以及政府經費支持的技術研發 計劃，協助半導體產業提昇技術水準，並經由 spin-off 或是技術移轉等方 式將研發能量轉移民間。因為此時的民間企業普遍缺乏足夠的資源與能力 自行開發需要的技術，工研院扮演了技術提供者的角色，將自行研發或是 與國外先進廠商移轉的技術，移轉擴散到台灣的民間企業。此外工研院過 去並沒有嚴格限制員工轉換跑道，離職到業界發展，此舉也間接促進了技. － 25 －.
(36) 術擴散的效果；透過人員的流動，將研發機構累積的技術與知識，轉換成 民間可以運用的研發能量。. z 系統互動環境的擴展 此階段的主要環境互動為產業廠商與政府的互動，產業與公設研發機 構所組成的 「公設研發機構-民間企業」聯合研發體系 提供了台灣的半 導體產業系統良好的技術取得管道，進而成功地奠定了半導體產業發展的 初步基礎。當這些初步設立的廠商開始藉由生產電子零件而獲利後，整個 國家的產業體系逐漸發覺到半導體產業在台灣發展的可能性，進而吸引了 更多的資金與人才進入這個產業，設立新公司或是發展新產品，嘗試更多 樣的發展機會。產業的發展因此進入了第二階段。. 4.2. 發展階段 (二) ： 1980s. 在第二階段，台灣半導體產業的環境互動，從原先與政府和公立研發 機構的互動，擴展到國內的社會與經濟環境。產業的廠商嘗試了許多不同 的產品與經營模式，並逐步建立有效吸引國內資源的協調機制。經過如 圖 5 所示的學習歷程後，台灣的半導體產業建立了一個垂直分工且完整的半 導體產業聚落。. z 面臨的環境狀態 台灣在工業化的過程中，由於長期持續的貿易順差，再加上台灣社會 的高儲蓄率，長期以來在台灣積蓄了大量的資金。此外由於中國人重視子 女教育的天性，鼓勵子女接受高等教育，甚至將子女送出國深造，在台灣 社會是一個相當普遍的現象。還有台灣社會對理工領域的偏好，也導致長 期以來累積了許多的工程人才 [52]。. － 26 －.
(37) Larger environment Environment status Rapid domestic economic growth Abound with superior engineers Basic manufacturing capability. Models Tried Science Park SRAM/DRAM Foundry. Successful models Science Park Foundry. Coordination mechanism Full-fledge and vertically disintegrated industry cluster. Resource attraction Domestic capital and HR. Association Vertical disintegration Employee profit sharing. 圖 5 發展階段 (二) 的學習過程. z 嘗試的策略與選擇 民間企業： 前一個階段獲取的初步成功，吸引了更多的廠商進入這個產業。一開 始有一些產業的廠商嘗試要生產較先進的主流產品，例如聯電、茂矽投入 SRAM ( Static Random Access Memory )，國善與華智嘗試 DRAM，大王 電子生產 power transistors 等；另外也有台灣廠商如日月光等，開始設立 本土的公司，負責半導體後段的封裝測試工作。在嘗試生產 SRAM 的部 分，因為生產技術不足，生產的產品品質不穩定等因素而放棄；DRAM 部分則因為無法取得足夠的資金與產能，最後宣告失敗；類比元件的部份 則一直沒有顯著的成長。嘗試生產 DRAM 的失敗引發了業界開始思考，. － 27 －.
(38) 建立可以讓業界共用的半導體生產廠房的想法，並導致後來晶圓代工業的 實現。此外由於在標準型產品的嘗試受到挫折，後來陸續成立的一些公司 便將發展方向調整到利基型產品上。例如旺宏生產 flash 記憶體與唯讀記 憶體 ( Read Only Memory, ROM )，矽統 ( Silicon Integrated Systems, SIS ) 專注於設計 Mask ROM，還有陽智替國內的個人電腦製造商 (宏碁) 設計 主機板上的晶片等等。. 政府政策： 在此階段政府仍繼續對半導體產業發展提供助力，主要有兩項措施： 設立科學園區與繼續推動電子產業發展計畫。為了促進台灣高科技產業聚 落的形成，政府在 1980 年決定在新竹設立新竹科學工業園區。科學園區 內的廠商享有投資抵減，以及租稅減免等等多項優惠，並且有獨立的海關 與良好的基礎建設等相關周邊設施的支援。值得一提的是，政府規定園區 內的公司的股份，必須有超過二分之一為本國人所持有；換句話說只有本 國人擁有股份超過一半的公司才能夠成為科學園區的廠商。這項規定雖然 不利於吸引國外廠商的投資，但是卻造成園區廠商建立獨立自主技術能力 的壓力，並且間接促成園區廠商更有意願建立與本土廠商的合作關係，加 速產業聚落的形成。. 在另一方面，第一階段電子產業發展計畫的成功鼓舞了政府繼續推動 後續的次微米計畫，往 VLSI ( Very Large Scale IC ) 的技術繼續發展。當 VLSI 計畫結案時，正好碰上台灣嘗試發展 DRAM 失敗的事件，引發了建 立可讓業界共用的晶圓廠的想法。由於當時台灣已經有上游的無晶圓廠 IC 設計公司以及下游的封裝測試產業，這個計畫的研發能量就移轉成立 了 世 界 第 一 家 專 業 的 晶 圓 代 工 廠 ： 台 灣 積 體 電 路 製 造 公 司 ( Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp., TSMC ) 與專業光罩製作公司：台灣 光罩 ( Taiwan Mask Corp., TMC )。. z 建立內部協調機制 在此階段中，台灣的半導體產業成功地建立廠商之間，還有與國內發 展資源的連結。晶圓代工模式的出現使得虛擬晶圓廠的觀念得以實現，進 而建立了一個獨特的垂直分工產業體系。因為台灣的產業主要由中小企業 組成，不利於採取整合晶圓廠的模式來經營；傳統的半導體製造程序被切 － 28 －.
(39) 分成 IC 設計、光罩製作、晶圓代工、以及封裝與測試等片段，每一個片 段都由產業中不同的廠商來完成。許多小規模的廠商上下游交連合作而形 成的垂直分工結構，使得每一個製造片段可以達到規模經濟，而產業整體 卻可以保有充分的彈性。. 從 1985 年聯電在台灣證券交易所公開上市以後，越來越多的台灣高 科技廠商在台灣股市上市，從台灣的資本市場募集需要的資金，也啟動了 半導體產業體系的資金與人力資源的吸引機制。在資金吸引部分，台灣的 股市投資人偏好高成長性的股票，並且把發放股票股利認為是公司未來會 持續成長的指標，比較不偏好現金股利。因此台灣的高科技上市公司可以 享有較高的本益比，也有較大的機會可以把盈餘保留下來繼續投資，而不 必以現金股利分配給股東。在人力資源的吸引部分，台灣的高科技產業盛 行員工分紅配股的獎勵制度，公司的股東同意將一部分的股票股利，以股 票的方式贈送給員工。對一個高股價的公司而言，平均每位員工每年可分 到配股的市值可以高達新台幣數百萬元。高額的報酬吸引了大量的國內甚 至旅居國外的人才，進入這個產業尋求發展的機會。. z 系統互動環境的擴張 在有效的資源吸引機制的協助下，台灣的半導體產業建立了一個完 整、有效率、而且是垂直分工的產業聚落。個別廠商專注在半導體製造程 序中的特定片段，整個產業系統結合起來形成了一個競爭力強韌的半導體 生產系統。有效率的製造優勢使得台灣的半導體廠商有機會與國外的廠商 建立互惠的合作關係，產業的發展因此進入另一個階段，國際的產業互動 開始成為影響發展的主要力量。. 4.3. 發展階段 (三) ： 1990s. 藉由累積的製造優勢與國內資源，台灣的半導體廠商逐漸有能力與國 際的產業環境互動。此階段的產業學習歷程整理如 圖 6 。經過此階段的 學習，產業系統的規模與技術層次快速地提升，並且更加深入地融入國際 的產業網絡之中。. － 29 －.
(40) z 面臨的環境狀態 在 90 年代，由於韓國 DRAM 產業的興起，其他先進國家如美國、日 本、與一些歐洲國家的 DRAM 製造公司倍感威脅，而開始尋求策略聯盟 的夥伴。另外台灣的資訊設備製造產業也快速的成長，衍生出大量的半導 體晶片需求，加上晶圓代工模式的興起，提供了台灣 IC 設計業良好的發 展機會。. z 嘗試的策略與選擇. 晶圓代工業： 台積電晶圓代工模式的成功，吸引了其他半導體廠商的跟隨。聯電原 本採取整合元件廠 ( Integrated Device Manufacturer, IDM ) 的模式來經 營，在 1994 年推出了一顆 80486 相容的 CPU ( Central Processing Unit )， 但是後來因為專利的關係宣告放棄；之後因為晶圓代工需求的增加，在 1995 年決定將原本的 IC 設計業務切割出去成為獨立的公司，本身則藉由 與國外的無晶圓廠 IC 設計公司合資取得技術授權，轉型成晶圓代工廠。 台積電則是透過替 Philips, NEC, AMD, 與 Fujitsu 等國際大廠代工，取得 這些公司的技術移轉獲與授權來建立技術能量。這兩家晶圓代工廠之間的 競爭，使得兩者積極投入產能與技術的研發，繼而發展成為世界最大的兩 家晶圓代工公司。. － 30 －.
(41) Larger environment ? Environment status Models Tried. Prosperity in IT industry Efficient manufacturing capability. DRAM/OEM, OBM Foundry expansion IC Design/CPU, PC peripherals IC Manufacturing Equip.. Coordination mechanism International cooperative network Reinforcing connection to local IT industry. Resource attraction Foreign capital International alliances. Successful models DRAM OEM Foundry IC design/PC peripherals. Association International cooperative network Reinforcing loop with IT industry. 圖 6 發展階段 (三) 的學習過程. DRAM 產業： 在 90 年代，台灣的製造能力與充沛的資金，吸引了許多國外的 DRAM 廠商來尋求合作，重新啟動了台灣在 DRAM 製造上的嘗試。台灣的廠商 嘗試了幾種發展 DRAM 產業的策略：茂矽在 1991 年合併華智，開始自力 研發 DRAM，但是在 1996 年放棄而轉向德商 Siemens 合資取得 64M DRAM 的技術 ；工研院的衍生公司世界先進，則是基於深次微米 ( Ultra Large Scale IC, ULSI ) 計畫的研發能量，完全仰賴自行研發的技術；力晶 與華邦則採取 DRAM OEM 的代工策略，完全依賴合作夥伴提供奧援；南 亞科技則是在不同階段與不同對象合作，例如從日商 OKI 取得最初的 16M 與 64M DRAM 技術，再與 IBM 合作取得 64M 到 256M DRAM 的. － 31 －.
(42) 授權。合資設廠與 DRAM OEM 的合作模式在此階段相當成功，台灣廠 商取得技術，而國外廠商取得資金與產能，雙方互蒙其利。世界先進則因 為長期無法獲利，最後被台積電併購；其失敗突顯了國外技術母廠對台灣 DRAM 廠商的重要性。. IC 設計業： 台灣的 IC 設計產業藉由晶圓代工業的崛起，以及個人電腦以及電子 產品製造業快速成長的需求帶動下，與 IC 製造逐漸分家，脫離整合元件 廠的經營模式而轉以無晶圓廠 IC 設計公司為主流。由於台灣資訊設備製 造業的蓬勃發展，衍生出大量的半導體零件需求，進而促進了 IC 設計公 司的快速增長。為了因應資訊科技產業短暫的產品生命週期，台灣的 IC 設計公司以快速跟隨主流產品的策略，逐步建立其低成本與快速上市的優 勢。. 政府政策： 因為民間產業在半導體製程技術上的發展速度，已經超越政府的研究 計畫，台灣政府決定停止推動半導體製程技術，而轉向鼓勵半導體製造設 備的研發。有少數廠商如楊鐵、鑫成等嘗試生產半導體的生產設備，但是 其產品並無法取得國內半導體生產廠商的信心。台灣的半導體製造設備產 業規模仍然很小，並且其主要的產品，也停留在後段製程中，技術層次較 低的封裝測試設備。. z 建立內部協調機制 在 90 年代，台灣的半導體製造業透過建立國際合作網路，快速提升 技術層次；而 IC 設計產業則成功地與晶圓代工業以及台灣的 IT 製造業建 立相輔相成的互益連結而快速壯大。由於產業廠商的規模與競爭力的提 升，產業系統對國際產業的影響力也日益增加，並逐漸得以參與國際的產 業組織，進一步融入國際的產業體系。例如台積電為 SEMATECH 的會 員，並在 1996 年參與了 International 300mm Initiative 會議，對未來世代 的半導體生產技術產生影響力。此外，台灣的個人電腦晶片組設計公司， 也曾經與國際上二線的 CPU 製造廠 AMD 與 Cyrix 合作，成功延長了 Socket-7 規格產品的生命週期；後來甚至在 DRAM 匯流排規格的競爭. － 32 －.
(43) 中，協助將 PC-133 SDRAM 的架構推上主流，擊敗 Intel 的 Rambus 架 構，迫使 Intel 推出相容產品。. 在吸引發展資源的部分，台灣的半導體廠商也開始在海外募集資金。 台灣在 90 年代高速地建構晶圓廠，十年內蓋了 27 座新的晶圓廠，其中包 含 1995 年以後的 18 座當時最先進的八吋晶圓廠；龐大的資金需求已經超 過台灣本地的資本市場所能負荷。從台積電成功地在美國發行 ADR ( American Deposit Receipt )，並在紐約證券交易所 (NYSE) 上市之後， 越來越多的公司在海外發行存託憑證或是公司債，並且陸續在國際金融市 場如 NYSE 或是 Nasdaq 上市。. 4.4. 台灣半導體產業 variety 的連續提升過程. 綜觀整個發展歷程，台灣半導體產業的發展是一個連續的複雜度提升 的過程。產業系統持續地在不同發展階段間，透過建立廠商與環境中重要 資源的連結機制，來提升產業系統的複雜度。在各個階段，產業的廠商在 現有的基礎上嘗試各種可能的發展策略，吸收可能的環境資源，最後基於 嘗試成功的模式繼續成長，在更大的環境中探索新的發展契機。在經歷過 三階段的學習之後，台灣發展出了世界第四大的半導體產業，包括最大的 晶圓代工業，第二大的 IC 設計業與封裝測試業，以及第四大的 DRAM 製 造業。 圖 7 顯示了台灣半導體產業過去的探索歷程，在各個階段中，產業 中的廠商嘗試了許多的經營策略，有些模式失敗而消失，有些成功而繼續 往下一階段發展。整體產業則在各階段的探索與學習中，持續提升其 variety。然而在面對未來產業的發展態勢時，新環境的複雜與動態變化程 度更甚以往，因此需要進一步對產業系統的細部結構與互動關係作深入的 研究，以作為政策分析的基礎。本研究進一步利用系統動態學來建立台灣 半導體產業的發展模式，結果呈現於下一章。. － 33 －.
(44) Technology level 12-inch 成功的模 式. 8-inch (ULSI). ITRI Spin offs TSMC(1987,Foundry ) TMC(1988,Mask) Winbond(1987,audio IC) Macronix(1989, Flash,ROM) SIS(1987,Design/Mask ROM) Ali (1987 Design/PC chips) ASE(1984,Package/Test). 6-inch (VLSI). 4-inch (LSI). JVs on DRAM OEM (TI-Acer, Mosel-Vitelic 1991 Powerchip1994,Nanya1995,Winbond1995) Foundry Expansion (UMC 1995, WSMC 1996) ADR (Macronix 1996,TSMC 1997,UMC 2000) IC Design Expansion : Via(1992),SIS: PC Chipset, Graphic Chip Mediatek(1997) DVD/CDROM Multi-Media IC 120+ fabless design houses. ITRI Spin offs UMC (IDM of simple IC) Sy ntek, Holtek (IC Design) FDIs on low-end Package/Test Micrichip (Packaging). DRAM Self-R&D (Vanguard) Withdraw of low-end package (1999 Microchip) SIS fabless to IDM. 486 CPU (1994 UMC) IC Manufacturing Equip. (Yang ). 失敗的嘗 試 DRAM(Quasel, Mosel, Vitelic) SRAM(UMC) P ower transistor (ADT). EPZ ITRI(ERSO). Stage. ?. I (60s-70s). II (80s). III (90s). 圖 7 台灣半導體產業 variety 的連續提升過程. － 34 －. 2000-.
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