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半導體產業的展望
長胡圖強演講
聯電執行
邱捕;爭撰文/攝影 春暖花開、微風徐徐的傍晚，一群人趕著到圖書館的地下一樓國際會議廳聆聽聯 電執行長胡國強博士的演講。倍大的會議廳都擠滿了聽眾，除了對此題目感興趣 的人之外，最多的聽眾都是今年六月即將踏出校門的準社會新鮮人，大家對於半 導體產業未來的發展都很好奇，希望藉由在半導體產業有豐富經驗的企業名人之 演講，了解到底半導體產業是已經達到極限了呢?還是另有春天?且聽胡執行長 怎麼說!胡執行長提到，交大跟聯電的關係非比尋常，聯電的董事長宣明智先生是交大
的校友，過去跟交大的合作關係也非常良好。而他今天來交大還有一個特別的目 的，希望跟大家介紹聯電在半導體領域的競爭力，在座有很多同學都即將要畢 業，希望同學們可以將聯電作為今後事業規劃的重點，加入聯電 O 他也希望藉由 這個機會，了解同學們在選擇將來的職業時，會考量哪些因素或條件，他希望各 位可以來告訴他，讓他更了解同學的想法。半導體晶圓的展望與區域性競爭力
胡執行長今天講的題目是「半導體晶圓的展望與區域性競爭力」。首先，他 對整個半導體產業的情況做一概述。半導體產業前幾年歷經非常嚴重的不景氣， 是三、四年來最嚴重的一次，在這之前的 1990 年代，半導體經歷過非常高的成 長。有三個領域造成這種高成長的趨勢，第一個就是個人電腦的普及，第三個是 寬頻，第三個是無線通訊。 這三個領域造成 1990 年代半導體的高需求與高成長，但是這幾年經濟不景氣 時，就發生一些問題，個人電腦成長趨緩，大約只有 6% 的成長，在 2001 、 2002 年時，甚至為負成長，而這大約還要 2-3 年的時間才能慢慢恢復。而于機與無線通2004 敢這GE 綜風破 S
訊領域是唯一還保持高成長的一個產業與應用。 在 1990 年代，半導體高成長的時候，因為有很多的商機，所以吸引許多新的 競爭者進入這個產業，紛紛跳進來蓋晶圓廠與提供晶圓服務，但是遇到經濟不景 氣峙，他們為了求生存就把價格拉的非常低。而 IDM 講的是傳統的半導體公司: 他們有自己的生產工廠，生產自己的產品，像 IBM 、 Intel 以及 TI 都是 O 但因為最 近幾年他們的產能過剩，有空的產能來提供晶圓代工的服務，造成晶圓代工這個 產業愈來愈競爭，經營愈困難的情況 o 去年的前三季，從資料中可以看出有溫和的成長，第四季開始全面的復甦， 然後從那時開始需求就不斷的上升，所以我們感覺這次的復甦應該是真的。根據 市場上的統計，去年半導體的成長大約為 189毛，品圓代工的領域成長的比較多， 大約 26% '預估今年的成長大約為 23%-28% 左右，甚至會超過 30% 以上。若我們 向前看，今後幾年有二個大的應用領域會造成很強勁的半導體需求，一個領域是 無線通訊。現在無線上網的技術已經很成熟了，再加上手機的功能也愈來愈強 大，使我們的生活愈來愈方便。 另外是數位家電，現在每個人家中的電視大多是傳統的 CRT ，不但非常佔空 間，畫質也不甚理想。不過漸漸的數位電視 (Digital
T 圳市場已興起，不但是平面 的彩色螢幕，如各位所熟悉的LCD TV 、電漿電視等等，都是高畫質、高像素的 數位產品。日常生活家電已有逐漸數位化的傾向，全球有這麼多的家庭，如果將 所有的產品全部數位化的話，將會帶動非常強烈的半導體需求。所以換句話說， 半導體的前景非常看好。 當然，半導體也遇到的一些狀況及挑戰。首先，深次微米的技術為半導體產 業帶來很多技術方面的衝擊。大家都知道半導體的技術愈來愈進步，在一顆IC 的 單位面積上可以放的電晶體以及其他的功能都增加非常的多，而且將所有的晶片或是其他的功能全都整合在一顆IC 上，這個技術稱為System
on Chip (SoC)
，是現在半導體當紅的產業，現在大家都往系統晶片的方向走，整個系統設計變得愈來 愈複雜。 還有光罩的成本愈來愈貴，因為電晶體愈來愈小，故所採用的光罩的技術就 愈高。以 90 奈米來講，其光罩超過超過120 元美金，這是一個對IC 設計很大的挑 戰，有哪些會用到這麼先進的製程呢?第一個是價位很高、第三個是毛利很高... 等等，目前會用到此先進製程的奈米產品不多，是正常的現象。等以後整個製程 愈穩定後，採用的人自然會增加很多，而成本就會下降，這是整個製程發展的現 象。 August 2004177
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A 胡國強博士(左)與當天與會人士合影
其次，半導體在製程方面也遇到很多前所未有的問題，大家都聽過 Moore's
law
(摩爾定律) a Intel 的創辦人 Gordon Moore 在 1969 年的時候預測，每隔一年在 IC 裡面的電晶體數日會成長兩倍，也就是每單位面積上的電晶體會變兩倍。結
果，這個定律後來就慢慢被修正，變成每十八個月會 Double; 過去幾年，又曾經
調同原來的每兩年會 Double '甚至是每三年 Double 。所以說，
Moore's
law 的週期加長了，也就代表了我們在製程上遇到很多前所未有的問題，造成在設計或開 發 t 將時間拉長。 接著，從前我們作電路設計時常面臨許多的問題，例如電路間的訊號干擾、 很多的雜訊、 IR drop 等。到了現在，這些問題更嚴重了，如果沒有好的解決方 案，將會造成嚴重的影響。 另一個挑戰是 IP (智財)也變的愈來愈重要，而系統設計則其過邊的IP 也必須 擁有才能做好系統設計o 這也造成很多系統設計公司非常大的困擾，所以整體來 看，系統晶片設計所面臨的困難及挑戰其實滿多的。 晶圓專工的製程挑戰 從製程 的角度來 說，晶園專 工(晶圓代 工)以往只要 擔心製程的 部分，設計 的部分由設 計公司去負 責，封裝及 測試貝IJ 由封 裝、測試公 司去負責。 但是在 SoC 設計上就不 能 各 做 各 的，晶圓專
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工除了要知道製程的問題之外，還要去了解設計的問題、封裝的問題以及測試的 問題，這樣我們才能跟這些公司一起合作，一同提出整個的解決方案，例如聯電 目前提供給客戶的就不只是製程，而是一個 SoC 的整體解決方案，所以晶圓專工 公司的責任擴大了，而產品範圍也擴大了。 胡執行長亦談到半導體產業幾個有趣的現象。其一是 IDM 愈來愈懼於投資由 於要投資一座晶圓廠的耗費非常的高，例如聯電在南科的十二吋廠，產能約一個 月十二萬片，要蓋一個這樣的廠要投資三十億美金。而這些 IDM 公司像 Intel IBM ，它們的產品線非常廣，各式各樣的產品都有，但是需要先進製程的產品卻 只有小部分，所以要它們投資三十億美金蓋廠，它們卻很難有否足夠的產品去消 耗產能。於是這些大廠會選擇只蓋一個非常小的先進製程的廠，其他的產能就用 外包的方式，像是到台灣來找晶圓專工公司來幫它們生產。 另外一個很有趣的現象是，領先的晶圓專工公司，在台灣只有兩家，就是台 積電和聯電，這兩家公司和世界上領先的公司技術上的差異愈來愈小。以聯電而 言，聯電在 1980 年的時候，第一代的 CMOS 技術是派團隊到美國的 RCA ，且是 由曹董事長親自率領高階主管去取經，那時學到的技術與美國的先進半導體公司 比起來大概落後 2-3 代。到了 1990 年中期，那時的技術趕到大約落後一代，到了 今天，像是 90 奈米、點 13micr 。這些，我們的技術尤其是生產良率跟以前美國那 些先進的公司比起來還要好，這是一個很好的現象。但是，我們的挑戰也在此:我們已經沒有人可以學了，必須要自己開發技
術。現在已經不是 followers '我們已經成為 leader
'
leader 就要帶動新的潮流，要自己開發新的技術，所以我們必須變成 technology driver 。
當一個 leader 對 IDM 而言比較沒有障礙，因為 IDM 可以自己設計、開發、生 產產品，可以把一個產品的架構、線路設計、製程以及生產方面等能力一起來 看。因此，一家好的 IDM 所能夠開發出來的製程，通常比較簡單而且在價格上較 具競爭力。但晶圓專工所面臨到的挑戰，卻是一道無形的牆，這道牆阻擋我們、 限制了我們的思考，所以我們提供的東西不見得比別人好，我們現在面臨的最大 挑戰是如何將這無形的牆打破。 晶圓專工未來努力的方向 第一個是晶圓專工公司要開始瞭解系統設計，不能夠再晝地自限、井底之 蛙，要看整個 SoC 的需求。現在的系統設計愈來愈複雜，首先在系統裡頭會想到
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O4ZE岐
飯局u授是玄
的是數位部分不日類比部分怎麼分，有哪些功能應該整合在SoC 的 chip 上，有哪些 必須留在 chip 外面，軟體跟硬體巾間怎麼區分、..
.等等 O 現在這些 IC 設計公司， 在 SoC 設計上日的是提供一個完整的解決方案，包括 IP 設計、電路設計、線路板 的設計，還包括軟體的設計等等。公司有整個系統的知識、運算法貝iLt 的知識來 提供整體的解決方案，所以品固專工就要朝 SoC 方面來努力。 當然，關於 IC 設計方面還有很多的挑戰或問題需要解決，系統設計方面到目 前為止還沒有一套很好的工具來用。此外，產品也還有很多的問題，如 timing 問 題、工程師的人才問題等等。晶圓專工公司必須要提出自己的解決工具獲解決方 面給客戶，因為市面上的工具還很缺乏。以第三代于機為例，第三代于機所擁有 的功能，除 r 語音與數據的功能之外，有照相的功能、壓縮與反壓縮、 3DGamel
Graphics
、 GPS( 定位的功能)、 EOTD 、 FM( 收音機的功能)、 MP3 、 DAB MPEG4 、 JPEG 、 Speechto Text
、 VoiceRecognition
、 WiFi 、 Bluetooth 等等， 所以將來手機可以做很多的事情，每-種功能都是一顆晶片或是晶片組，可能在 三年後這些都要整合在一支手機裡面，將所有的東西都聲合在IP 裡面，這個高複 雜度的功能的凹，以後怎麼樣把這些IP 提供給客戶，變成是一個非常大的挑戰。 其次，成本也是重點之一。現在所謂的電子產品，沒有一種在成本上有很大 的空間，除非你在這個領域裡面是獨大或領導者，在margin profit 才沒有人叮以挑 戰你。還有系統功能的高低也都需要考慮，最後才來考慮要用什麼樣的製程、智 財(I
P) 以及封裝，整個系統的過程通通要做，大家可以看的出來，這個複雜度之 高是前所未有的。 接著，再回到凹的主題， IP 就代表 money' 通常要投資能獲得 IP 或是用 money 來取得，所以 IP 是很有價值的。當客戶要找一個 IP 的時候，他們會考慮的問題 有: (l)找不得到它們想要的凹， (2) 下一代產品同一個 IP 可以再使用嗎?如過是先 進的製程的話怎麼用呢?(3 )Cost (NRE
,
license fee
,
royalty)
,
(4 )Methodology (Design
flows
&
tools)
,
(5)IPR
protection 有沒有侵犯別人的專利，在談IP 授權時必須要求 供應商保證 IP 沒有侵犯別人的專利，若有，供應商必須負責。所以上述這些問題 都是要加以考慮的。 第四部份是晶圓專工公司的看家本領一一製程，製程在最近這幾年演變的結果 跟以前不一樣，二、三十年前晶圓專工公司只提供兩種製程，一個是高速度、高 功能的，另外一個是low power' 而在當時也已足夠。現在呢?晶圓專工公司提供 的製程非常的多，例如聯電的製程就有好多種，一套是給手機用的，一套是給 FPDA 用的...等等，所以在 4 個架構之下有好多細的分類，將製程有特別的功能或2004 學鉛字言織這首破車
是特別的應用。有了基本的架構之後，再去看製程細節的部分，不同的功能所需 要的製程都不一樣，必須根據客戶的需求加以設計詳細的製程以滿足特殊應用。 在先進製程上的投資愈來愈大，從點一八到點一五，再從點一五到點一三，這中 間經過了許多的困難，不過現在都已經解決了。但是現在的電晶體愈來愈小，65
奈米、 45 奈米所遇到的困難只有愈多不會少，舉例來說，以後可能會因為不同的 應用所需要的材料也會跟著改變，以前一樣材料所有的應用都可以使用，這表示 設備公司在這方面的投資需增加非常的多，晶圓專工公司在這方面的投資也非常 的大。最後就是在R&D 上的投資以及在R&D 上吸引人才。 總之，在深次微米技術繼續演進下，晶圓專工公司的以前的營運模式要改 變，單打獨鬥的時代已經過去會必須要去跟所有的設備公司、客戶、EDA tool 的 公司密切的合作，才能夠為客戶提出一套完整的解決方案。而以後晶圓專工就像 好幾個 IDM 在同一個公司裡面，因為要提供給Intel 的製程、給 HP 的製程、給手 機的製程...等，所以思考模式、行為就像好幾個IDM 公司在一起一樣。而在研發 上必須在先進的設備、製程上做投資。以上為胡執行長對半導體產業今後所會面 臨的挑戰做一個介紹。半導體產業的競爭力
另外，胡執行長就競爭力提出他個人多年經驗累積的看法，他之前在矽谷待 了 25 年，之後回台灣，又跟業界的先進往來密切與接觸，也到過中國大陸，所以 就他的觀察跟大家分析與比較。 兩岸三站的「兩岸J 指的是太平洋的兩岸，也就是矽谷、中國以及台灣，就 這三個地方的國際競爭力之優劣分析。2003 年半導體全球產值有1165 億美金，而 台灣半導體總產值去年約為245 億美金，佔全球的%'是相當難得的成就。 台灣從無到有，現在在世界上扮演舉足輕重的地位，台灣要是有什麼地震， 那美國人就馬上會感冒，諸如停電、缺水、颱風等等，世界各國的客戶都會很緊 張，甚至有外國客戶抱怨為什麼台灣的颱風怎麼這麼多啊!另外，台灣在設計上 也有很棒的成就，去年全球前20 fabless 的設計公司有五家是台灣的公司，且去年 的產值為全球的27% '可見台灣半導體設計產業在世界的舞台上已經逐漸發光， 未來其產值將有增無減。 另外，胡執行長亦提供有關中國大陸IC 的需求與供給量的資料，其顯示大陸 的需求量非常大，但是內部供給卻不足，故大部分IC 的供給都是由國外進口，而August
20041812004 ，伊拉 2 飢渴1 破車
其 foundry (晶閏代工) business 才剛起步。 胡執行長對於要衡量 foundry 公司的競爭力需要考慮的準則或參數有八大項 目: (l)先進製程產能方面的投資:強調先進製程，這樣才能與世界的需求結合， 像是聯電今年將投資 2 1. 2 億美金，有 70% 將投資於 12 日于廠; (2) 先進製程技術的開 發:高科技產業必須要持續地研發創新，才能保持領先; (3) 良率要好:目前聯電 的點一三良率是世界第一; (4) 智財要提供給設計公司; (5) 智慧財產權的保護或是 專利的保護:聯電目前在美國的專利有 2750 個，在台灣及其他地區有 4750 個專 利; (6) 營運效率很重要，尤其是 Efficientcycle time;
(7) 品質跟穩定度也很重要;(8
)對於客戶的支援與服務。而最終的口的是要幫投資人賺取最大的利潤，幫員工謀取最大的福利 O
現在介紹兩岸三地的競爭力的情況。矽谷的優勢包括如下:(l)目前仍然是研
發/創新的中心; (2) 矽谷的長處在產品定義、運算法貝Ij(algorithm) 、系統方面的知
識與高層次的類比設計能力(high-end
analog
design) 。矽谷的危機有: (l)研發成本非常高; (2) 新創公司少之又少; (3) 仁市門檻很高:在2001-2002 年全美國只有一 家設計公司上市。 台灣在半導體產業的優勢有:(l)完整的產業食物鏈，包括設計、製造、封裝 與測試，只缺設備公司，不過國內已逐漸有廠商投入設備的生產行列，只是尚未 成熟; (2) 晶圓代工的營收高居全球第一名;(3)fabless 公司的營收佔了全球的
