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材料与设备-大陆半导体产业需要加强投入的环节

  • 林育中
仪器仪表的系统设计以及制造能力一直是大陆的传统强项,而材料与设备的研发能力也充足,虽然市场规模较小,但需要的研发投入不会太大,对整体产业的效益反而会放大许多。法新社

今年Semicon Taiwan的海峡两岸集成电路合作论坛大陆方代表循例报告了其整体半导体产业的发展近况。如果细分半导体产业为材料、设备、设计、制造和封测这五块,显然大陆的设计这一领域进展最快─市场足以支持起来,经验可以累积,技术也可以随人才流动。然后是封测。最不满意的是制造这一块,这也是目前大陆资金投入最密集的一块。材料、设备虽然整体市场金额较小,但是自给率却也不高,分别是19%、近10%左右,比IC的自给占比27%还低。

90年代大陆的经济尚未起飞,正因为长期经费匮乏,显示出优异的仪器仪表(instrumentation)制作能力。80年代末期两岸同时启动建造同步加速器,台湾几经追加预算才终于在93年底完成,大陆中科院高能所的同步加速器于91年已竣工,还卖给韩国一座,挣了30M美金。

仪器仪表的系统设计以及制造能力一直是大陆的传统强项。材料方面的研发更是这几年大陆戮力发展的领域,翻一翻这个领域的重要期刊如《Nature》、《Science》等,论文中汉语拼音的名字比比皆是。发现天使粒子(Majorana fermion;可能的应用之一是量子计算)的王康隆教授9月初返台演讲,其于《Science》上发表文章中共同作者名单中不乏大陆学者,包括复旦大学与上海科技大学教授。

虽说基础科研的仪器、材料与商业量产的设备、材料在过去要求相距甚远,但是由现在半导体制造技术已逼近基础科学前沿,这二者之间距离已经大幅拉近。以MRAM为例,许多元件的关键概念与材料是由日本东北大学(Tohoku University)所突破,而不是由商业公司开展;谁又想的到EDA以及晶圆厂现在开始雇用第一原理计算的研究人员?以前这都是基础科研的领域,与产业不相干的。

摩尔定律前景可见度依台积电技术路线图到2023年可达3nm,也许还有2nm、1.5nm等技术节点还可以展延。大陆投于先进制程技术的研发在这么短的时间内恐怕很难追及,遑论7nm以下需要使用的EUV设备可能会受影响而延缓进口,很难分享到高科技市场先入者的利润。

材料与设备的研发能力大陆比较充足,而且市场规模比较小,需要的研发投入不会太大。以新材料制造的新元件与矽产业原来的设备大部份兼容,也不需要使用先进制程设备,譬如MRAM今年开始试产的制程节点才40nm,对于记忆单元之外的制程大陆早就可以充份掌握,所以研发可以集中于磁性材料的特性与磁性薄膜的溅镀、蚀刻设备。这些是新领域,高科技市场的早鸟获利特性还在,投资可以获得充份回报。最重要的是这两个环节虽然远较IC市场小,但却是关键环节。投入的资源从生产制造环节挪一些过来,对整体产业的效益会放大许多。

现为DIGITIMES顾问,1988年获物理学博士学位,任教于中央大学,后转往科技产业发展。曾任茂德科技董事及副总、普天茂德科技总经理、康帝科技总经理等职位。曾于 Taiwan Semicon 任咨询委员,主持黄光论坛。2001~2002 获选为台湾半导体产业协会监事、监事长。现在于台大物理系访问研究,主要研究领域为自旋电子学相关物质及机制的基础研究。