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从半导体设备市场统计看各国产业发展
根据国际半导体产业协会(SEMI)最新公布的报告,预估全球晶圆厂设备支出总额将先蹲后跳,从2022年的历史高点995亿美元,下滑15%至840亿美元;随后于2024年回升15%,达到970亿美元。若要解读此预测数字,应摆在2021与2022年是晶圆厂设备有史以来的投资高峰来看,其具有2个意涵。一是2023年即便衰退18%,仍比2020年之前的任何一年都高,且高上百亿美元的数量级;二是即便2024年回升15%,金额仍不及2022年的高峰。整体而言,未来几年晶圆厂设备市场规模,在因应地缘政治格局及供应链安全,各国政府强力介入扶植在地产业的情况下,已较2020年的规模跃上一个位阶,且维持比半导体市场更高的成长率!若看2023年上半的整体半导体设备市场(含晶圆厂与封测)统计,国内大陆、台湾地区与韩国仍是全球前三大市场,规模分别为143.1亿美元、126.2亿美元与112.7亿美元,占整体市场比重各为22.5%、24.0%与21.4%,这数字符合一般的预期。 特别值得注意的是美国市场规模的扩大。美国2021年的半导体设备规模是76.1亿美元,2022年已扩大为104.7亿美元,2023年上半规模68.8亿美元,较2022年上半成长30.8%,是所有市场成长之最,2023全年可能突破140亿美元规模,包括台积电,英特尔(Intel)、三星(Samsung Electronics)、德仪(TI)等大厂都是主要驱动力量,也反应美国政府强力介入扶持产业「具体成绩」。国内市场方面,2014年6月国内国务院颁布〈国家整合电路产业发展推进纲要〉,确认设计、制造、封测、设备材料全产业链发展的框架,并启动配套的大基金,带动国内半导体产业的加速发展,其后2015年5月发布的〈国内制造2025技术蓝图〉的第一章第一节的项目便是「整合电路及专用设备」,可见半导体与相关设备的关键性。自2013年起迄今,国内半导体设备采购额的成长率基本上均高于全球半导体设备市场的成长率,2013年国内半导体设备市场规模为34亿美元,占全球市场的10.6%;10年后的2022年,规模已成长至283亿美元,全球市场占比提升至26.3%。若观察北方华创与中微两家国内半导体设备龙头业者,2018年中美贸易战之后的3年间(2019~2021年),北方华创的年营收成长率为22.1%、49.2%与59.9%;2019年才挂牌揭露业绩的中微,2020年与2021年的成长率为25.9%与57.4%,均呈现销售额高速成长的态势。2022年迄今全球半导体设备采购走缓,2022年与2023年上半年比成长率为4.9%与2.9%,国内市场相对更疲软,年成长率为-4.6%与-5.1%。但于此同时,北方华创营收成长51.7%与37.7%,中微成长60.9%与至27.5%,中微上半年业绩为25.3亿人民币,北方华创更达到84.3亿的规模,这也反应出国内半导体设备进口替代的力道强度。(作者为DITIMES副总)
半导体与贝尔实验室
2023年7月28日台积电盛大地庆祝其永久性研发大楼的落成,过去台积电的研发中心都是跟着不同的厂区而迁移,逐水草而居,如今拥有永续基地。这栋大楼可容纳超过7,000名研究人员,而台积电的研发经费,多年来都占其营收的8%。以去年(2022年)超过730亿美元营收,研发经费就将近55亿美元。所以创始人张忠谋特别提到,台积电的研发经费,远远超过麻省理工学院(MIT)1年约20亿美元的研究经费。董事长刘德音在研发大楼落成庆祝仪式中,特别提到希望将台积电的研发中心,打造成台版贝尔实验室。贝尔实验室这座我学生时代心目中的科学圣地,是造就15位诺贝尔奖得主的殿堂,包括2位华裔的崔琦及朱棣文教授。研究半导体的学者若此生没到过贝尔实验室做过一段时间的研究,如同伊斯兰教信徒没去过麦加朝圣般。贝尔实验室的经费来自于母公司美国电话及电报公司(AT&T)。1982年全盛时期,贝尔实验室经费是16亿美元,员工2.2万名,其中博士学位者超过3,000人。当时AT&T年营收是347亿美元,占当时美国GDP的1.1%,所以贝尔实验室的研发经费是AT&T营收的4.6%。1984年因为反垄断法的关系,AT&T拆分7家独立的区域型电话公司,从此贝尔实验室的经费及重要性开始走下坡,如今已成为诺基亚(Nokia)旗下一员。众所周知晶体管的发明,诞生于1947年的贝尔实验室,除此之外MOS晶体管、非挥发存储器floating gate、半导体雷射,甚至于也拿过诺贝尔奖的CCD元件,皆出自于贝尔实验室,当然还有更多在半导体领域重要发明。延伸报导台积电全球研发中心启用 张忠谋透露台湾成全球兵家必争之地的关键 (新增影片)贝尔实验室从1940年代,一直到1990年代,在半导体领域的研究上一直是独领风骚。MOS晶体管以及其所衍生的CMOS,是所有集成电路以及分离器件中最被广泛使用的元件结构,于1959年由Mohamed Atalla以及韩裔的Dawon Khang(姜大元)博士在贝尔实验室所共同发明。MOS元件的特点在于,在晶体管的控制端—闸极(gate)金属下方成长一层薄的二氧化矽绝缘层,可利用绝缘层的电容来控制输出的电荷量,同时不会有电流流进闸极。当晶体管尺寸愈做愈小的同时,MOS所消耗的功率愈少,而操作的速度就愈快,成就摩尔定律,也造就今日世界。现今半导体两大存储器分别是DRAM以及Flash(NAND、NOR),DRAM是1966年由IBM所发明,其作用是将电荷储存在矽半导体所制作的电容内,并由电荷电位的高低决定记忆的位元是0或1。但是半导体内的电容很容易漏电,随时得补充电荷以维持记忆状态,一旦关掉电源记忆随即消失,故被称为挥发性存储器(volatile memory)。Flash是非挥发性存储器(non-volatile memory),即使无电源供应,记忆状态依旧保持。其中最关键的结构floating gate,是施敏教授(S.M. Sze)与姜大元博士于1967年提出。此架构是将储存电荷的闸极,完全包覆在二氧化矽绝缘层内,不会有漏电流发生,而电荷是利用量子穿隧效应(tunneling)注入进floating gate。据施敏教授口述,他是在实验室大楼自助餐厅看到鲜奶油蛋糕,在蛋糕内的层与层之间,涂了一层薄的鲜奶油,激发floating gate这个创意。此一重要创举,第一次投稿时却被学术期刊的编辑退件,最后是刊登在贝尔实验室所办的学术期刊内。谈论到施敏教授,必须得提他所着作的《半导体元件物理》(Physics of Semiconductor Devices)一书,该书是是半导体领域的圣经。我在研究所时读的是1981年的第二版,全书有880页。有一整年的时间对我而言,几乎是晨昏定省,从第一章第一节,研读到最后一章完。到后来整本书的封皮都剥落了,有时读累了就趴在书上小憩,书本中难免夹杂个人的汗水及口水。施敏教授是向贝尔实验室申请,全职来写这本书,这本书内容广泛且论述清晰,尤其参考数据非常丰富。《半导体元件物理》不仅是本教科书,也是做研究所需的入门书籍。据他本人描述,所收集的论文数据,堆起来有一个人高度。施教授写书的时候,在他的书桌旁放了一个字纸篓,如果他看不懂的文章就丢到里面。他说如果连他都看不懂,那很难有人会懂了。据统计在美国有4成科学家,其出生地非来自本土,相信在贝尔实验室的比例更高。Atalla出生地是埃及,姜大元博士是韩国,施敏教授出生于南京,在台湾完成大学教育。即便连两位因CCD发明而获得诺贝尔奖的 Willard Boyle及 George Smith,前者也来自于加拿大。惋惜的是在韩国被视为国宝的姜大元博士,不幸于1992年在结束学术会议,返家途中昏倒过世,否则也极有可能获得诺贝尔的殊荣。最后,我们祝贺台积电研发中心的落成及运作,也期望一如贝尔实验室能吸引国际一流人才进驻,引领半导体相关领域的研究,迈入下一个新纪元。 
我的德国同事们 (二)
我在台德合资公司的工作职责之一是策略谈判,譬如技术授权、合作开发、产能保留等合作。每隔一阵子就得和德国的夥伴谈判,协商新的合约。德国公司规模大,连谈判都有专业队伍。主要谈判成员由一个资深的美国人带头,主要负责美洲业务。另外有个英国人,负责欧洲业务;一个日本人,负责亚洲业务。奇怪的是,整支队伍没有任何德国人。经侧面了解,德国人认为自己不擅于谈判协商,所以策略谈判队伍清一色地由外国籍员工担任,这真是自知之明。我过去的个人的谈判经验是德国人思路条理分明,但是想定的事便不容易改变轨道,对于谈判中主要牵涉的利益交换形式也比较缺少弹性。有一次谈判其中主要的商业条件谈判已经完成,只待合约文字敲定。德国公司只派了一个德籍的内部律师来敲定文字。谈了一天,走不了两、三个条款,马上面临跨越不过的天堑,只好要求德方另派代表。一直以来与德国公司的谈判,我们都处于弱势方,没想到对方居然欣然同意这个请求,换了一个奥地利籍的外部律师,这可是要额外付费的。这表示德国人也明显知道他们不擅之处,这是「自知者明,自胜者强」了。也谈一下德国同事们对我们的看法。第一任执行副总在任职期满后,公司高管为他践行。问他对台湾的观感,他的回答是:「似乎台湾工程师喜欢承担一些风险,但是奇妙的是他们总是能完成。」临别无恶言,但是聆听到的弦外之音是台湾工程师—至少他经验过的—比较不一定照「规矩」。我也知道他对于在盖厂之初我们从空无一物的洁净室到装机、接管线、冲管、试机、建立一条单一机台式产线(single tool line),直到产出第一颗工作晶粒(working die)总共只花了92天,看得目瞪口呆的,这当时是世界纪录。总要回到时事,今昔对照。台湾的企业在全球供应链重组的过程中,无可避免的要触及供应在地化的议题。如果在欧洲要选择一个晶圆制造厂的厂址,我的首选是德国德勒斯登(Dresden)。这是上述合作德国公司的主要制造基地,另外还有几个其他半导体公司于此设厂。从业人员、基础设施、供应商群聚等条件早已成熟完备。新闻媒体报导称当地作业员无法接受两班制轮班,从来不是问题。德勒斯登半导体建厂、运作已有多年,自然有当地能接受的运作模式,剩下的只是适应和成本效率问题,这非艰难的管理问题。但是工会的确是个需要慎重对待的问题,尤其台湾企业过去比较少处理这类问题。欧洲的法律普遍注重劳工权益,政府奖励条例也常围绕着聘雇人数来订定。工会本身的作为也经常能影响公司的重大决策。那家德国公司的工会在董事会中就有几个席位,据说是以员工的退休基金取得公司的股权选出来的。一般而言,退休基金要求投资风险较低的标的,而投资自己公司的股票是将所有鸡蛋放在同一个篮子中:公司状况不佳时,工作和退休金会同时受影响。但此为工会在影响力与风险之间的抉择,而且也真的派上用场了。德国公司的CEO最后被走人,报导的原因之一是与工会不睦:CEO不满意德国的高营业所得税,扬言要将总部外迁,这下可惹恼工会。CEO能迁,大部分的员工可迁不了,只好让CEO自己迁了。千万妥善应对工会,要不就终将成为最大负担(liability)。
我的德国同事们 (一)
我曾经服务于一家台德合资公司,经历缔盟、合作、对簿公堂又握手言和的各个阶段。对于德国同事们,我有远较于刻板印象(stereotype)深刻的体验。平地起工厂,待到可以迁入时,几乎所有自己有办公室的德国同事们书架上都满布数据夹。数据夹有几种颜色,连空的文件夹上的标签都预先贴好,彷佛一上任就有一个缺省的工作框架,一切井然有序。在那个尚无云端硬盘的年代,对于文件和数据分类和储存的如此执着,令我惊异着迷,立马学了起来。后来,果然派上用途了:在诉讼的过程中,我找到一份他们没有储存的关键档案—这份文件双方用传真往来,而传真用的是感热纸,用三孔夹钉孔不太顺当,德国同事因而没存留;我却是一以贯之,硬是比他们多存了这一份!这是师夷长技以制夷。说是德国团队,实际上派遣人员(assignees)是以德国人为主的多国籍人员团队,最多的时候合资公司有十几个国籍。这样的合资公司以英文为官方语言,乃理所当然的事,这自然包括公司的规章、数据、文件、档案以及会议语言,贯彻的程度可能超过现在很多正在全球布局的公司之努力。这家德国公司内部当然也使用英语。在它成立的170余年中,曾经设立超过1,000家子公司,并在全球超过190个国家营运,以英文为公司官方语言的政策早已行之有年。但是令我印象最深刻的是连2个德国人之间的电子邮件也全使用英文。有一次,派遣团队的在地最高指挥官执行副总,在一件事情的协商中要争取我的同理心,拿了他的电脑显示他们公司营运长给他的指令:You must support xxx!一连串的电子邮件全都是英文的书信往来。这种严格贯彻到公司最顶层的全球化政策,铭刻到骨子里了。除了驻地执行副总之外,几乎每个派遣人员都聘请中文教师于公余闲暇时间学习,这似乎是公司鼓励的政策。除了全球化的措施外,驻外人员的在地化似乎也是公司的政策之一。进驻厂房之后不久就过年了,然后初五依例祭祀开工。这位执行副总神态自若的加入拜天公的高管行列中。基督徒不持香,却也礼敬如常。据我所知,这是他首次被外派到华人地区,举止却从容自若彷佛预演过似的。后来才知道,这家在全球营运的老牌德国公司,内部聘有几位文化人类学专长人士。除了平常参与各地市场行销、政府关系等与在地文化密切相关的事务外,另外就是为外派人员准备好融入驻地的教材,这已是德国公司行之有年的做法。事实上日本甲午之战后接收台湾时,已先后在1895、1896年派遣伊能嘉矩、鸟居龙藏2位文化人类学家来台湾打头阵,了解风俗民情,做为治理的基础,这比我们时至今日才开始想聘地缘政治专家早了足足一世纪有奇。德国公司先后派了3个女性技术副总来台,先是技术移转、后来共同研发。第二个女性主管的经历颇有启发性。她比另外两位年轻许多,技术根底紮实。除了有时候爱使小性子外,没什麽好唠叨的。大概是她在此地任职的绩效优异,任期满后转任德国公司座落于法国的另一个合资晶圆厂总裁,居然让这厂转亏为盈—在法国欸!值得一提的是她接受的是德国双轨技职系统(duale ausbildung)教育,一面在工厂任职、一面在学校接受课堂教育拿的博士学位。这就是这几年产业界热议的技职教育体系。要设计、执行如此的技职教育体系并不难,不容易的是产业怎麽对待技职体系教育出来的学生。社会及产业必须能公平对待各种教育体系出来的学生,技职体系才有可能生效。这是为什麽德国技职教育屡屡为人称道,而台湾技职教育濒于消失的原因。这家德国公司向我展示双轨技职系统如何奏效的精髓。 
终极显示技术Micro LED 智能手表市场成关键滩头堡
苹果日前发表2023年最新iPhone 15系列及Apple Watch系列等新品,就各项产品规格而言,大抵是渐进式的提升,但在占零组件单一成本比重最高的显示器方面,仍然是采用AMOLED,与2023年产品差异不大,比较特别的是第二代Apple Watch Ultra最大亮度提升50%,至于新兴的Micro LED何时能搭载在苹果的智能手表上? 短期内仍然没有迹象。Micro LED号称是终极显示器,因为它具备众多优异显示特性,不但在亮度、对比值、精细度、尺寸范围、反应速度、高效率/低功耗、可挠曲、透明性、内嵌其他传感器等方面的潜力,均优于目前占主流地位的TFT LCD及AMOLED技术,所以产业对发展Micro LED的热度相当高。Micro LED目前真正商品化的应用,是超大型显示器,TFT LCD玻璃基板难以切割出来的100寸以上显示应用,更适合能采拼接方式弹性组合的Micro LED。三星电子(Samsung Electronics)在CES 2023展会中,推出50、63、76、89、101、114与140寸新机型,主打企业行销宣传及家庭电影院应用,价格虽与前几年相较有所下降,但仍是奢华等级,例如北美市场89寸Micro LED TV产品,售价约10万美元。由于电视机用的显示面板并不需要很高的精细度,加上Micro LED TV因量产性低导致单价偏高,对于目前在巨量移转/巨量修复技术仍在发展中的Micro LED业者练兵而言颇为适合。若Micro LED显示器要真正达到大量出货,第一个滩头堡市场应该就是在智能手表。全球智能手表1年的市场需求约1亿支上下,其中苹果的Apple Watch约占半数,苹果若能领先采用Micro LED显示技术,势必能带动小尺寸Micro LED在穿戴式应用市场的起飞。为何智能手表的量产优先顺序,会高于智能手机?一方面智能手表的市场规模仅智能手机的10分之1以下,此外,1支智能手表其显示器需要的Micro LED像素数,仅约智能手机用显示器的15分之1至20分之1,两项因素加乘考量后,明显可见Micro LED切入智能手表应用市场的门槛较低,包括LED芯片厂的投资额、初期量产所需要的Micro LED数量等,后者涉及到良率、量产性方面能否满足初期的市场需求。尽管苹果产品(包括手表、MR等)采用Micro LED的脚步不如原先预期的快,但是其他业者包括友达等,展现出更为积极的态度,预计2023年内要出货给客户智能手表用的Micro LED。其实,友达在车用Micro LED显示器的脚步也相当快,不过,众所周知汽车产业链比较保守,要打入主力车厂的供应链往往需要3~5年的布局及认证,车厂需要先确定其所采用的电子零组件,在可靠度、货源稳定供应能力上没有问题,所以倾向希望友达等Micro LED业者先在消费性电子产品市场开创量产佳绩,之后再应用到汽车市场,毕竟汽车产品的使用周期长达10~20年,车厂会采取比较稳紮稳打的策略。目前市场规模1亿支上下的智能手表,随着个人健康监测需求提升,市场可望持续成长,一旦Micro LED成功切入智能手表之后,预期将成为2030年以前Micro LED显示器最大的出海口。
AI风潮引爆矽光子应用
2023年9月的SEMICON Taiwan会议中,矽光子(Si photonics)技术引起热烈讨论。在9月5日「矽光子国际论坛」中,笔者也受邀与台积电、日月光、工研院、美国Cisco及日本爱德万测试(Advantest)的专家同台,主持人是日月光CEO吴田玉,共同讨论矽光子技术在人工智能(AI)时代中,所能扮演的角色。以下是个人在这个议题中,所表达的看法。众所周知,矽光子技术已经发展超过20年,主要是利用CMOS成熟制程,将处理光信号所需的光导管、调变器、光栅、耦合器,甚至光侦测器等主被动元件整合在矽基板上。目前唯一无法整合进矽基板者,是半导体雷射,因为涉及到不同的材料系统,只能以封装的方法处理。矽光子基板负责将光的信号转换为电信号,此为接收端,发射端就是将电信号经由雷射转换为光信号。由于使用成熟半导体制程,在微小化、整合度、量产的良率,甚至成本都具有优势。再加上使用光信号,对比于电信号,又有着高带宽、低延迟(low latency)以及低功耗的优势。自从光纤通讯在1980年代被引进之后,一直担任信号传输的角色。初期在人类使用数据量还不大的时候,光通讯运用在长距离的传输,如海底光缆、大都会地区的网络。随着数据量的提升,光通讯开始进入区域网络。近来生成式人工智能(generative AI)的兴起,最大的数据产生及传输量是发生在AI服务器之间,因为任何一个大型的模型,都包含数百亿个参数,而每次训练所要花费的算力是惊人的,这些都依赖芯片彼此间的平行运算以及数据交换。拜半导体先进制程之赐,目前处理或计算1个指令,只需要1~2 nsec的时间;但是数据传输速度的增幅,却永远跟不上算力的增加。光是在光纤内运行1米距离会产生5 nsec的延迟,因此AI服务器的算力有相当的时间在等待数据而停滞。若改用电信号来传输,等待的时间就更久了。解决之道当然就是将转换光信号的装置,愈靠近CPU/GPU/ASIC芯片愈好,以改善信号延迟,这中间最好避免掉电路板。因此,co-package optics(CPO)包含矽光子基板,便应运而生。CPO目前主力是放在交换器(switch)内,将矽光子基板与处理电信号IC芯片,以堆叠(stacking)的封装方式结合,再连接上光纤,比邻于各式IC处理器,这就是最靠近及最低延迟的选择方案了。在2000年代中期,IBM在其年度的技术展望(Technology Outlook),特别提出光连结(Optical interconnect)为未来技术的重点。IBM非常自豪于技术上的预测,也表示自己从来没有预测失败过,有的只是发生时间的早晚。彼时并不知道会有AI运算的蓬勃发展,也不清楚半导体的技术会进展到3纳米以下。但是很明确的是,人类在数据传输的使用量会持续地增加,而矽光子技术将在光连结上扮演重要的角色。当时光连结的提出,也不清楚是会发生在芯片与芯片间(chip to chip)信号的连结,还是载板之间(board to board)信号的连结,或者是服务器架间(rack to rack)的信号连结。如今服务器架间的信号连结,甚至于架上的层与层之间(unit to unit),已经广泛地采用光连结技术。而芯片之间信号的连结,已经被台积电的先进封装技术3DIC/CoWoS/chiplet/fabric,使用电信号交换给解决了。接下来的重头戏会是载板之间的信号连结,目前的主力还是使用电信号的连接,至于光的连结就拭目以待。CPO结合矽光子技术,提供AI风潮中提升数据传输速度的最佳解决方式,这对于产业生态链却是一个巨大的改变。传统使用插拔(pluggable)光模块的生态系,并不会坐以待毙。在今年(2023)的全球光通讯大会(OFC)上,linear-drive pluggable optics(LPO)即受到广泛的注意,被视为传统势力的一大反扑。Linear-drive的概念是拿掉插拔光模块内re-timer/DSP功能,而增加在ASIC内信号处理的负担,如此便减低模块内的信号延迟及功耗。因此之故,可以再往前推进1~2个时代的产品,而整个产业生态链不会有太大的变化。如同半导体制程所使用的浸润式DUV微影设备,在不改变DUV曝光机的生态下,又往前推进几个时代,直到EUV曝光机接手。矽光子CPO的时代终究是会来临,若LPO顺利推展,可能会使发生的时间延后。事实上,linear-drive的概念亦可以使用在CPO上,如此不论在信号延迟及功耗上,又会有更佳的表现。本文感谢与郑鸿儒博士的讨论。
越南的半导体旅程
在全球供应链重新布局之际,越南成为电子制造加值链的一个新环节,并为越南发展半导体意向增添几分想像。半导体的发展,可以依靠的不是终端消费市场,而是电子系统的大量制造。半导体的几个较发达的地区,从美、日、台、韩、中等无不经历此一过程。如此才有办法解释为何台、韩规模不大的国内终端消费市场,最终撑起如此巨大的半导体产业。越南人口近亿(约9,950万人),倍于台、韩,全球电子制造加值链的移转也是重要新节点。目前越南半导体产业已开始发展IC线路设计,如FAP(Financial and Promoting Technology;一家大型的信息服务公司)与国营的越南电信(Viettel)下的设计事业群/子公司。半导体制造方面已先进入后段领域,英特尔(Intel)已在河内投资封装测试厂,而且宣布将扩大投资。三星电子(Samsung Electronics)的封装测试厂设立于北部太原省(Thai Nguyen Province),2023年第3季已开始量产FC-BGA(Flip Chip-Ball Grid Array)。Amkor于北部北宁省(Bac Ninh Province)设立的封测厂将于第4季开始量产。这几个大厂的设立显现出「北存储器、南逻辑」的格局。至于半导体制造的核心晶圆厂,越南政府在优先次序上是置于IC设计之后的,据说是由于先进晶圆厂投资金额较庞大、生态环境要求比较严格、需要较长期技术累积的理由。但是上述的理由只适用于逻辑先进制程的12寸厂,对于毋需依托于先进制程的领域如半导体功率元件、矽光子等,这些原因并不太会形成巨大的进入障碍,这些领域是可以现在优先考虑的。以宽带隙(wide band gap)半导体为例,目前次产业的形成还在初期,先进者并无太明显的先发优势,加上产业的竞争方向比较倾向于材料的研究,较少竞逐新制程开发,研发经费并不需要在经营体量形成规模经济后才能累积足够盈余、自主研究,因此目前进入此领域也比较有机会在竞争过程中逐渐赶上领先族群。以越南这样一个半导体制造领域的新进者,在目前的既有的条件下应该先做几件事。第一,是立法投资奖励条例。目前越南并无类似的法令,也许有补助金,但是以行政命令补助,与依法规补助,对于投资者的风险评估是天差地别。特别是在目前的世界竞争格局之下,要建立、或者是要重新建立半导体制造能力的国家几乎都动用国家资本、以法令规范行之。补助办法就是一个费时的研究专案,不同的补助办法会导致不同得结果,而且有些是出乎预期的。兼之立法也需要时间,即使越南半导体制造能力发展优先次序排列较后,奖励补助条例依然是马上要开展的事。第二,是提升目前既存的科技园区,或者建立专用半导体园区,直到能支持晶园厂能运作的规格。科技园区是越南行之有年且有成效的措施,譬如Amkor的封测厂就设立于安丰工业园区(Yen Phong II-C Industry Park)之中。但是晶园厂有独特的需求,譬如极稳定的电力供应、特殊气体等。政府预先完成的基础设施对于投资评估是另一项吸引力。第三,是人才培育。人才培育需要先行于产业发展,而且前置时间长。大部分的人才培育需要公权力的运作,这也是马上要做的事。要切入半导体制造环节并且在其中存活下来当然不是容易的事,上面列的也只是必须先行的几项。但是也有要注意的地方:在政府的支持下仍然要保持合理的市场竞争,以刺激整体产业的活力,此乃半导体产业协会(Semiconductor Industry association;SIA)对印度政府的忠告,我相信对越南也受用。
迈向低碳永续家园
梭罗(Henry David Thoreau, 1817~1862)曾说过:「We can never have enough of Nature.」他一直在告诉我们永续发展的重要性。近年来, 经济部大力推动永续发展(Sustainable Development Goals;SDGs),甚至在社会新创暨新创产品及服务采购奖也涵盖SDG领域。在智能农业领域,AgriTalk(农译)技术一直朝低碳永续研发,除了非常坚持无毒有机的农业生产,更进一步,希望智能农业也能帮助净零碳排,于是以人工智能(AI)物联网(IoT)系统发展低消耗、高效率之精准农业系统,导入智能碳权云端系统,打造植物碳吸存模块化系统,可以帮助达成净零碳排的目的。利用人工智能及物联网,AgriTalk控制让智能农业生产能够标准化「固碳总量」及精准记录「碳足迹」,其作法是以AI精准施肥及农药使用,保护土壤永续。同时以IoT智能控制记录总用电及用水记录(进行碳足迹监控)。AgriTalk采用袋耕的方式,很容易将农业用废弃物炭化生成「生物炭」回归土壤及固碳。有趣的是,AgriTalk生产的姜黄在吸收二氧化碳进行光合作用时,在泥土内的姜黄茎部能固碳,效果极佳。AgriTalk多方面进行研发,让有机无毒智能技术可中和土壤,增加土壤的保水力及通气性,吸附土壤养分使其不易流失,并能提高族群数量及多样性。生产农产品为例,考虑净零碳排将无可避免地增加生产成本。然而,AgriTalk仍坚持农业应以永续发展为目标,并不遗余力地追求此目标。目前,AgriTalk已达到14项SDG指标,并得到了回报,经济部社会新创暨新创产品及服务采购奖特别颁发SDGs第12项指标的荣誉,亦即农业智能化服务。AgriTalk不计成本地实践净零碳排这种做法,在一般传统农业生产往往不易达成。这种做法在追求营利的同时,也不忘关注健康及环保问题,秉持着对地球永续经营的关怀。这样的承诺和移动对于农业产业而言具有重要意义。AgriTalk所实践的永续农业模式,除了促进生产力的提升,也对环境造成的影响更加友好。虽然过程中可能需付出额外的投资,但对未来环境和社会的影响却是无价的。希望AgriTalk的做法能激励其他农业从业者,引导他们寻找更加永续和环保的方法来生产农产品。这个事例向我们传递了一个重要的信息:在追求经济效益的同时,我们也必须关注地球的健康,并寻找在这两者之间达成平衡的方法。只有如此,我们才能实现可持续的农业发展,为我们的子孙后代留下更美好的未来。
印度半导体奖励政策与发展策略 (二):以营利为导向的策略
半导体的产业发展其实是一个产业持续累积资金的过程,而只有盈利的企业才能够累积资金、扩大规模,最后足以用于自主研发,追上位于产业前沿的竞争对手。政府补助只能当成产业启动器(jump starter),却不能持续用于续命。美国半导体协会(SIA;Semiconductor Industry Association)之前访问过印度,给印度政府的建议之一是保持市场竞争性。唯有如此,才能培养出能长期在世界市场竞逐的公司和产业。一个产业的发展可能以十数年计。如果将容易进入营利的状况的因素纳入发展策略中考量,产业先发展领域的选择也许会与目前印度电子与半导体协会(India Electronics and Semiconductor Association;IESA)的建议不同。譬如扩大自有产品IC线路设计公司的占比。印度有丰沛的IC线路设计人力,至去年(2022年)为止,从业人员已达5.5万人,占世界IC线路设计从业人口约20%,人力资源充沛。IC线路设计工作也与基础设施较无关系,而且印度IC设计次产业已运作多年,大部分的障碍显然已经成功被排除。另外,相对于半导体制造,IC线路设计计所需的投资显然较小。惟印度庞大的专业队伍目前从事的业务大部分是IC设计服务,只有较少数的公司提供自己的产品。扩大自有产品IC线路设计公司在整个产业中占比,乃相对而比较容易成功的一种做法,而且所需的发展时间较短。利用正在逐渐移入印度的电子系统制造业的半导体需求所创造出的市场,可以提供自有产品IC线路设计公司的发展机会,这可以替代前述的政府销售补助或策略性采购的铺贴。某种程度也提高半导体自给率。在发展IC线路设计产业的同时,对比在特定地点政府先行集中建设必要的半导体制造基础设施,并且培养半导体制造及制程、材料研发人才,这些都是比较耗费时间的工程。这样的发展顺序虽然对于半导体制造能力的取得过程看起来比较迂回,但是商业成功的机会较高,而且稍后的半导体厂也在设立后不必同时面临基础设施缺乏、人力资源短缺以及半导体制程量产同时的三重压力。半导体产业加值链长、面向广,后进者不可能同时间开启多条战线。好的发展策略自然是依托自己已经具备的优势点、面,顺势扩大在整产业中的竞争优势环节。最后要强调一下,半导体产业的最基础本质是营利事业,不是军工业。标定取得某种特定技术却无法形成良性商业循环、自我支持持续发展到最有竞争力的领先群,如此发展策略容易导致失败,也不乏前例。制定产业发展策略以及相关的奖励政策时,须将欲扶植的次产业可能获利因素,放在更为优先的政策考量顺序上。(作者现为DIGITIMES顾问)
印度半导体奖励政策与发展策略(一):奖励政策与发展意向
印度内阁在2022年9月21日发布〈Modified Programme for Development of Semiconductor and Display Manufacturing Ecosystem in India〉,用以支持其成为电子系统设计及制造(Electronics System Design and Manufacturing;ESDM)的世界枢纽(global hub)愿景。企业投资印度的常有顾虑之一,乃基础建设不足问题,则由于2020年4月1日公布的〈Modified Electronics Manufacturing Clusters Scheme〉(EMC 2.0)及其中的Common Facilities Center(CFC)来支持。先说基础建设不足的问题,单只是政策及补助是不容易见成效的,因为基础设施有很多部分不单只是投资可以解决的。譬如半导体所需要的高压线及水源,废水、废弃物处理,乃至于环保法规,都需要公权力的行使。这个部分由政府主动地作为先行启动计划、集中于一处提供较完整的产业基础设施、形成聚落等,是比较有效率的作法,可以省却投资者决策过程中的疑虑,并且加速投资决策后漫长的准备、申请程序。此类作法早有成功的先例,譬如台湾的科学园区,或者是国内的一些高科新区,都是政府先完成基础设施再招商,让企业的考虑单纯多了。至于发展半导体产业的部分,这个奖励条例可能有点误导之嫌。半导体与显示器虽然享有部分类似制程,却是两个截然不同的产业,产业的业务模式竞争样态差别甚大。不然也很难解释为何国内在发展半导体和显示器两种产业,呈现截然不同的结果。将两种产业的奖励政策以分别的条例来规范是比较安全的做法。印度有兴趣的半导体制造领域包括几类:第一类是逻辑,虽说是所有技术节点政策都支持,现在看来40纳米仅是可以接受,目标应该放在28纳米;第二类包括化合物半导体、矽光子、传感器(包括MEMS)和离散元件(以下统称特殊产品类);第三类是封测。对线路设计另有奖励办法,包括对奖励设计产业基础设施(infrastructure)的〈Design Linked Incentive Scheme〉条例,补助设计相关支出的50%;以及支持设计实施(deployment)的〈Deployment Linked Incentive〉,补助净销售金额的4~6%。印度电子与半导体协会(India Electronics and Semiconductor Association;IESA)对政府的建议是依次发展封测厂、特殊产品厂,最后才及于先进制程厂,由易至难,看起来井然有序。先进制程方面,IESA建议聚在28纳米上,这是摩尔定律发展过程中每一个晶体管制造成本最低的制程。先发展封测的原因是投入较少、雇用较多人数,次而特殊产品的原因是因为这些工艺过去的发展期较短,比较有机会迎头赶上。但是,如此简化的观点显然忽略规划产业发展应考虑入的细节。诚然,特殊产品的工艺有很多是8寸厂的制程,在传统半导体的制造工艺上看来并不太困难。但是这此特殊产品的晚出现,也有它的道理。譬如化合物半导体的SiC,出现在军用电子产品已有多年,但是SiC晶圆生产困难,良率较低,以至于现在用SiC做的功率元件,其晶圆成本还占元件制造成本的一个相当百分比。类似这样的例子不胜枚举。也就是说,单只是从半导体制程的先进与否来探讨产业发展策略,并非是一个全面的衡量标准。制程简单而晚出现的产品自然是有其他的障碍妨碍它的问世,所以要进入这些领域要有其他投入的准备,譬如半导体材料的研究与开发。即使被视为第一步的封测,也要有类似的心理准备。