半导体的弯道超车

这一年来我在专栏中反覆提过的半导体技术性议题包括MRAM、量子计算和矽光子。日本几年前就将MRAM视为重拾日本在90年代半导体荣光的利器，现在又加了量子计算和矽光子。技术发展策略见解的相近，背后有结实的技术理由支撑。

叫做高科技产业的，技术密集是自然，但资金密集只是在起动的阶段的初始条件。高科技产业的精义是以技术的领先抢尽市场先入者的丰厚利润，累积再投入研发先进技术的资金。这是一个中长期力量的累积过程，要经过好几个时代竞争才分得出胜负；好比两个实力相若的网球选手在底线互相抽球，每一球选手所追求的只是调动对手位置、产生些微的优势，当数拍之后累积足够的优势后，才有致命的一击。有一些其他的因素可能在关键时刻发生小作用，譬如集团的资金奥援或者是政府的政策，但这些只能是辅助性的，不是竞争主轴，单只是资金的挹注也无法将钱直接转换成先进技术。产业属于经济的范畴，要按照高科技市场的经济规律发展。

在过去半导体制程直线发展的路途中追赶先进制程是非常辛苦的事。身处于不利的落后制程，营业利润相对微薄，量产后所累积的资金往往不足以再发展更先进制程，这是很多退出竞争行列厂商的标准失败模式。

但是半导体发展至今，让技术处于相对后进的厂商有较佳的机会弯道超车，主要的原因是摩尔定律已走到缓步期。尽管ASML才于几天前发表EUV可以带领制程前进至少到1.5nm，而二维材料也开始被应用于先进制程，但这都改变不了一个事实：制程微缩已接近物理极限，以摩尔定律为经济动力的半导体产业必须另寻多种经济效益动力引擎。3D封装早已进场，3D制程在NAND flash正在加速演出，而以材料科学制作新的元件或工作机制－如前面所提的二维材料加诸于CMOS之中－也开始入场，前面所提的MRAM、量子计算和矽光子正是这个范畴的技术。

这几个领域的应用都与未来的科技大趋势有关，譬如AI、大数据、量子通讯、5G、IoT、量子计算等。最重要的，这些新元件初期用不到先进制程，因此不必先苦苦追赶CMOS制程也能平行切入。譬如今年下半量产有eMRAM的代工制程是28nm，4月用来展示矽光子元件整合的制程是65nm，这些都属于成熟制程。另外，这些材料对于传统半导体产业并不是熟门熟路，现在加入这个竞争场域，起跑点至少是相等的。而日本的材料产业向来发达，大陆的材料基础科研也相当强，也许他们自忖还有些优势呢！