HVDC （high voltage direct current；高压直流），是目前在AI數據中心当红的技术及产品开发的项目，不仅是NVIDIACEO黄仁勋所称的五层蛋糕的第一层，也是所谓电力即算力的具体实现。现今AI运算及信號交换的芯片，所需的电力是愈来愈可观。过去數據中心一个机柜，100 kw可以搞定。现在进展到至少300 kw起跳，可预见的将来会达到600 kw，甚至1 MW的机柜。所以过去由电力机房出来的240伏特（V）交流电（AC），可在机柜内做交流电力到直流电力的转换，然后供应低于1V的直流电压给吃电怪兽的芯片。由于每一机柜所需的电力急遽上升，这种架构已经无法提供足够的电力给这群怪兽，因为单一机柜无法提供足够的空间作此交流电到直流电的转换。因此云端數據中心的业者提出此高压直流（HVDC）系统概念，首先将电力转换部分，独立成为一机柜（称之为side car），与运算机柜拆开。这个电力机柜负责将240V的交流电力转换为800V直流高压电力，并输入到运算机柜。因为是800V的高压，可以大幅减少电流，因而降低电力传输的损耗。而之后在运算机柜内，只做高压直流电对低压直流电的转换，因此在空间上亦可大幅的缩减，所以HVDC达成數據中心内电力系统的最佳化。下一阶段在新设计的數據中心，就会开始将电力机房的输出直接采用800V直流高压电力，这样一来side car就可以进一步地省略了。然而在最近一次的功率半导体元件的国际研讨会上，一位知名的电力系统教授却大声疾呼说HVDC这个名词，在电力系统中已使用行之有年，指的是10万伏特以上的高压直流，800V的电压在电力系统只能算是低压（low voltage）。的确我查了一下，1,000V以下的电压在电力系统中，都是属于低压。有趣的是，这10万伏特以上的HVDC，在绿能的驱使下，展现另一波新应用。首先是离岸风力发电，风力涡轮机所产生的三相高压的交流电，是经由海底电缆送到岸上的电网。海底电缆的设计是三组同轴电缆线包覆在一起，在每一根同轴电缆本身，或是同轴电缆之间，都会形成电容效应，而电力在交流信號下（50~60 Hz），会因为此电容而产生充放电损耗，尤其对于长距离超过100公里以上的电力传输，此类的损耗加剧而造成实务上的不可行。因此长距离大电力的传输，HVDC使用超过十万伏特的直流电力成为具体可执行的方案，因为直流电力会因电容所造成的损耗极小。所以前任的经济部长曾提出，利用菲律宾吕宋岛所产生的太阳能电力，利用海底电缆传回臺湾，所使用的就是HVDC电缆的技术。同理HVDC亦可用于地下电缆长距离的电力传输。在陆地上的高压交流电塔，因为电缆都是金属裸露的，且电缆间有相当的距离，既使是使用交流电力，但因为电容效应极小，因此长距离的传输并不是问题。交流电网或是直流电网的传输，是一个已经争论上百年的议题，最初始是爱迪生拥护直流电而西屋主张使用交流电。但因为直流电不容易升压，使得每隔一段距离就得设立一个电厂；交流电的好处在于升降压都相对简单，使用变压器而且转换效率可以到达99%以上，所以才大量的普及。然而由于功率半导体技术的精进，包括使用GaN或SiC这类的宽能隙半导体，使得直流的升降压变为可行。基本上直流电力要经过半导体元件，转换为交流电力，经由变压器做交流的升降压，尔后再将交流整流为直流的输出。所以前后都比交流电多一道工序，因此电力转换效率上是差了一些。但是在100公里以上大电力的海底或是地下电力传输，HVDC已经具备商业价值。HVDC不论所使用的高压是800V或者10万V，都是在为提升电力传输效率做努力，受惠于半导体技术的发展，直流电力的传输，扮演愈来愈重要的角色。然而高压终究是相当危险的，我个人在当研究生时期，曾经瞬间地被400V的电压所电击过，那的确是个惊心动魄且毕生难忘的经验。

旅行来到了奥尔堡（Aalborg），一个位于丹麦北边的工业海港城市。在港口边矗立一座外表奇特的建筑物，地图上标示著Utzon Center。在好奇心的驱使下，进入馆内参观，才发现这是丹麦建筑大师约恩・乌松（Jørn Utzon），生平最后一件作品，与他的儿子Kim Utzon共同于2008年完成，而他本人也于当年11月过世，享寿90。奥尔堡是乌松成长的地方，直到18岁前往哥本哈根学习建筑。他最为大众所熟悉的是设计澳大利亞悉尼歌剧院，那座坐落于悉尼港口边，为世人所赞叹的多枚帆船造型的建筑物。然而在施工的中途，因为经费节节上升以及管理问题，地方政府暂停顾问费用支付，乌松愤而离去，终其一生他本人没有亲眼见过自己所设计的悉尼歌剧院。悉尼歌剧院是于1956年对国际征求设计图，共有两百多件设计图竞标。乌松以其独特的外型获得评审团青睐，当时他才38岁。然而对于几个巨大，对空开展的曲面屋顶结构，该如何施工却没有答案，所以评审团是押住在一个没有工程问题的解答，却是一个具有创意的建筑案上。获得了设计标，乌松的挑战才开始。首先是工程团队提出这些曲面是什么样的几何图形？因为这些曲面结构是需要在工厂内先预铸，然后再送到工地拼装完成，而预铸是得先设计模板。乌松本人是建筑设计师，而当时又没有先进的电脑辅助设计軟件，所以实际情况是建筑物地基已经打好，但还不知道屋顶该如何盖的窘境。直到1964年乌松与工程团队想出所谓的球面解法，就是在一个球形上，往下切出不同面积及深度大小的结构体，并将之立起来，就形成帆船布的预铸体。由于每一大小不一样结构体，都是在共一个球面上，有著相同的曲率，因此模板可以重复使用，同时也不必伤脑筋，去计算每一个曲面的几何图形。在Utzon Center内就有这种共球面的几何结构，供人们实际演练。据说这个方法是乌松在剥橘子的过程中想出来的，复杂的结构能够用简单的几何图形表现出来，是人类智能最优雅的极致。乌松的父亲是奥尔堡当地造船厂的工程师，所以他从小耳濡目染对于船舶的曲面造型，有著相当敏锐的直觉，这也表现在他其他的著名建筑物上。乌松于2003年获得普立兹克建筑奖（Pritzker Architecture Prize），这是相当于建筑界诺贝尔奖的荣誉。最近有2件建筑案吸引我的注意，一个是国内刚完工的淡江大桥，另一个是位于西班牙巴塞隆纳的圣家堂。淡江大桥是单塔不对称的斜张桥，桥墩的跨距又极大，也是个相当前卫大胆的设计。所幸在设计时，经由各式的工程模拟，已经证实在工程上是可行的，接下来是施工时所需面对，外在地质天候环境上的挑战。圣家堂是西班牙建筑大师高第（Antoni Gaudí），最为世人所关注的建筑物，高第非常善用不同的几何图形，因此施工难度相当地高。历经超过 140 年，2026年才完成最核心的耶稣基督塔外部。一个建筑物，若是谨守既有的工法来设计，将无法流传于世。Utzon Center内有一个房间，让访客使用乐高积木（Lego），来搭建自己想像中的建筑物。房间内并且陈列为数不少的创意作品。乐高也是丹麦所独特的设计产品，当我问AI，悉尼歌剧院与乐高积木的关联性，AI的回复令我非常的惊艳。它说，悉尼歌剧院是一个球面，创造出许多不同的帆；而乐高积木是，一个基本积木的接口，创造出无数不同的世界。

旅行到了丹麦首都哥本哈根，最想去的地方莫过于位于哥本哈根大学内的尼尔．波尔（Neils Bohr）研究所，这里是量子力学哥本哈根学派的发源地，也是量子力学奠基之所在。百年前全欧洲的理论物理菁英，汇聚于此架构出量子力学基本的假设及原理，除了波尔教授外还包括海森堡（Heisenberg）、包利（Pauli）、狄拉克（Dirac）、蓝道（Landau）等，每位都是诺贝尔奖得主。我曾在想，能够长时期汇集这些菁英，除了波尔教授本身的魅力外，一定还有来自其他方面的资助。果不其然，哥本哈根著名的啤酒制造商Carlsberg，就是波尔教授的长期赞助者，甚至在波尔求学时期就开始资助的活动。Carlsberg的創始人J. C. Jacobsen本身就是对于科学有强烈兴趣的人，他为了解决啤酒长期以来品质不稳定的问题，于1875年设立Carlsberg Labs，长期研究大麦内蛋白质含量，在实验室内分离并培养纯酵母菌株，使得啤酒的品质能被稳定的控制。更难能可贵的是，Carlsberg并没有申请专利，成果供同业共享。Carlsberg Labs应该是最早以私人企业设立的实验室，比贝尔实验室（Bell Labs）的设立足足早了50年，在科学史上也有诸多重大的贡献，其中影响最大的莫过于建立酸碱PH值的量测规范及方法，这是我们在中学化学实验课所必备的实验课程。2022 年诺贝尔化学奖得主Morten Meldal教授所创立的点击化学（Click Chemistry），绝大部分的工作是在Carlsberg Labs完成的。J. C. Jacobsen更在1876年设立Carlsberg基金会，将家族所拥有公司的股份捐给基金会，而每年的收益用以资助丹麦境内的科学及公益活动。以2025年为例，基金会共支助约50亿臺币，其中70%用于基础科学的研究計劃，計劃甄选的首要条件，必须是没有答案的計劃。刚谢幕的世足赛，挪威表现得非常抢眼，其中最令人印象深刻的是，挪威人在国会殿堂，在纽约的地铁，以维京人划船的动作为自己国家的球队加油。中世纪维京人分布在挪威、丹麦及瑞典，由于长期在海上航行的风险，造就维京人重承诺、守纪律及愿意分享的民族特性。这也是在参观完Carlsberg纪念馆，对于J. C. Jacobsen这位企业家，能将自己的财富回柜给社会，留下最深刻的印象。在波尔研究所入口处有座4个人浮雕，除了波尔教授外，另外三位分别是George de Hevesy，Aage Bohr（波尔教授之子）以及Ben Roy Mottelson，他们都是在该研究所完成杰出工作而获得诺贝尔奖。丹麦国家人口仅六百多万，在历史上已有14位诺贝尔奖得主的产生，除了科学外也有3位文学奖的得主。最近要培养国内诺贝尔奖得主的话题又拿出来讨论，这除了要有国家的资源外，我们是否有企业愿意长期支持基础的科学研究，尤其是没有答案的研究計劃？我们的学术研究計劃，在計劃书内通常都会有一项是预期成果，如果研究計劃还没进行前，就需要想到预期成果，不就抹煞原创性？没有答案的研究計劃，才是我们要培养诺贝尔奖级人才，所需跨出的第一步。

因为所服务的公司，在日本东京神奈川县的川崎市设立一研究所，因此这一年来每个月都会出差到日本一趟。由川崎到立川的JR南武线，就是我必搭的铁道。不论一天中的哪一个时段，南武线的人潮总是熙熙攘攘络绎不绝，有次在上班尖峰期，我在南武线的平交道上，两边的电车你来我往地，足足就等了十多分钟，平交道的闸门才打开。有回我跟一位东京工业大学的教授（东工大因为并了医学院，改名为东京科学大学）聊到这个现象，他跟我说南武线过往是日本半导体的重要聚落。我才想起在二十多年前，曾经拜访过NEC半导体事业的总部，就是在南武在線。的确，后来查了數據，不仅是NEC，富士通（Fujitsu）、东芝（Toshiba）也都在南武在線设立半导体研发及生产的基地。昔日日本半导体的五强，就剩下三菱（Mitsubishi）及日立（Hitachi）没在南武在線设厂。再加上其他的科技类产业，难怪南武线被当地政府称为High Tech Line。就连1950年代末期，Sony研究员江崎玲于奈（Leo Esaki）博士发现半导体的量子穿隧效应（tunneling effect）的研究室，坐落于东京的品川地区，离南武线也没多远的距离。江崎博士因为这个发现而得到1973年诺贝尔物理奖，诺贝尔委员会称其的发现与发明为第一个量子电子元件。众所周知全球第一个使用晶體管的收音机是出自于Sony，Sony在1953年取得贝尔实验室（Bell Lab)晶體管的授权，1955年就推出这款晶體管收音机。当时晶體管使用的是锗（Ge）元素的半导体，而不是现在大家所熟悉的矽（Si）半导体。然而开发的初期为了增加晶體管的信號放大能力，通常都会增加杂质参杂的浓度，而导致晶體管的良率不佳，江崎博士授命解决这个问题。他的发现是来自于不良品的特异现象，并且用量子力学来解释这个现象，之后并利用这个现象设计出隧道二極管（Tunnel diode）或称为Esaki diode（江崎二極管）的电子元件，应用于相关电子电路的产品开发。相信绝大部分的人在产在線作不良品的分析，很少会仔细地探讨其异于平常的特性，而从中得到巨大的发现。话题回到南武在線，日本半导体的五强在全盛时期，曾占DRAM市场的80%。曾经市占第一的英特尔（Intel），被迫于1985放弃DRAM市场，转进到CPU领域。我曾在1987年参加IEDM的年会，在DRAM的论文报告中清一色全是日本公司在主导。日本半导体产业由极胜而衰，美国在政策上的掣肘发生极大的作用。美国绝不愿意看到盟国，有一个重要且强大产业发生，威胁到其生存。因此大家所熟知的广场协议、进出口税及的配额、反倾销、反托拉斯等多项颟顸措施就应运而生，最后就是扶植韓國成为日本半导体的竞争对手，这些林林总总现在也不就正发生在我们的身上。当然日本在产业发展的过程中，错失PC及數字时代的来临，也是半导体产业由盛而衰的重要因数。JR南武线的人潮依然熙熙攘攘，只不过由先前的半导体从业人员，转换为大都会区的上班族及通勤的学生。依旧的电车，依旧的铁道，看尽日本半导体产业的沧桑史。

老子《道德经》中开宗明义，便说明可以被清楚说明的道，就不会是永恒不变的道。同样地量子力学经过了一个世纪发展，至今可以归结，可以被描述说明的量子力学，就不是真实的量子力学。量子力学存在著太多说不清楚的地方，量子尺度的行为是波动还是粒子；为什么会有机率的假说，薛丁格（Erwin Schrödinger）的猫与量子叠加是怎么一回事，光速是极限但又为什么会有量子纠缠？前不久一位政府首长自费包机去看棒球，展示在国人面前的是内含收据的一个纸袋，就被讽刺为薛丁格的猫，处在有跟没有的叠加态，说清楚了没？没有。但是吊诡的是，纵使有这么多的表述与假说，量子力学不完美的表象，却已经大量地运用在通讯、运算，侦测等科技产品上，再加上量子电脑马上就可商用运转。从工程的角度来看，一个不完美的理论，并不妨碍它在实务上的应用，只要这一切是可被控制的。道家告诉我们，一个生命的开始，也同时是迈向死亡的开始，两者是相随相生。爱因斯坦（Albert Einstein ）曾说过，只有两件事是不会改变的。一件是必须要缴税，第二件是人都会死去。正粒子与反粒子，也是成对产生，以及成对消失。宇宙诞生于138亿年前，根据大霹雳的理论。尔后逐渐演进成今天的样貌，但是道家的说法，宇宙诞生之时，同时也是迈向死亡之际。最近来臺湾访问，日本2015年诺贝尔物理奖得主梶田教授，就是利用位于岐阜县的神冈町，在地表1,000米以下「神冈探测器」，发现了微中子在時代间是会发生转换，也就是所谓的微中子振荡。也同时证实微中子是含有非常微小的质量。日本正在筹建第三代的神冈探测器，规模更巨大，希望能解答一直困扰科学界的质子是否会衰变的问题？如果依照道家的说法，质子一定是会衰变的，只是过程中的缓慢程度，可能需要耗费人类巨大的资源，才有可能侦测的到。138亿年前产生的质子，应该有不少都衰变了，但是如何去找到呢？人类花了上百亿美元以及几十年的功夫，找到俗称上帝的基本粒子。证实在粒子物理标准模型中，物质质量的来源。这些的努力，都是让我们对于自然的理解往前迈进一步，但是终究我们会达到永恒不变的真理吗？道家思想的精华在于，人类无法达到永恒不变的道，但是顺应著自然，就是表现道的最佳方式。西方的实证主义长期以来，一直在上穷碧落下黄泉，探询宇宙的真理，将人的位阶提升到上帝的位子。然而一百年来量子力学的发展，我们可能也必须接受这些不完美的存在，这就是道的具体表现。我询问了ChatGPT，道可道，非常道，与量子力学波动与粒子双重性的关联。它的回复令我惊奇，他说「道可道，非常道」提醒我们：语言不能穷尽实相；波、粒子二重性提醒我们：古典概念不能穷尽量子世界。接著我又问，宇宙是否会迈向死亡？它的回复是，宇宙很可能会「死亡」，但不是爆炸式结束，而是走向愈来愈冷、愈来愈暗、愈来愈稀薄的状态。年轻时研习量子力学，会通宵达旦地与同学争辩，来诠释量子力学。如今已届古稀之际，却又觉得这些的不完美，是符合道与自然的表现。

从年初的CES 2025，3月的NVIDIA GTC，到4月臺积电在北美的技术论坛，以及即将登场的COMPUTEX，这几场科技大秀，在在显示AI服務器的发展与半导体先进制程及封装技术，有著不可分割的紧密关系。几年前NVIDIACEO黄仁勋在媒体上说过几次「摩尔定律已死」。当时我不太理解其中的涵义，直到最近读完Stephen Witt所著《黄仁勋传》（The Thinking Machine: Jensen Huang, Nvidia, and the World’s Most Coveted Microchip），才了解到个中道理。书中谈论到由2012年到2022年，GPU运算能力增加10,00倍，其中属于硬件的晶體管速度（clock rate）只增加2.5倍，换言之剩余的400倍来自軟件程序及数学公式。400倍相对于2.5倍，自然会说摩尔定律已死，更何况NVIDIA在黄仁勋眼中一直是家軟件的公司。但是事实真的如此吗？如果以NVIDIA GPU从2012年的Kepler到2022年Hopper GPU，制程技术由28納米演进到4納米，晶體管数目由71亿颗，一口气增加到800亿颗；运算的单元CUDA core也从不到3000个，扩充到将近15,000个核心。虽然晶體管的速度仅增加2.5倍，但是由於单一芯片的运算核心的数目增加了，算力自然就大幅的提升。如果再加上CoWoS及3DIC的先进封装技术，不仅将多个存儲器芯片（HBM）垂直堆叠在一起，而CoWoS技术更将GPU与存儲器芯片，能紧密地在水平方向摆放在一起。这些先进的封装工艺，最重要的就是希望數字信號这这些芯片中传输，能够走最短的路径。这样一来不仅信號传输的延迟可以缩短，功耗亦可以降低，算力自然就提升了。Blackwell GPU已经利用CoWoS技术，将2个GPU芯片无缝接轨地绑在一块，下一代Rubin GPU将会扩充到4个GPU芯片连接一起。臺积电更提出在2027年实现SoW（system on wafer）。也就是在硅片上或其他形式的基板上，水平放置更多的GPU，甚至开始做GPU的堆叠。这些先进制程及封装上的努力，无非是把更多的运算单元，及暂存的记忆數據，在很小的空间内完成执行，以增强其运算效能。依据此原则，同样的在服務器机柜的设计，也是希望在一个机柜内放置更多的GPU。因此GB系列一个机柜内有72颗GPU，到了下一代Rubin会有144颗GPU，而Rubin Ultra更在一个机柜内放置多达576颗GPU。机柜的设计也由原先水平摆放的tray盘，改为直立式的插槽，以增加GPU密度。这一切硬件上的努力，无非是要提升整体的运算效能，但也衍伸出电源的供应及如何散热的问题。GB服務器系列一个机柜所需的功率在120～150KW，Rubin Ultra将会达到600 KW～1MW。若是一个数据中心拥有500个Rubin Ultra机柜，那就约略等于一个核子反应炉所产出的电力。届时Rubin Ultra的散热，恐怕只有浸润式的液冷一途了。臺积电在4月的北美技术论坛，在先进封装领域著墨甚多。除了SoW、矽光子、3DIC之外，更规划在电源最后一级的转换IVR（integrated voltage regulator），嵌入至CoWoS内的中介层（interposer）。所以在先进制程上，臺积电已经是一个人的武林，不久的将来在先进封装领域，臺积电会是另一个一个人的武林。一个人的武林所衍生出来的就是，如影随行的反托拉斯法（antitrust）。为了淡化臺积电在先进制程的主宰地位，董事长魏哲家曾建议将先进封装也纳入半导体的范畴，借由分母的扩大以降低百分比率。然而目前实际上的发展，恐未能如其所愿。英特尔（Intel）之前为了解决CPU市场独占的问题，不仅付给超微（AMD）一笔和解金，并技巧地让超微成为有实力的竞争者。先进封装相较于先进制程，可以有较多的可行解决方案，群策群力，不必然是一个人的武林。美丽与哀愁，端视我们的态度与做法。

最近美国对中国的半导体产业祭出301条款，目标锁定的是半导体的成熟制程。成熟制程的定义有点模糊，总之是以中国能做到的制程节点为依归，所以广义的是15納米，狭义的就是7納米。个人在2022年5月的电子时报曾写过篇文章，论述到2030年时，臺积电、三星电子（Samsung Electronics）及英特尔（Intel）三家公司在先进制程中不会有太大的差异，臺积电会领先的是先进封装；而成熟制程会是中国的天下。虽然目前臺积电在先进制程是遥遥领先对手，但最近三星在4納米的制程，良率已明显提升，英特尔目前虽仍裹足不前。但是这些拥有充分底蕴的大公司，一旦整军经武完成就会蓄势待发，不容我们小觑。中国这几年几乎是以每年10座的12吋成熟制程晶圆厂的速度增加，再加上第三类半导体SiC及GaN的积极投入，对全球所有成熟制程的晶圆厂产生莫大的威胁。臺湾在成熟制程的8吋及12吋晶圆厂，粗估有30座左右，且大半以晶圆代工为主，我们该如何面对中国排山倒海而来的挑战呢？我们先来分析几件重要的事实：为什么在臺湾同样是成熟制程的晶圆代工，世界先进的营运表现就比其他公司来的好？你也许直觉地认为是因为有臺积电的庇荫，事实却非如此。反而是因为臺积电限制世界先进往逻辑制程方向发展，必须得专注于类比及功率IC的开发，专注的晶圆代工形成差异化。相对于普遍性的晶圆代工模式，世界先进的营运绩效自然比较佳。先撇开地缘政治不谈。我们也注意到，最近几件到国外设立成熟制程的晶圆代工厂，都不约而同地与所在地的大公司形成策略联盟及投资。如臺积电在日本与Sony、丰田（Toyota）、电装（Denso）合作，在欧洲就与英飞凌（Infineon）、博世（Bosch）等公司合作，世界先进在新加坡也是与恩智浦（NXP）合作。唯独臺积电在美国的先进制程厂是独资。所以在半导体的先进制程的开发，驱动力来自于客户端的需求；而成熟制程就需要与客户拉帮结伙了。这就如同约30年前，8吋晶圆厂刚兴起之际，联电与其客户共同成立联诚、联瑞等公司，如出一辙。专注及与客户端策略联盟，形成成熟制程晶圆厂可思考的策略方向。但是回到臺湾的30座成熟制程晶圆厂，又该如何了呢？从地缘政治的角度而言，国外的大客户都希望晶圆能在臺湾以外的地区生产，势必很难与这30座晶圆厂形成策略联盟，臺湾本地的企业有可能吗？答案是有可能的，而且还不只一个产业。事实上臺湾在电源供应（power supply）产业占有举足轻重的角色，全球前四大的供应商都在臺湾。电源供应最近也遇上典范转移，不论就电动车或是AI數據中心，所需要的电源功率是愈来愈大，且功率密度愈来愈高，再加上转换效率的要求，半导体晶圆包括SiC及GaN在电源供应产业也就愈来愈重要，占比愈来愈大。别忘了臺湾还有全球第一的半导体封装业，这些若能整合在一起，不就形成完整的闭环（closed loop）生态圈。另一个有机会的产业是矽光子。臺湾的高等教育培养30多年的光电人才，而矽光子技术高度仰赖半导体制程及封装技术，这些都是我们的强项，却缺乏适当的整合。臺积电在先进制程上成立个产业大联盟，整合供应链端的诸多厂商。在半导体成熟制程上，也有必要成立另一个大联盟，以整合在系统应用端的客户。个人认为几乎百工百业都需要半导体，而从应用端所需求的元件或IC，都会找到它所合适的晶圆厂来生产，不论是8吋或12吋，先进或成熟制程，Si、SiC或GaN。生命会找到自己最合适的出路。如果我们只会做晶圆代工，就无法窥知在应用端生命的奥秘，也就失去机会。中华队勇夺世界棒球12强的冠军，教练团能跳脱选秀的窠臼，大胆地任用有潜力的新秀。我们的半导体成熟制程也是时候，需要有前瞻且突破性的思考与作为了。

在睽违26年之后，张忠谋先生自传的下册于日前问世。关于张忠谋一生成就，我个人是无置啄的空间。但在常人认为是人生超级胜利组的张忠谋，如毕业于名校，年轻时间担任大型企业的重要职务，再加上创建臺积电，不仅是全球市值前十大的企业，也是我们的护国神山。在自传中却揭露其不顺遂的一面，那就是在10年中辞去3个职务，分别是德仪（TI）、通用仪器（General Instrument）以及工研院。造化弄人，几经波折后，张忠谋以新的商业模式，贯彻自我的理念，创建臺积电，得以摆脱过往工作时组织上的掣肘，而一展长才。几个月前，在国科会吴诚文主委邀宴几位半导体相关产业人士，讨论国家政策方向的场合上，我个人提出一个假设性的问题。在约莫三十年前，联电一直叫阵臺积电，争辩谁是第一个提出晶圆代工的企业，也就是说如果李国鼎先生及徐贤修先生，没有成功地邀请张忠谋回到臺湾，晶圆代工产业依然是会在臺湾发生。假设所有的条件都没有改变，唯独张忠谋没回到臺湾，那么晶圆代工在臺湾会是相同的样貌吗？还会是我们的护国神山、兵家必争之地吗？我所要强调的是，一个企业家的风范及高度，是决定一个国家在此产业是否具有全球竞争力，最后也是最重要的一里路。那些经常抱怨，甚至整天向政府要糖吃的企业家，都很难开创出局面。在我个人的观察中，臺湾几个具有国际竞争力的企业，也都是由卓越的企业家所领导，他们对于相关技术及产品的发展趋势，都有著第一手的接触，以下是我的观察：我跟联发科的蔡明介董事长只有一次近距离的接触，那是陪同工研院院长去拜访他并请益。会议中蔡明介拿了份国外专业杂志的报导，建议工研院可以考虑发展该项技术。有位在光电专业领域的朋友曾跟我说，他每隔一段时间，便会被富士康前董事长郭臺铭先生找去，因为郭臺铭随时都要知道光电领域最新的技术发展。广达电脑的林百里董事长，更早在二十多年前，就参与MIT媒体实验室及人工智能实验室的研究計劃，他本人也多次造访该实验室，理解各项进度。这些受尊敬的企业家，不仅与时俱进，且时时刻刻担心竞争对手的超越。反观在臺湾所举办的各类型的研讨会上，许多企业领导人，甚至政府做决策的官员们，通常都是在开幕仪式上致个词拍合照后，匆匆离去。事实上，他们是最需要全程参与、了解最新动态的一群人。如果只是依赖幕僚所提供的信息，缺乏第一手信息来源，如何能做出高品质的规划及决策？在张忠谋自传中提到，他早期花了不少的时间在新竹国立交通大学讲授12堂课，但是很遗憾，却没有得到同学们对于课堂内容的回馈。张先生课堂的内容，每周都会在当时的经济日报转载，其中有堂课是谈到了权力与责任。张先生说，一般人总希望做事情能权责相符，但实际上是不可能的，一定是先有责任，然后得到了别人的信任之后，才会被赋予权力。这篇转载的文章，对于当时的我犹如醍醐灌顶。因为我刚当上系主任，年纪不到40岁，内心一直很苦闷，因为我很用心地在推动系务的发展，但是系上的资深教授们却对我多所批评，张忠谋的文章开释了我，理解到这是个必经的过程。只可惜以上这段的回馈晚了二十几年，之后我对于年轻的主管，也多以此加以勉励。读完了张忠谋自传下册，想起了论语中有一段话「君子之德风，小人之德草，草上之风必偃」我们期望臺湾有更多风行草偃的企业家，领导企业建立产业规模及竞争力，成为我们护国群山的一份子。

又值岁末，准备迎接新的一年。联合国在稍早宣布2025年为「国际量子科技年」，此外也是表彰海森堡（Werner Heisenberg）与薛丁格（Erwin Schrodinger），提出并奠定量子力学理论基础的100周年。两位先驱者在100年前，分别以矩阵数学及波动力学，诠释电子在原子尺度内的行为，并得到实验的证实，开启了量子力学的大业。随后量子力学在物理、化学、生物，甚至工程应用领域，都获得重大的进展，并引领各学科踏入一个全新境界。然而量子力学从一开始提出，就被很多科学家所质疑其理论的完整性，历经100年此争辩依旧方兴未艾。就以近来备受关注的量子运算，之所以具有如此庞大的运算能量，是基于量子叠加（superposition）以及量子纠缠（entanglement）2项基本的特性。而叠加与纠缠，从1920年代末期便开始争论不休，参与论战的包括爱因斯坦（Albert Einstein）、波耳（Niels Bohr ）等人，乃至于海森堡与薛丁格两位。论战以薛丁格的猫开始。猫装在箱子内，在没打开盖子前，猫不是生也不是死，而是处在生跟死的叠加态—这完全违反我们的经验法则，但是在量子的世界是可行的。最近網絡上有一则贴文，「在没打开主管办公室门之前，我是处在生跟死的叠加态」，似乎比薛丁格的猫更易懂。薛丁格的波函数有一连串组合的解，然而当我们人为去量测时，依照波尔及其哥本哈根学派的解释，会造成波函数的塌陷，而得到其中的一个解，也就是量测得到一个物理量。至于还有其他的解，在下一瞬间的量测，会得到另一个物理量。所以会量测得到哪一个物理量，变成机率问题，因此在量测之前，电子是处在多个叠加态之中。爱因斯坦对于此机率性的假说非常不以为然，也因此衍生出「上帝不会掷骰子」 的名言。用人为的方法去量测量子或基本粒子的物理状态，一直是在科学界无法解决的问题，因为这些粒子的物理量都非常微小，人为的量测不免会干扰到粒子原先的状态，而造成波函数塌陷或不连续的产生，但是如果不去量测，又无从得知粒子的状态，这真是两难。1957年另一位先驱者Hugh Everett，用数学的方式将观察者也纳入波函数的计算，而得到多重世界的结果，每一个世界代表著其中的一个叠加态。也就是我们所量到的状态，是在这个世界所发生的，另外还有其他的世界有著不同的叠加态，与我们平行存在。多个平行世界或宇宙，在我们现实世界是无法想像的，但在量子的世界是有可能发生。记得在小时候看过一出电影，片名叫「联合缩小兵」（Fantastic Voyage）的科幻片。内容是描述冷战时期，美国军方为了抢救一位命在旦夕的苏联科学家，将一组人马及核动力潜艇，用尖端科技加以缩小，并用针头注射入科学家的血管，并航行到科学家的脑部，用雷射光清除其脑中的血块。过程中有很多有趣的事发生，包括科学家体内的抗体攻击缩小后的小组人员及潜艇。如果把观测者及量测设备，缩小到量子尺度，然后去量测基本粒子的物理量，如此才能得到真实的量子行为。量子纠缠又是件令人匪夷所思的事。2个纠缠过的粒子，在分开很长一段距离之后，依旧维持著超越时空的关联性，而互通有无。爱因斯坦称之为「鬼魅般的作用力」，这完全颠覆我们以力学为中心的物理学，但后来实验证实这个纠缠的作用力是存在的。要观察及理解量子的世界，唯有将观察者微缩到量子的尺度，才能得到确切的答案。在真实的世界里，虽然我们不完全掌握量子的奥秘，但基于其所表现出来的行为，仍足以借此开发出影响人类文明的工具，量子运算就是个鲜明的例子。这也许就是联合国将2025年订为国际量子科技年，背后的原因吧！

一年一度的OCP Summit（Open Compute Project）开放运算計劃高峰会，在10月14日起于美国加州圣荷西市举行。OCP于2011年，在Meta的主导下成立，目的是借由开放的平臺，使得在數據中心的硬件建置，能有统一的规格，有助于供应链的建立。讲白话一点就是借由标准化及多家供应商，好降低成本。拜这两年AI服務器及云端运算的蓬勃发展，今年（2024年）会场吸引超过7,000人参与，以及100个展示摊位，再加上200场以上的专题演讲，可谓盛况空前。去年的OCP的展示现场，除了美国云端业者、供应商外，几乎都是臺湾厂商的天下，显示出臺湾在AI运算硬件供应链上强大的实力。今年展示摊位出现几家日韩存儲器，以及中国大陆服務器的制造商。延伸报导OCP扩展AI开放系统战力　NVIDIA助阵献宝GB200大会一开始的主题演讲，照例是由几家云端服务业者及主要芯片供应商（GPU/CPU）所担任。轮到英特尔（Intel）數據中心业务的执行副总演讲时，还在谈老掉牙的x86平臺，听众都觉得乏味之际。臺下突然间有一个人跳了上去，原来是下一场要演讲的超微（AMD），也是數據中心业务的执行副总。原来两家公司在x86平臺上彼此征战这么久，现在要开始结盟共组x86生态圈，以对抗来势汹汹的ARM CPU。接著两个人就开始介绍x86的优点，包括了可信赖的架构、指令的一致性、界面的共容性等优点。两个人还时不时的调侃对方的CPU，暗示自己的还是比对方的好。所以商场上没有永远的敌人，但因此会成为朋友吗？这个安排好的桥段，成为了当天会场上的亮点。同一个时段两家业者的CEO，也在西雅图宣布这项结盟。延伸报导ARM、高通AI PC网内互打 英特尔、超微捡到枪　x86不战而胜AI for AI 是在会议中另一个响亮的口号，但是第一个AI的意思是accelerate infrastructure，也就是要加速AI运算硬件的升级（scale up）以及平行增（scale out）。算力的需求是持续地在增加，会场上的研讨会不断地在呼吁，诸如存儲器的储存空间不足，由目前的HBM3要增到HBM4。數據的传输速度需要再增快，由400 Gb要到800 Gb，甚至1.6 Tb。AI交换机处理信號的能力，也需要到 51.2 TB以上。每一机柜的电力需求，目前的NV72已经到了120 KW，会场中已在讨论250 KW的方案,甚至未来直接来到400 V或800 V直流高压系统。随著电力的增加，伴之而来的就是热的解决方案。气冷的极限在于每平方厘米可散掉100 W的热，未来的高速运算芯片，所产生的热会达到每平方厘米500 W，因此用液体来冷却是必要的途径。会场中的诸多讨论都在敦促供应商们，要将硬件升级并横向扩充，唯一没有被抱怨的是芯片的先进制程，可见我们护国神山的杰出贡献，深获各界的肯定。顺带一提的是去年整个AI數據中心的市场规模是2,600亿美元，扣掉建筑、机房地硬件设施，以及半导体中的存儲器，其核心的半导体如CPU、GPU、switch ICs等就达到820亿美元的市场规模，这其中有相当的一部分是进了护国神山的口袋。会场上也观察到几件耐人寻味的事，众所周知云端服务的系统业者都希望能有定制化自研的xPU，导致几家SoC的大型公司如博通（Broadcom）、迈威尔（Marvell）、以及联发科，都开始客户端ASIC的设计服务。基于小芯片（chiplet）未来会扮演愈来愈重要的角色，SoC公司因为熟捻于供应链中的晶圆代工、EDA设计軟件、封装测试等环节，未来也有可能增加提供小芯片的设计服务的事业。而ARM正挺身而出，想要建构此一生态系。目前的AI數據中心几乎是NVIDIA一个人的武林，NVIDIA有GPU、CPU、ASIC，负责scale up传输的NV link，以及 scale out传输的Infiniband，更可怕的还有CUDA的軟件作业平臺，以及能作为超级电脑的系统架构。NVIDIA做了上下游缜密的整合。其他公司所组成的复仇者联盟，对应的有不同品牌的xPU，负责传输的PCIe、UA link、Ultra Ethernet等。这就如同苹果（Apple）手机与Android系统的差别，再怎么样苹果自成一格的手机，总是比其他各家使用上来的流畅，且不容易当机。延伸报导ARM来势汹汹　英特尔与超微携手x86化敌为友天下武功，唯快不破。NVIDIA对应著铺天盖地天兵天将的来袭，策略就是一年一个新机种，让竞争者疲于奔命。然而800磅的大猩猩每年要脱胎换骨一次，就必须要具备强有力的指挥系统，这就难怪NVIDIACEO黄仁勋得有40多人直接跟他报告了。