综观近年来物联网（IoT）、人工智能（AI）、5G等智能技术，在各个领域的导入风起云涌。不过，相较很多领域的蓬勃发展，智能制造在全球智能应用的统计「数据」中属于后段班的，显示其复杂度所导致的难度，远比其他领域困难。一场世纪疫情对供应链所造成的冲击，迄今尚未完全解除，加上各方对2023年经济情势的预估都偏悲观，「K型反转」态势将拉开业界胜败输赢之间的差距。预估在疫情逐渐解封后，Ｋ型走势也将出现在积极与消极布局布局的业者之间：口袋够深且危机入市的业者，可望在下一波复苏中加速成为赢家。相较2021年致力倡议元宇宙发展的MetaCEOMark Zuckerberg，近期裁员超过超过1万人，另一只K脚却在元宇宙的实践中，出现有趣的上行反差。富士康团队则提出「元制造解决方案」，整合将云端、地端进行整合服务，透过工业物联网完成软硬件互联、虚实整合，透过让AI、XR、5G打通数码孪生（Digital Twin）的各个环节，打造智能工厂与智能供应链，「工业元宇宙」一词甚嚣尘上，成为业者因应全球新保护主义的最佳利器。加上工业元宇宙的建构十分复杂且具挑战，高门槛一但被建置之后，竞争者将难望其项背，竞争力高下立分，也构成上行K脚的寡占优势。有调研研究机构推估工业元宇宙的风潮带动对智能制造的投资，全球市场规模于2025年将突破5,400亿美元。从德国2012年提出工业4.0倡议后，各国依样画葫芦地推出类似政策，殊不知德国以其雄厚的工业基础底气向上堆叠各种可能，此与工业基础不足的经济体所拥有的资源与可能发展的路径截然不同。无奈2022年一场俄乌战争重击德国的能源结构与工业发展的前景，加上美国在工业化的倡议吸引着更多美国与全球布局的想像。Siemens于2013年9月投产的成都智能工厂，是德国安贝格工厂的实体孪生（2座工厂的规划与机台完全相同），这个布局与数码孪生可谓相辅相成，因为只有智能机械不足以成事，即便数码化、智能化工厂都尚未能竟全功。思维架构必须以全面营运的观点，观照所有上下游供应链智能化。因此，Siemens的布局可谓既深也广，以其工业设备的既有优势，铺垫工业4.0的核心数码孪生，建构工业元宇宙的生态系与其竞争力。所有生产制造领域中，半导体产业在内的电子业具备高度标准化的特性，甚至在流程上已接近化工业的连续生产。不过，高度标准化的制造与营运流程并非所有产业的现况。目前智能制造的关键节点在于可程序化逻辑控制器，而且多数仍在撷取数据的Outbound模式。工业元宇宙的应用以「程序化逻辑控制器」（Programmable Logic Controller；PLC）为双向生产数据的转运站，将大幅提升单机、整线、与整厂的联网效能。若以每一台PLC作为一个IP节点，架构5G应用的工业元宇宙，情境本位的规划（Scenario-based Planning）可推估一个数码透通的供应链将大幅提升企业专网的应用价值，但前提是关键节点之间彼此的联通，以及从联通数据后所创造具有意义的管理价值。大处着眼、小处着手，依旧是联通成功的唯一路径。布局工业元宇宙除了技术面的挑战外，组织间的挑战更为严峻！挣脱信息孤岛的限制，长久以来都有赖软实力的发挥，部门之间、厂区之间、上下游之间，倘若信息全面透通，效益自不在话下，但有许多管理面的障碍需要克服。首先，以过去供应商与客户间在追求成本优势时的挤毛巾做法，遗留许多夥伴关系中不信任的变量。其次，等化（Synchronize）供应商与客户之间的智能化水准涉及重大投资，合理化相关投资报酬，方能通过董事会的决议。第三，组织间的文化与流程的异质性需要被理解与有效衔接，上述情境本位的规划才有机会实现。最后，信息安全这项大哉问，依旧考验新次时代供应的建构进程。面对各国新保护主义的新局，以科技创新突破政策桎梏，反映科学发展观，反制人为政策对市场经济的干扰，但在实践科学技术打开僵局之际，有待同步排除策略与组织面的障碍。台商在这一波工业员宇宙技术新布局阶段，除了新设备的投资外，全面翻新组织架构与企业流程，即可在下一波竞争中脱颖而出。

国内发展现代半导体技术迄今已超过30几个年头，国家资本对于产业的支持比日、韩、台早期发展时的政府支持，有过之而无不及，而资金支持及政策优惠在产业经发展已达4分之1世纪后，仍然是现在进行式，甚至力度还在增大之中。然而发展结果与预期并不相符，至少与产业性质稍似的国内面板产业的发展结果大相迳庭。主要原因自然是半导体产业的本质较复杂，但是我想讨论的，是因发展体制可能造成对于半导体产业成效的影响。国内半导体产业发展体制所影响的第一个因素，是因发展初期半导体厂资金需求相对庞大，国有资金无可避免的必须扮演主要角色。但是国有资金在其投入后并未功成身退。虽然后来半导体企业开始自公开市场募取资金，国有资金仍然保有主导权。纯粹利益取向的社会资金在半导体产业中无法促使企业天择淘汰，形成完全竞争。这项因素现在已经被清楚地意识到，国内官方新立的半导体研发项目在目前的规定中，对于国家资金的占比是有最高限制的，这也许能消弭部分过去所见的不利影响。但是国家资本因为地缘政治此时的介入，只能持续的投入。目前国内的一般社会资金仍视半导体为极高风险的产业，适宜进行半导体新项目投资的，似乎只有相关连的大企业，譬如汽车、手机、家电等相关企业，具有充足资金、并追求半导体零件与系统的垂直整合利益。然而，如此的投资模式在上世纪各国经历过长期考验，因为与晶圆厂客户存在利益冲突的可能，不利于晶圆厂规模经济的成长，企业本业的管理模式也未必适用于晶圆厂管理，这是可能有副作用的权宜之计。第二个因素是企业负责人的任命，这项因素与前项因素息息相关。由于国家资本占主导地位，负责人自然也由国家资本方指派。在过去的例子中，具有行政、管理、财务等专长的居多数。但是在高科技产业中，特别是半导体产业，负责人具有科技背景、产业经验绝对是企业成功的关键因素之一，至少此现象在统计上有极其显着的意义。此道理也很浅显，企业负责人要具有产业技术趋势的远景，才能做有竞争力的长期规划以及重要判断。这一点日前似乎也被关注到了。从最近重整后长江存储董事长陈南翔的任命即可以看出端倪。陈南翔具有半导体工程背景、长期产业经验。虽然此新任命案不能说一定是新趋势，但是至少这是一个新思维的开始尝试。再来是人力资源的配置。目前国内的半导体产业就业人口与计划需求还存在巨大缺口，还缺20万人以上的差距（2022年统计估为25万人）。但是在教育体系的供给面上，这并非是一个重大问题，国内近期微电子专业的本科生（即台湾所指的大学生）和大专生1年约有20万人左右毕业（2020年时人数约为21万人），这个缺口并非无法填补，要解决的是就职意愿的问题。在国内目前的经济环境下，许多薪资原先超过半导体的产业，如金融、银行、网络、房产等，在目前的经济发展状况有可能逐渐被半导体超越。但是这些就业人员的专业养成过程和专业配置，即使在国内内部也是具有争议性的议题。迟至去年（2021年），微电子才正式成为国内高校（大学）的基础分类系别。国内的半导体从业人口，绝大部分是微电子专业、少部分是物理系，这与其他国家的远较广泛的专业配置—包括电机、化工、机械、材料、物理、化学、资工等—截然不同。在目前半导体产业的增值手段已从单纯的制程微缩，变成较多元的制程微缩、先进封装、创新材料，甚至再加一点点的生命科学的多元趋势，如果人力资源过于集中于微电子专业，显然不利于国内半导体产业更长远的发展。另外，国内半导体产业2022年有80%的就业人口是本科／大专学历，硕博生比相对较低，这与高科技产业的特性—以持续的研发创造新经济价值—是有所扞格的。最后是产业规模经济的视角。高科技产业需要持续投入研发以维持获利竞争力，而持续的研发活动其经费自然是从营业利益中产生。要产生足够的独立自主研发经费，公司的营业额需要在其所在的次领域中至少占相当比例，这个比例粗略的来说大概是世界市场的15%。从严格的意义上，国内目前还没有先进的晶圆制造厂已进入了稳定的良性循环之中，世界市占比最接近此比例的是中芯国际和长江存储。这个产业宏观考虑最近似乎也进入国内产业调整思维之中，已有几个缺乏规模经济的个别公司有合并的想法。至2022年10月为止的统计，国内半导体自足率仅达16.7%。国内在半导体市场基础科研上具有相当的优势，检视过去体制、重新调整发展方向可能是国内半导体产业新发展阶段的有效手段之一。

先从一张弥足珍贵的老照片谈起。笔者于2014年借调国家实验研究院营运长时，受智融基金会之邀，参与时任宏碁董事长的施振荣先生搭建之欧亚峰会平台（Europe X Asia；EXA），前往柏林参与各类型的大小会议。其中一站来到了德国媒体集团Axel Springer总部，在顶楼的展览馆里四处闲晃，无意之间看到了这片被压克力隔开的石块碎片。这帧照片的主题是1989年柏林墙拆除时的一个碎片，相信当时有很多人都蒐藏了类似的碎片，但上面的三个签名，是它之所以能被安置于欧洲最大媒体集团阁楼中的原因，由下顺时针的签名分别是那个波澜壮阔年代的关键政治领袖：美国总统老布希、德国总理柯尔与苏联总书记戈巴契夫。在柏林墙倒塌的两年半前，老布希的前任美国总统雷根应邀在柏林发表演说，他站在象徵凯旋的布莱登堡门下，对着竖立已超过26年的柏林墙，简洁却铿锵地宣示「戈巴契夫先生，推倒这堵墙！ 」（Mr. Gorbachev, tear down this wall! ）呼吁的是政治的、军事的、经济的、人道的多重命题。观赏过电影《间谍桥》的读者，对于凛冽的冬天都不陌生，更加刺骨的是那一道墙所隔开的世界。1980年代，在美国雷根总统和英国佘契尔夫人联手打造的新自由主义全球架构中，那堵167.8公里的墙就显得特别格格不入。约两年半后，这堵墙跨了，苏联也瓦解了，世界头也不回地奔向了接下去的三十年全球化。柏林墙倒了十年间，网络启动了商用化契机、亚洲经历了金融风暴、社会学家归类的Z时代（Generation Z，指1990年代末至2010年代前出生的人）新人类出现。在非典型政治人物川普出现前，世界各国狂欢沉醉于全球化所许诺的美好未来中。突然之间，美墨边境开始筑起了高墙，川普反雷根三十年前拆墙之道而行，掀起了新保护主义。继任者拜登在2021年在大国博弈中也开始了脱钩的政策走向，其背后是美国智库提出的小院高墙（Small yard, high fence）框架。川普总统吹起了新保护主义的号角，继任的拜登总统在政策上不仅没有回头的迹象，甚至巧妙地运用如《降低通膨法案》（Inflation Reduction Act；IRA）这类法案逼得各国供应链不得不让美国再度伟大。念过国际贸易理论的人都知道，补贴是比关税戕害自由贸易更烈的政策。看来这一波各国纷纷加码的补贴政策，所竖立的已经超越看得见或看不见的墙，所拆毁的已经是自由经济的根基，钟摆不仅摆回1980年代，甚至摆幅已达颠覆1944年布雷敦森林协定（Bretton Woods System）的程度。近年来的G2博弈已延烧到数码货币政策，加密货币最近虽然有如落水狗，但难谓在未来几年中不会改变世界金融、贸易与投资的格局。小院，不会只在美国；高墙亦然。净零永续在欧洲已经滴答滴答预告了碳边境调整机制（Carbon Border Adjustment Mechanism；CBAM）的迫近，未来各国在各种贸易障碍中会运用各种名目将经济活动在地化，因为全球化的课题并非仅仅停留在产业布局与贸易赤字的层面，更涉及选票、也关乎政治。世界贸易组织不意外地将日薄西山，反正WTO的功能距「We Talk Only」也不远了。自由贸易远扬了吗？台商岂是吃素的？植基于经略国际市场的多年经验，未受疫情的影响的布局早已深入各个新市场格局中，例如，台达电在底特律的研发中心有300人的编制，早已默默布局美国的电动车充电桩生态系。但各种策略正在动态对应各种法令环境的巨变。针对四十年来墙的变迁，谨提出二个巨变中的智能对案刍议：对案一：加速工业4.0的进程。分散式在地化的产业链相较于前一代集中式全球化的产业链一定有得有失，但唯一不变的重点就是如何将IT与OT进一步融合！智能制造在各种智能应用中堪称是最缓慢的一个区块，好不容易建置个关灯工厂或有个入列「灯塔工厂」的消息，总是被大肆宣扬，但那只是一个里程碑，并非终点。对案二：统筹全球在地化布局。全球在地化要兼具弹性（或更夯的韧性）供应体系，同时保有成本优势，并非一件易事。台商若欲延续制造优势，是必须要强化IT（在线、虚拟、软件）的优势，以全球化战情室连结各地流程与循环，异质数据库的数据交换将是管理决策的致胜关键。从数据库着手，导入智能决策工具，才能兼得全球化与在地化的优势，方能成为下一代的霸主。《新闻小辞典》布雷敦森林协定（Bretton Woods System）：第二次世界大战后以美元为中心的国际货币体系协定。 

三、关于负极材料，锂离子电池的负极材料是石墨，钠离子由于尺寸大，无法嵌入石墨中，如果要用石墨则必须提高石墨的层间距离，此举显然会增加制造成本，同时降低负极的结构稳定性，而且技术可行性低。钠离子电池最好的负极材料是无定形碳，分为硬碳（难石墨化碳材）和软碳（易石墨化碳材），硬碳被认为是最好的负极材料，其在钠离子电池的单位能量密度比较高，约为200~450 mAh/g，而石墨在锂离子电池的能量密度为375 mAh/g，性能上是可以互相媲美的。惟其价格很高，大约在10万至20万美元/吨之间，这是钠离子电池往后在普及化时需要进行成本优化的一个关键。（请参考表3）表3. 负极材以硬碳为主流(b)石墨：3~7万美元/吨；硬碳：日本进口约20万美元/吨。四，关于钠离子电池的性能，它没有「过放电」的问题，理论上可以放电到0 volts. 而锂离子电池是不能够被完全放电的，如果锂离子完全脱出，那麽负极石墨的层间结构可能会坍塌影响锂离子的二次嵌入。其次是钠离子电池低温性能是远优于锂离子电池，在零下20度依然保持90%以上的供电保持率，在零下40度依然还有70%以上的保持率，在冬天里电动车的无法续航问题将不复见。五、钠离子与锂离子电池的「电解液」相同，都是采用碳酸酯类的有机溶剂，但是「电解质」的选择就有所区别，钠离子电池同样也可以采用类似于锂离子电池的六氟磷酸锂，采用六氟磷酸钠。目前产业都在推行电解质的无氟化，钠离子电池可以采用成本更低的高氯酸钠。氯酸钠也一直是被视为钠锂离子电池的标准盐且非常的便宜，对于大规模储能的应用来说的是非常合适的。但是因为高氯酸盐是强氧化剂，溶于有机物质会产生强烈的化学反应，所以无论是高氯酸钠还是高氯酸锂都还没有真正成为电解质的首选。六、前面我们提及钠离子电池的电导率更高，扩散能力更强，此即意味着他的倍率性能越好（C-rate），现在的钠离子电池至少具备3C的充放电倍率，功率输出会更强，大功率快充速度也会更快。但能量密度是比较关键的因素，如果能量密度也低的话，为了实现同样的续航力，可能要多增加几个模块。钠是周期表第11号元素，原子量是22.9g/mole，它在氧化还原反应中只能携带一个电荷，与锂元素为6.9g/mole的原子量携带一个电荷相比显然不占优势。从实际产品来看到钠离子电池目前能量密度普遍在100~150Wh/kg左右，锂离子电池为120~180Wh/kg，彼此间还是有差距的。但是随着对于正极材料的开发，钠离子电池能量密度们也会持续提升，如果能够做到跟磷酸铁锂一个水准，应该就具备了独立驱动电动车的资格。七、未来的策略是要把钠离子电池与锂离子电池整合起来，组成一个混合电池来间接降锂离子电池的成本，在可见的一段时间内，大家应该还是不放心纯粹使用钠离子电池来驱动车辆的。再考虑安全性能这一点，钠离子电池遭遇短路时瞬间发热量比锂离子要小温升较慢，因此相对安全一点。此外，钠锂离子产生枝晶的概率相对较低，所以能进一步增强安全性，但是负极上被还原出来的金属钠如果遇水的话也会引起起火爆炸，所以它只是相对安全一些。整体来说钠锂子电池在正负极材料电解液的研究上，还有很多的节点需要进行优化，当然这个难度主要体现在动力电池的运用上。如果是大规模储能系统的话，成本是第一要素，此时他它的竞争对手是铅酸电池而不是锂离子电池，笔者的结论是比较保守的，我不认为钠离子电池能够取代锂离子电池，与锂离子电池的搭配使用来降低整个电池组的成本反而较为可行。（图2）图-2. 钠电池未来应用场景，取代铅酸电池后续切入储能与低速轻型电动车市场一个重要观点是：动力电池之间竞争的核心一定是性能而不是成本，一定是先有性能再降低成本，而不是先降低成本再来提高性能。 如果仅仅为了成本而放弃性能，这就有点本末倒置了。本文参考Youtube「大刘科普」数据，并感谢林琮佑先生提供第四届产业论坛电「池技术发展与布局」相关数据供参考。以下提供钠离子产业链及上下游供应链(a)，供参考。  

计算机能变得很好用，编译器（Compiler）及操作系统（Operating System）的发展功不可没。操作系统管理计算机或移动设备的软件和硬件功能，让所有应用和程序能顺畅运行。桌面运算装置最常用的操作系统包括微软（Microsoft） Windows及苹果（Apple） macOS。这些操作系统的功能复杂，很多原理归功于1960年代电脑科学家的努力。1965年时，贝尔实验室（Bell Labs） 、奇异电子（General Electric）和麻省理工学院（MIT）合作建立一套多使用者（Multi-user）、多工（Multi-processor）、多层次（Multi-level）的操作系统，称为MULTICS， 主要贡献者是「分时处理操作系统」之父柯巴托（Fernando José "Corby" Corbató, 1926~2019）。因计划的工作进度延迟严重，MULTICS在1969年终止。当时参与计划的汤普森（Ken Thompson） 在MULTICS写了一款电动游戏程序「星际旅行」（Space Travel）。在MULTICS打烊后，为了能继续玩这个游戏，汤普森找来瑞奇（Dennis MacAlistair Ritchie, 1941~2011），发展出一套更有效率的操作系统，称为Unix。这套操作系统后来成为主流，广泛的被各种电脑采用。在Thompson 及 Ritchie获得图灵奖（Turing Award）的次年（1984年），贝尔实验室的技术期刊《AT&T Bell Laboratories Technical Journal》编辑一期特刊，专门讨论UNIX系统。1984年这一期特刊，具有纪念性，成为我的珍藏版。为此特刊撰文的作者都赫赫有名。当中写Preface的 Robert L. Martin 是我在Bellcore时的大老板，而Robert H. Morris则为现任IBM的全球服务副总裁，他于2010年来台湾，颁发IBM Faculty Award 给我。近年来，超级电脑业者打破「高速计算」必须透过一部高速运转的超级电脑来执行计算工作的思维，而操作系统更加重要。2008年4月克雷公司（Cray Inc）开始与英特尔技（Intel）术合作，用Xeon处理器及刀锋系统设计来打造超级电脑，称为Cray CX1。这种蜕变的高速计算，称为「高端计算」(High-end Computing)。以多部CPU进行高端计算，原理是平行理论（Concurrency Theory），早期的主要贡献者是米尔纳（Arthur John Robin Gorell Milner, 1934~2010）。我于2014～2016年间在科技部督导超级电脑的建置，了解其技术的复杂度，更能体会过去计算机先驱者的贡献。 

2022年12月上旬多则报导宁德时代拟于2023年量产钠离子电池，似乎其效能已可与锂离子电池并驾齐驱，又颇具价格竞争力，钠离子电池会不会取代锂离子电池统治电动车市场，市场是否要变天了？以下我们来深入了解钠电池的各项指标。国内企业如宁德时代，国轩高科、忆纬锂能、比亚迪等都在研究钠离子电池；甚至已有几家企业准备量产，笔者觉得即使真的那麽快能够装上电动汽车，但要能独立驱动电动车还是有一段距离，那为什麽钠电池会突然这麽火红呢？钠离子电池火红的原因有三：电池级的碳酸锂价格持续高涨，且价格掌握在产出国手中，国内70%以上的锂依赖进口，因此有必要寻求一个触手可及且平价替代产品。钠锂子电池与锂离子电池基本原理上可以说是相当雷同，现有的锂离子电池技术体系绝大部分是可以平移到钠锂子电池的，比起开发一个全新的电池，其成本更低耗时更短。目前锂电池的安全性及部分缺点，似乎可经由钠锂子电池来彻底规避或克服，综合考量其技术可行性与成本差异，与其死守锂离子电池，不如换条途径。锂离子与钠离子电池可以说是一对孪生兄弟（请参考钠电池工作示意图），都是靠金属离子在正负极之间来回穿梭，早在70年代的两种电池就同步被发明出来，但是在后期发展过程中钠锂子电池没有找到合适的负极材料，但锂离子电池的正负极材料、隔离膜、电解液等方面均获得了技术突破，并在1991年被Sony商业化了，至今锂离子电池已经进入量产阶段，加工，生产，封装技术都比较成熟煞。然而，把锂离子换成钠离子就同样可以量産了吗？是可以，但是这样生产出来的电池是无法单独用来驱动电动车的。钠锂子电池能否取代锂离子电池？我们由七个方向进行探讨：一、钠离子的绝对优势就是成本。正极的原材料碳酸锂近日价格是57万美元/吨，而碳酸钠的价格不到3千美元/吨，而且钠盐有着更出色的电导率，所以降低电解液的浓度时也降低了成本。同时钠离子电池的正负极都可以使用铝，成本可再压低。如果钠离子电池能够做到跟锂离子电池相同的效能，电动车的价格应该可以降低50%。二、钠离子电池并非单纯的替换一个锂离子即可，在正负极材料有相当大的改变；与锂离子电池正极材料类似，有3类：第1类是「层状过渡金属氧化物」（layered transition metal oxide），如锂离子电池中某某酸锂（镍/钴/锰/酸锂）等，钠离子电池对应的是某某酸钠，所使用的过渡元素包括锰/镍/铬/铁/钛/钒等。但是与钴酸锂并不一样，钠离子的单层金属氧化钠并不稳定，所以必须要掺杂其他金属，形成多元材料才能更加稳定，譬如英国有家公司采用锰/镍/钛/镁四元层状结构，能量密度达到160Wh/kg；又譬如国内某家公司采用的是铜/铁/锰三元方案，能量密度可以做到135Wh/kg。第2类正极材料为「普鲁士类化合物」即为过渡金属六氰基铁酸盐，化学式如下NaxMa[Mb(CN)6]，Ma={Fe, Mn, Ni}，Mb={Fe, Mn}，这种材料的结构开放性比较好，更加有利于钠离子的嵌入与脱出，但是由于一些副作用其稳定性和循环效能还是需要再改善。宁德时代对这种材料深入研究，经过测试新研发的材料其电池能量密度可达到160Kw/kg。第3类是「阴离子化合物」NaxMy[(XOm)n-]z，M为多价态的金属离子如铁/钒等，X为磷/硫等元素。这种材料呈现出3D网状结构，工作电压高循环效能较好，但是能量密度比较低。以上三种正极材料各有优劣，而且都有厂家在研究，最终哪种会形成主流目前还不得而知。表2. 正极材料三条路线各有千秋，层状氧化物有望率先应用（文长待续）

台积亚利桑纳州厂（Arizona）的「首批机台设备到厂」（First tool-in）典礼成为产业新闻焦点，评论却多持负面，颇多认为是台湾核心竞争力的外移。

福特汽车(Ford)CEOJim Farley于11月15日发表一段铿锵有力的谈话，展现福特欲引领另一次工业革命的企图心：

美国一家颇具规模，使用成熟制程的IC设计公司，不久前将原本在国内生产的芯片，转移到台湾及韩国的晶圆代工厂；但是转移到台厂，并非是在台湾的工厂生产，而是转移到台厂位于新加坡的晶圆厂。

对半导体产业而言，COO/CPW是一个很重要的课题。