工研院產(chǎn)業(yè)趨勢與經(jīng)濟(jì)研究中心(IEK)統(tǒng)計(jì),2017年中國臺灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值達(dá)新臺幣2.46兆,,全球排名第三,,在專業(yè)晶圓代工制造領(lǐng)域更長期獨(dú)占鰲頭。這些傲人的成果,,始于40多年前,,由政府與工研院共同推動的「集成電路計(jì)劃」,不僅將集成電路技術(shù)引進(jìn)中國臺灣,,也翻轉(zhuǎn)了中國臺灣的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),。
▲工研院超大型集成電路(VLSI)廠房,于1987年公開招標(biāo)租予臺積電,,是臺積電發(fā)展最初的起點(diǎn),。
2018年是集成電路(Integrated Circuit;IC)發(fā)明60周年,,走過一甲子,,IC驅(qū)動了世界快速演進(jìn),包括電腦,、通訊、家電,、汽車等3C產(chǎn)品都少不了它,。隨著集成電路產(chǎn)業(yè)不斷制造出更強(qiáng)、更快,、更小的晶片,,它實(shí)現(xiàn)了無處不在的運(yùn)算,在可預(yù)見的未來,,汽車自動駕駛不再只是科幻想像,,而智慧家庭,、智慧廠辦、智慧交通,、智慧城市的夢想實(shí)現(xiàn)不再遙不可及,。
集成電路產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)科技不斷創(chuàng)新,中國臺灣身為半導(dǎo)體設(shè)計(jì)與制造的重鎮(zhèn),,不僅上,、中、下游產(chǎn)業(yè)鏈整合完整,,更首創(chuàng)專業(yè)分工模式,,打造出晶圓、IC封測代工業(yè),,以打群架,、技術(shù)領(lǐng)先的模式,帶動全世界集成電路產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,。
一場始于豆?jié){店的產(chǎn)業(yè)革命
而如此輝煌的成績,,則要從44年前一場豆?jié){店的早餐會報(bào)開始說起。
時光回到1974年,,當(dāng)時中國臺灣以勞力密集的輕工業(yè),、加工出口業(yè)為主,面臨產(chǎn)業(yè)已發(fā)展成熟,,且第三世界國家崛起,,擁有大量低廉勞力,中國臺灣面臨尋找下一世代接棒產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)捩點(diǎn),。
2月,,在臺北市南陽街小欣欣豆?jié){店中,聚集了當(dāng)時中國臺灣政治財(cái)經(jīng)界重量級人物,,包括行政院長費(fèi)驊,、經(jīng)濟(jì)部長孫運(yùn)璿、電信總局局長方賢齊,、交通部長高玉樹,、工研院院長王兆振、電信研究所所長康寶煌,,以及力主中國臺灣發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的美國無線電公司(Radio Corporation of America,;RCA)研究室主任潘文淵。
他們一邊吃早餐一邊進(jìn)行早餐會報(bào),,在討論之中決定以集成電路技術(shù)作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)圖,,勾勒出中國臺灣未來轉(zhuǎn)型高科技產(chǎn)業(yè)的愿景,并決定以最有效率的方式自美國尋求合作伙伴,引進(jìn)集成電路研發(fā),、制造,、封測等技術(shù),以爭取時效,。
政府主導(dǎo) 自美國引進(jìn)集成電路技術(shù)
1974年7月,,潘文淵專程回臺,在圓山飯店閉關(guān)一周撰寫「集成電路計(jì)劃草案」,,寫完后于第一時間送達(dá)經(jīng)濟(jì)部,,孫運(yùn)璿隨即召開專案會議,并在8月17日正式核定該計(jì)劃,。
隨后潘文淵在美國召集海外學(xué)人組成電子技術(shù)顧問委員會(Technical Advisory Committee,;TAC),并遴選RCA公司作為技術(shù)轉(zhuǎn)移的合作伙伴,,選定引進(jìn)集成電路中的「互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體」(Complementary Metal -Oxide-Semiconductor,;CMOS)技術(shù),同時在工研院成立電子工業(yè)研究發(fā)展中心(后擴(kuò)大為電子工業(yè)研究所),,作為發(fā)展「集成電路計(jì)劃」的執(zhí)行單位,。
工研院看好當(dāng)時民生消費(fèi)及通訊等產(chǎn)品在未來的發(fā)展趨勢,選定以電子表作為驗(yàn)證技術(shù)成果的載具,,「但我們所有投入的專家,、學(xué)者、人才,、主政者都不只是將這個計(jì)劃當(dāng)作科專計(jì)劃,,做出電子表就結(jié)案,而是一開始就規(guī)劃完完整整地將集成電路技術(shù)引進(jìn),,讓中國臺灣日后能擁有自主研發(fā)與生產(chǎn)的能力,!」當(dāng)時擔(dān)任計(jì)劃主持人、工研院電子工業(yè)研究發(fā)展中心主任的胡定華,,一語道出所有加入計(jì)劃的參與者,,積極投入擘劃未來遠(yuǎn)景的雄心壯志,希望打造以集成電路為基礎(chǔ)的資訊電子產(chǎn)業(yè),,燃亮中國臺灣產(chǎn)業(yè)的革命之火,。
RCA技轉(zhuǎn)計(jì)劃 培訓(xùn)中國臺灣半導(dǎo)體人才
計(jì)劃擬定后,團(tuán)隊(duì)即刻開始招兵買馬,,當(dāng)時在美國普林斯頓大學(xué)攻讀博士畢業(yè)的史欽泰,、楊丁元、章青駒等人,,放棄在美國工作的機(jī)會,,回國加入工研院,,投身集成電路計(jì)劃的引進(jìn),,并分成設(shè)計(jì),、制造、測試,、設(shè)備4組,,由他們擔(dān)任赴美國RCA公司取經(jīng)團(tuán)的領(lǐng)隊(duì)。
1976年4月,,經(jīng)過招募培訓(xùn)的19人團(tuán)隊(duì),,懷著興奮、緊張,,以及期待的心情,,出發(fā)前往美國。當(dāng)年那群30歲上下的年輕小伙子,,不負(fù)所望地將集成電路技術(shù)成功帶回中國臺灣,,如今,他們皆成為中國臺灣電子科技業(yè)中重量級人物,,各自擁有一片天,,持續(xù)為中國臺灣經(jīng)濟(jì)打拼。
現(xiàn)任臺積電副董事長的曾繁城,,為當(dāng)初第一批赴美的19人團(tuán)隊(duì)之一,,他回憶道,「當(dāng)時我們很都年輕,,懷抱著無比的熱情,,想要把中國臺灣的集成電路技術(shù)做起來?!故窔J泰亦相當(dāng)肯定RCA技轉(zhuǎn)計(jì)劃的成果,,他表示,「RCA技轉(zhuǎn)計(jì)劃為中國臺灣建立自行研發(fā)技術(shù)的信心,?!褂袆e于過往中國臺灣產(chǎn)業(yè)以制造加工業(yè)為主,RCA計(jì)劃的成功,,讓社會及國人發(fā)現(xiàn),,中國臺灣有能力自行研發(fā)技術(shù),進(jìn)而堅(jiān)定轉(zhuǎn)往高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標(biāo),。
催生聯(lián)電與臺積電 晶圓代工獨(dú)步全球
1977年10月,,工研院打造的全中國臺灣首座集成電路示范工廠正式落成啟用,當(dāng)初赴美受訓(xùn)的人才返國投入生產(chǎn)研發(fā),。示范工廠采用7.5微米制程,,產(chǎn)品良率在營運(yùn)的第6個月已經(jīng)高達(dá)7成,遠(yuǎn)高于技術(shù)轉(zhuǎn)移母廠RCA公司的5成,技術(shù)成效超乎預(yù)期,,甚至讓中國臺灣躍升成為全球第三大電子表輸出國,。
由于示范工廠營運(yùn)成效良好,為將技術(shù)落實(shí)產(chǎn)業(yè)化,,決定在1980年以衍生公司的方式,,設(shè)立中國臺灣第一間半導(dǎo)體制造公司聯(lián)華電子,并移轉(zhuǎn)4吋晶圓技術(shù)以及研發(fā)團(tuán)隊(duì),,轉(zhuǎn)任聯(lián)電研發(fā)制造,,其中包括后來擔(dān)任聯(lián)電董事長的曹興誠。
「集成電路計(jì)劃」10年后,,美,、日、韓均已看出集成電路對國家發(fā)展的影響重大,,無不積極投入,,國際間興起技術(shù)保護(hù)主義,讓中國臺灣很難再自海外技轉(zhuǎn),。
1984年工研院接下「超大型集成電路(VLSI)計(jì)劃」,,自行投入研發(fā),隔年即邀來曾任美商德州儀器全球副總裁的張忠謀,,擔(dān)任工研院院長,。中國臺灣第一座6吋集成電路實(shí)驗(yàn)工廠于1986年正式完工,為發(fā)揮實(shí)驗(yàn)工廠的經(jīng)濟(jì)效益,,在張忠謀的建議與當(dāng)時政務(wù)委員李國鼎的支持下,,1987年衍生成立中國臺灣集成電路制造公司,將VLSI計(jì)劃的設(shè)備與人才移轉(zhuǎn)給臺積電,,并首創(chuàng)專業(yè)晶圓代工模式,,充分發(fā)揮中國臺灣在制造方面的優(yōu)勢。
臺積電很快發(fā)展成為全球舉足輕重的晶圓代工廠,,并大幅改變產(chǎn)業(yè)生態(tài),,逐步走向垂直分工模式。有別于早期半導(dǎo)體公司以IDM廠居多,,自行包辦從IC設(shè)計(jì)到產(chǎn)品制造的所有程序,,晶圓代工模式成功后,設(shè)計(jì)公司只要專注做好產(chǎn)品設(shè)計(jì),,再委托代工量產(chǎn)即可,,不必投資設(shè)立花費(fèi)甚巨的晶圓廠。
1990年代開始,,中國臺灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈逐漸完備,,在各領(lǐng)域的代表性公司除臺積電,、聯(lián)電之外,還包括日月光控股(合并矽品),、聯(lián)發(fā)科,、群聯(lián)、穩(wěn)懋,、旺宏、華亞科,、南亞科等,,攜手為中國臺灣締造出傲人的兆元產(chǎn)值。
此外,,隨著個人電腦快速成長,,負(fù)責(zé)資料處理及運(yùn)算的「動態(tài)隨機(jī)存取記憶體」(DRAM)需求大增,政府因此在1990年委托工研院執(zhí)行「次微米計(jì)劃」,,延攬當(dāng)時在美國貝爾實(shí)驗(yàn)室任職的盧志遠(yuǎn),,擔(dān)任計(jì)劃主持人,負(fù)責(zé)研發(fā)DRAM制造技術(shù),,以4年半的時間發(fā)展出8吋晶圓0.5微米的制程技術(shù),,讓中國臺灣躋身世界半導(dǎo)體技術(shù)的領(lǐng)先群。
垂直分工特色 展望下一波發(fā)展
中國臺灣發(fā)展集成電路技術(shù)以來,,垂直分工與產(chǎn)業(yè)群聚的特色,,使得中國臺灣擁有彈性高、速度快,、客制化服務(wù),、低成本的特色,且以晶圓代工為主的模式與全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不同,,這也是中國臺灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)獨(dú)有的競爭優(yōu)勢,。 2017年中國臺灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)值結(jié)構(gòu)中,晶圓代工占49%,、IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)占25.1%,、IC封裝測試產(chǎn)業(yè)占19.4%、記憶體產(chǎn)業(yè)占6.5%,,總產(chǎn)值達(dá)810億美元,,僅次于美國、韓國,,全球排名第三,。其中中國臺灣又以晶圓代工領(lǐng)域的市占率最高,全球排名第一,,占7成以上,,產(chǎn)值達(dá)397億美元,,成就傲人。
目前半導(dǎo)體制程已進(jìn)入5奈米的競賽,,除了持續(xù)追求制程微縮之外,,亦同步往高度異質(zhì)整合晶片發(fā)展。新材料的探索也已展開,,如量子運(yùn)算所需的超導(dǎo)體,、奈米碳材等材料,借此突破現(xiàn)今矽材料的極限,。
工研院IEK研究經(jīng)理彭茂榮認(rèn)為,,在智慧物聯(lián)網(wǎng)趨勢的帶動下,中國臺灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在以下領(lǐng)域較有發(fā)展機(jī)會:人工智慧,、5G無線通訊,、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0╱智慧機(jī)械,、車聯(lián)網(wǎng)╱自駕車,、擴(kuò)增╱虛擬實(shí)境(AR╱VR)、高效能運(yùn)算晶片(HPC),、軟體及網(wǎng)路服務(wù),。其中,智慧物聯(lián)(AIoT)應(yīng)用多元,,制程上不需使用到最尖端前瞻的技術(shù),,可能只要90奈米,甚至微奈米等級就可以拓展新應(yīng)用,,成本與門檻不若其他應(yīng)用高,,將刺激中國臺灣小型IC設(shè)計(jì)公司崛起,以創(chuàng)新應(yīng)用服務(wù)取勝,,驅(qū)動產(chǎn)業(yè)多元化發(fā)展,,創(chuàng)造新一波榮景。
他表示,,中國臺灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)猶如國家經(jīng)濟(jì)象征,,隨著資訊電腦、智慧手機(jī)與連網(wǎng)裝置市場起飛,,帶動產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,,未來除將持續(xù)耕耘既有3C電子市場之外,在政府「5+2產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新計(jì)劃」,,及智慧物聯(lián)的創(chuàng)新應(yīng)用帶動下,,預(yù)計(jì)到2025年,中國臺灣半導(dǎo)體產(chǎn)值可達(dá)到4兆元新臺幣的里程碑,。
展望未來,,中國臺灣已具備科技矽島的基礎(chǔ)優(yōu)勢,,而亞洲是未來全球最重要的市場,中國臺灣地處關(guān)鍵位置,,應(yīng)杠桿既有半導(dǎo)體的優(yōu)勢,,進(jìn)一步打造滿足以人為本的需求,發(fā)展具有文化底蘊(yùn)的科技應(yīng)用「創(chuàng)新生態(tài)島」,,在智慧物聯(lián)的時代下,,科技會更貼近人們的生活型態(tài)和消費(fèi)者需求,并作為創(chuàng)新的示范場域,,達(dá)到讓人才聚集,、產(chǎn)業(yè)群聚、資金多元,、不斷創(chuàng)新的愿景。
1974年,,潘文淵博士在美國積極規(guī)劃集成電路技術(shù),,并召集當(dāng)時美國IC界有名的華人專家成立「電子技術(shù)咨詢委員會」,由潘文淵擔(dān)任主任委員,,以做為中國臺灣技術(shù),、工業(yè)發(fā)展上的咨詢機(jī)構(gòu)。前排左起凌宏璋,、葛文勛,、趙曾玨、羅念,、胡定華,,后排左起厲鼎毅、史欽泰,、李天培,、楊丁元、潘文淵,。
1976年,,工研院派員赴美國RCA訓(xùn)練。與RCA公關(guān)主任合影,,左起曹興誠,、倪其良、曾繁城,、戴寶通,、劉英達(dá)、陳碧灣,、史欽泰,。
1978年,,工研院第一批商用IC出貨,開啟中國臺灣制造集成電路產(chǎn)品的發(fā)展,。此為使用工研院集成電路示范工廠所制造IC的電子表,。
1984年,工研院超大型集成電路實(shí)驗(yàn)工廠開工典禮,。圖左至右為章青駒,、史欽泰、潘文淵,、胡定華,、曾繁城。