工研院產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)與經(jīng)濟(jì)研究中心(IEK)統(tǒng)計(jì),,2017年中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值達(dá)新臺(tái)幣2.46兆,全球排名第三,,在專(zhuān)業(yè)晶圓代工制造領(lǐng)域更長(zhǎng)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(dòng)的「集成電路計(jì)劃」,,不僅將集成電路技術(shù)引進(jìn)中國(guó)臺(tái)灣,也翻轉(zhuǎn)了中國(guó)臺(tái)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(chǎng)房,,于1987年公開(kāi)招標(biāo)租予臺(tái)積電,是臺(tái)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(guò)一甲子,,IC驅(qū)動(dòng)了世界快速演進(jìn),,包括電腦、通訊,、家電,、汽車(chē)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(wú)處不在的運(yùn)算,,在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái),,汽車(chē)自動(dòng)駕駛不再只是科幻想像,而智慧家庭,、智慧廠(chǎng)辦,、智慧交通、智慧城市的夢(mèng)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(guó)臺(tái)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(zhuān)業(yè)分工模式,打造出晶圓,、IC封測(cè)代工業(yè),,以打群架、技術(shù)領(lǐng)先的模式,,帶動(dòng)全世界集成電路產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,。
一場(chǎng)始于豆?jié){店的產(chǎn)業(yè)革命
而如此輝煌的成績(jī),則要從44年前一場(chǎng)豆?jié){店的早餐會(huì)報(bào)開(kāi)始說(shuō)起,。
時(shí)光回到1974年,,當(dāng)時(shí)中國(guó)臺(tái)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(guó)家崛起,,擁有大量低廉勞力,,中國(guó)臺(tái)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(tái)北市南陽(yáng)街小欣欣豆?jié){店中,,聚集了當(dāng)時(shí)中國(guó)臺(tái)灣政治財(cái)經(jīng)界重量級(jí)人物,包括行政院長(zhǎng)費(fèi)驊,、經(jīng)濟(jì)部長(zhǎng)孫運(yùn)璿,、電信總局局長(zhǎng)方賢齊、交通部長(zhǎng)高玉樹(shù),、工研院院長(zhǎng)王兆振,、電信研究所所長(zhǎng)康寶煌,以及力主中國(guó)臺(tái)灣發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的美國(guó)無(wú)線(xiàn)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(huì)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(guó)臺(tái)灣未來(lái)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(guó)尋求合作伙伴,引進(jìn)集成電路研發(fā),、制造,、封測(cè)等技術(shù),以爭(zhēng)取時(shí)效,。
政府主導(dǎo) 自美國(guó)引進(jìn)集成電路技術(shù)
1974年7月,,潘文淵專(zhuān)程回臺(tái),在圓山飯店閉關(guān)一周撰寫(xiě)「集成電路計(jì)劃草案」,,寫(xiě)完后于第一時(shí)間送達(dá)經(jīng)濟(jì)部,,孫運(yùn)璿隨即召開(kāi)專(zhuān)案會(huì)議,,并在8月17日正式核定該計(jì)劃。
隨后潘文淵在美國(guó)召集海外學(xué)人組成電子技術(shù)顧問(wèn)委員會(huì)(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(shí)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(shí)民生消費(fèi)及通訊等產(chǎn)品在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),,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(zhuān)家,、學(xué)者,、人才、主政者都不只是將這個(gè)計(jì)劃當(dāng)作科專(zhuān)計(jì)劃,,做出電子表就結(jié)案,,而是一開(kāi)始就規(guī)劃完完整整地將集成電路技術(shù)引進(jìn),讓中國(guó)臺(tái)灣日后能擁有自主研發(fā)與生產(chǎn)的能力,!」當(dāng)時(shí)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(yǔ)道出所有加入計(jì)劃的參與者,,積極投入擘劃未來(lái)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(guó)臺(tái)灣產(chǎn)業(yè)的革命之火,。
RCA技轉(zhuǎn)計(jì)劃 培訓(xùn)中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體人才
計(jì)劃擬定后,,團(tuán)隊(duì)即刻開(kāi)始招兵買(mǎi)馬,當(dāng)時(shí)在美國(guó)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(guó)工作的機(jī)會(huì),,回國(guó)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(cè)試、設(shè)備4組,,由他們擔(dān)任赴美國(guó)RCA公司取經(jīng)團(tuán)的領(lǐng)隊(duì),。
1976年4月,經(jīng)過(guò)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(guó),。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(guó)臺(tái)灣,如今,,他們皆成為中國(guó)臺(tái)灣電子科技業(yè)中重量級(jí)人物,,各自擁有一片天,持續(xù)為中國(guó)臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)打拼,。
現(xiàn)任臺(tái)積電副董事長(zhǎng)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(shí)我們很都年輕,,懷抱著無(wú)比的熱情,想要把中國(guó)臺(tái)灣的集成電路技術(shù)做起來(lái),?!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(guó)臺(tái)灣建立自行研發(fā)技術(shù)的信心?!褂袆e于過(guò)往中國(guó)臺(tái)灣產(chǎn)業(yè)以制造加工業(yè)為主,,RCA計(jì)劃的成功,讓社會(huì)及國(guó)人發(fā)現(xiàn),,中國(guó)臺(tái)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(tái)積電 晶圓代工獨(dú)步全球
1977年10月,,工研院打造的全中國(guó)臺(tái)灣首座集成電路示范工廠(chǎng)正式落成啟用,,當(dāng)初赴美受訓(xùn)的人才返國(guó)投入生產(chǎn)研發(fā)。示范工廠(chǎng)采用7.5微米制程,,產(chǎn)品良率在營(yíng)運(yùn)的第6個(gè)月已經(jīng)高達(dá)7成,,遠(yuǎn)高于技術(shù)轉(zhuǎn)移母廠(chǎng)RCA公司的5成,技術(shù)成效超乎預(yù)期,,甚至讓中國(guó)臺(tái)灣躍升成為全球第三大電子表輸出國(guó),。
由于示范工廠(chǎng)營(yíng)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(guó)臺(tái)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(lái)?yè)?dān)任聯(lián)電董事長(zhǎng)的曹興誠(chéng),。
「集成電路計(jì)劃」10年后,美,、日,、韓均已看出集成電路對(duì)國(guó)家發(fā)展的影響重大,無(wú)不積極投入,,國(guó)際間興起技術(shù)保護(hù)主義,,讓中國(guó)臺(tái)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(lái)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(zhǎng),。中國(guó)臺(tái)灣第一座6吋集成電路實(shí)驗(yàn)工廠(chǎng)于1986年正式完工,,為發(fā)揮實(shí)驗(yàn)工廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益,在張忠謀的建議與當(dāng)時(shí)政務(wù)委員李國(guó)鼎的支持下,,1987年衍生成立中國(guó)臺(tái)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(tái)積電,并首創(chuàng)專(zhuān)業(yè)晶圓代工模式,,充分發(fā)揮中國(guó)臺(tái)灣在制造方面的優(yōu)勢(shì),。
臺(tái)積電很快發(fā)展成為全球舉足輕重的晶圓代工廠(chǎng),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(chǎng)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(zhuān)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(chǎng),。
1990年代開(kāi)始,中國(guó)臺(tái)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(tái)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(guó)臺(tái)灣締造出傲人的兆元產(chǎn)值,。
此外,,隨著個(gè)人電腦快速成長(zhǎng),負(fù)責(zé)資料處理及運(yùn)算的「動(dòng)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(shí)在美國(guó)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(shí)間發(fā)展出8吋晶圓0.5微米的制程技術(shù),讓中國(guó)臺(tái)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(guó)臺(tái)灣發(fā)展集成電路技術(shù)以來(lái),,垂直分工與產(chǎn)業(yè)群聚的特色,使得中國(guó)臺(tái)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(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)獨(dú)有的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 2017年中國(guó)臺(tái)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(cè)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(guó),、韓國(guó),全球排名第三,。其中中國(guó)臺(tái)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(jìng)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(kāi),,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(shì)的帶動(dòng)下,,中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在以下領(lǐng)域較有發(fā)展機(jī)會(huì):人工智慧、5G無(wú)線(xiàn)通訊,、物聯(lián)網(wǎng),、工業(yè)4.0╱智慧機(jī)械、車(chē)聯(lián)網(wǎng)╱自駕車(chē),、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(jí)就可以拓展新應(yīng)用,成本與門(mén)檻不若其他應(yīng)用高,,將刺激中國(guó)臺(tái)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(dòng)產(chǎn)業(yè)多元化發(fā)展,,創(chuàng)造新一波榮景,。
他表示,中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)猶如國(guó)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(chǎng)起飛,帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,,未來(lái)除將持續(xù)耕耘既有3C電子市場(chǎng)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(dòng)下,,預(yù)計(jì)到2025年,,中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)值可達(dá)到4兆元新臺(tái)幣的里程碑。
展望未來(lái),,中國(guó)臺(tái)灣已具備科技矽島的基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì),,而亞洲是未來(lái)全球最重要的市場(chǎng),中國(guó)臺(tái)灣地處關(guān)鍵位置,,應(yīng)杠桿既有半導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì),,進(jìn)一步打造滿(mǎn)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(shí)代下,,科技會(huì)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(chǎng)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(guó)積極規(guī)劃集成電路技術(shù),并召集當(dāng)時(shí)美國(guó)IC界有名的華人專(zhuān)家成立「電子技術(shù)咨詢(xún)委員會(huì)」,,由潘文淵擔(dān)任主任委員,,以做為中國(guó)臺(tái)灣技術(shù)、工業(yè)發(fā)展上的咨詢(xún)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(guó)RCA訓(xùn)練,。與RCA公關(guān)主任合影,,左起曹興誠(chéng)、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(kāi)啟中國(guó)臺(tái)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(chǎng)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(chǎng)開(kāi)工典禮,。圖左至右為章青駒,、史欽泰,、潘文淵、胡定華,、曾繁城,。