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半導體最精采的時代

楊方儒
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楊方儒

2006-01-05

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半導體最精采的時代
 

本文出自 2006 / 1月號雜誌 窮人商機崛起

「現在,是最精彩的時代,」台灣半導體之父施敏,開懷暢談未來半導體產業的發展情勢,笑著直說:「摩爾定律(Moore’’’’s Law)至少再運行二十年,絕對沒有問題。」

「我們實在看不到任何悲觀的理由,」浸淫美國IC設計產業三十年的橡子園創投合夥人臧大化強調,行動通訊、數位娛樂紅透半邊天,IC設計仍然是王道。

「如果用1塊錢來比喻PC晶片的市場產值,行動通訊就是10元,消費性電子則是100元,」矽谷的IC設計教父、富迪科技(ForteMedia)董事長黃炎松則簡單比喻,十倍、百倍的市場成長空間,將帶領半導體產業進入下一波飛黃騰達的世代。

PC已矣,無線通訊、數位娛樂龐大的消費性市場,正昂首大步邁進。

手機心臟,兵家必爭

手機功能愈來愈強,促使晶片尺寸、功能一再升級。以躍升主流的3G手機來說,不僅要求外型輕薄短小,更積極整合多元影音、運算功能,促使手機的「心臟」、一顆顆奈米級的微小晶片,不斷進化。

全球IC設計與委外代工協會(FSA)亞太區執行長王智立分析,今年度手機銷售量已達PC的四倍,未來的3G,以及大陸、印度等新興市場有更致命的吸引力,「市場胃納量大,吸引台灣業者紛紛『轉行』。」

「這是兵家必爭之地,每個人的目光都相當一致,」世界第二大IC設計公司、博通(Broadcom)執行長麥格瑞格(Scott McGregor)分析,全球每年新機需求達七億支,帶來200億美元商機,「所以大家都擠了進來。」

廣義來說,可攜式的手持產品(portable device)已成主流。手機將整合數位相機、PDA、MP3、甚至是筆記型電腦等強大功能於一身,成為消費者隨身不可或缺的「唯一」科技產品。

客廳裡,人機同步數位化

去年9月美國《新聞周刊》(Newsweek)以「娛樂大未來」(The Future of Entertainment)做為封面故事,大篇幅報導「人機」娛樂前景。報導中指出,數位娛樂商品大行其道,不僅可攜式的影音產品暢銷,全球一億個家庭的客廳,更將由「類比」(analog),轉換至數位(digital)。

「每個家庭的客廳,都正在進化,」德州儀器亞洲區總裁程天縱強調,包括數位電視、遊戲機、DVD、數位機上盒(Set Top Box)、數位攝錄影機,都是數位家庭(Digital Home)概念下的龐大商機。

根據IDC的研究報告,消費性電子的半導體元件市場,包括類比IC、驅動IC,規模將從2004年的140億美元,擴增到2009年的300億美元,五年將成長一倍以上。

技術趨勢

SoC是競技場主秀

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消費電子市場蓬勃興盛,自然帶動晶片技術持續發展。「低成本、低耗電、高效能」的要求,加上消費性新品愈做愈輕薄,導致系統單晶片(System-on-a-Chip,SoC)躍升為主流技術。

「系統單晶片,就像是一顆綜合維他命,維生素A、B、C、D、E,營養全都包進去了,」思源科技董事長呂茂田巧妙比喻,過去一塊主機板上,要有CPU、繪圖、網路、電源管理、音效等多種複雜晶片,但系統單晶片能夠一顆通吃,擁有所有功能。

因此,系統單晶片不僅體積小、總體耗電低,後端封裝測試成本也少,更重要的是,未來在可攜式消費產品上,將會全面大量運用。

根據迪訊(Dataquest)估計,2005年系統單晶片產值將上看417億美元,占整體半導體產業比重達到21.1%,市場已經在四年間成長超過一倍。呂茂田強調,系統單晶片舞台大,未來將會呈現百家爭鳴的戰局。

製程進入奈米時代

在系統單晶片功能愈來愈多、愈做愈小的前提下,微米製程已漸漸不能滿足產業需求,更先進的奈米尺寸技術,重要性日益凸顯。

前台積電技術長、美國加州大學柏克萊分校電機系教授胡正明指出,IC晶片愈做愈小,使IC設計製程,一再趨於精細與複雜,包括電路設計難度增加、電路規模擴大、產品上市時程不斷縮短等,都是IC設計業者的挑戰。

奈米製程廣泛應用,對半導體產業中游的晶圓代工業者來說,持續出現技術瓶頸,亟待突破。台積電去年即在四十五奈米製程取得關鍵進展,以水為介面,採用浸潤式微影技術(immersion lithography),在聚焦深度(depth of focus)方面,比傳統乾式曝影好一倍,品質良率顯著提升。

「一連串的研發創新,證明奈米技術應用在半導體產業上,未來很有看頭,」工研院副院長、奈米國家型科技計畫總主持人徐爵民分析,台灣奈米產業產值將在2008年達到新台幣3000億目標,「半導體,將成為奈米技術最具榮景的強項。」

記憶體進化,沒有終點

消費性電子商品市場火熱,使各類記憶體的儲存技術一再進化,持續在半導體產業發展擁有重要地位。舉例來說,一上市就造成轟動的iPod Nano, 四十九公克重、八.八公釐厚的「薄片」,擁有「4G」容量,可以放進一千首歌曲,而裡頭的祕密武器就是高容量快閃記憶體(Nand Flash)。

蘋果電腦總裁賈伯斯(Steve Jobs)在發表會上不諱言地說,iPod Nano的推出,就是要取代iPod Mini與iPod Shuffle。「毀滅式創新」策略一出,代表快閃記憶體(Flash Memory)將取代微型硬碟,並與動態隨機存取記憶體(DRAM)爭奪記憶體的老大地位。

「現階段,Flash與DRAM熱戰連連,下一世代的記憶體進化,就更有看頭,」工研院奈米中心主任蘇宗粲強調,消費者對於記憶體的需求,永遠都填不滿。

以工研院來說,目前正與台積電共同開發磁組式隨機存取記憶體(MRAM)規格。

由於MRAM擁有高讀寫速度、高集積度、高耐久性、低耗電與抗輻射線等多項優勢,甚至被半導體業界譽為「夢幻記憶體」,未來預計在可攜式商品上,將會逐步與Flash競爭。

除了與台積電合作緊密外,工研院還主導成立相變化記憶體(Phase Change Memory,PCM)研發聯盟,破天荒與國內四家記憶體大廠力晶、南科、茂德、華邦合作,要手牽著手趕上英特爾、三星、意法半導體的領先群。

在1967年發明「非揮發性記憶體」(Non-Volatile Memory,即包含Flash、MRAM等規格)、至今衍生出全球5000億產值的施敏半開玩笑說,記憶體無所不在,產業一再推陳出新的結果,「最後沒有被數位化的,可能只剩人了。」

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