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盧超群在孤獨研究中尋求卓見 2

文 / 莊素玉    
2000-06-01
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盧超群在孤獨研究中尋求卓見 2
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IC設計的威力好比Internet

Q:既然你認為整個台灣半導體產業在IC設計是最重要的,你可不可以分析一下幾個重要的階段?可不可以談一下台灣在整個半導體產業的角色,以及鈺創扮演的角色?

A:半導體是在一九七○年代到八○年代發達的,這是「技術導向的十年」。八○年到九○年這個階段是「製造導向」。九○年到二○○○年則是「做產品的時代」,因為有晶圓代工廠出現,所以很多人可以用小資本做IC設計而成功大事業。在未來十年將是「應用導向」(application driven)、「系統單晶片」(system-on-a-chip , SOC)驅動產品的時代。

這四個階段,台灣抓到晶圓代工這個機會,是順勢而行。雖然日本投入很多金錢在製造上,但不肯幫人家做代工,因為他的目的是要吃掉全世界所有市場。未來的潮流會開始鼓勵新設計,因為人類真正要半導體是要換到使用權,所以台灣要注意的是,當使用權和代工開始普遍化,再下去就是做附加價值高的,也就是要做系統上需要的產品,讓客戶可以很容易把IC產品擺入系統之內,使系統功能加倍。譬如Palm Pilot等掌上型電腦未來就會配備功能更強大的IC。

IC工業以系統設計為導向的趨勢就像嬰兒一樣,才剛開始,但它能產生的財富和變遷,將遠比過去三十年要大上許多。鈺創在台灣半導體業中是定位於先進IC產品的開發者,未來希望成為這個新世代的領導者。

Q:它會產生什麼樣的財富和變遷?

A:產生的東西就像現在我們看到的Internet威力。目前Internet的軟硬體還沒有充分發揮,如果全部充分運用就更不得了了。未來十年的財富會比過去十年多上很多。

如果以產生的威力來說,就更大了,美國股票成長最大的前十大公司,都是產品公司。其中有一個設計無線電大哥大通訊用的功率放大器公司,因為NOKIA手機裡面大量使用這家公司的電晶體,使得該公司現在的市價達幾億美元,雖然該員工只有兩、三百人,但他們的股票成長、市值和影響力,在台灣很少有公司可以比得上。雖然我們可以很驕傲的說,我們有台積、廣達,但是我們要有更大的心胸看看過去幾年誰賺到最大的餅。我認為台灣面對大陸、亞洲這麼大的市場,你一定要站到application driven(運用導向)上,才能有更大的成就。台灣的高科技代工業已有很好的基礎,能夠支持很多企業,但有很多新興國家,例如新加坡、中國大陸、韓國等,一直在我們後面追趕,為了繼續保有競爭上的優勢,我們一定要開始投資多做產品。

做為一個高科技國家,我們雖然已有代工及DRAM產業,可是離第一名還很遠及脆弱。歐洲人與日本人做system-on-a-chip的設計,比我們現在要先進很多。台灣現在的晶圓生產是全世界第四大,前面還有美國、日本、韓國,影響力算是滿大的。但以設計能力及未來市場占有率來說,我們台灣還排在很後面。我認為美國、日本及歐洲一些國家的IC晶片設計能力,還是領先我們。現在半導體前十大公司都還在美、日及歐洲等國手裡,而那些公司全部都是做產品的。台灣的IC代工和產品業還有很大的空間,應該吸收更多的人才與技術,好好發揮才對。

DRAM使用多元化,行情看漲

Q: IC設計的前景如何?

A:台灣的IC設計半悲觀半樂觀。樂觀是有原來的基礎,現在IC設計公司包括矽統、威盛、鈺創等都很敬業,也發展得不錯;悲觀的是台灣最好的人才都還沒有進入到IC設計領域,一些很優秀的社會新鮮人,還是以投入製造業為目標,讓我這個深知知IC設計其間趣味的人滿難過的。我常跟前來面試的人說,你現在才二十四、五歲,以五十五歲退休來說,你現在要選擇的是三十多年的志業。如果現在高中剛畢業的學生,我會勸他去念基因工程,因為他要展望六十年。人不能完全為錢而活,總要有事業與挑戰。所以我說做半導體眼光要放遠一點,台灣可能會出現很大的設計公司,但用的人才不見得都是台灣人,可能變成一個國際公司。某某台灣人到其他國家成立設計公司,也許事業還是能夠欣欣向榮,可是對國家的實力提升完全沒有幫助。等到其他國家的代工製造業也很強的時候,台灣高科技產業就很怕變成真空的,因為訓練一個設計工程師至少要十年,訓練一個生產工程師只要三年。

Q:你們過去是做DRAM的IC設計,現在是做SOC,這中間如何銜接?

A:這兩項產品在我們公司是當成兩個大的主軸在推動,DRAM我們是不會放棄的,因為這個產品的前途很好,它的使用正轉為多元化,同時,世界上能設計這種產品的公司也在慢慢減少,有IC設計技術的公司未來會愈來愈吃香。而為什麼要做system-on-a-chip?因為這是個主流趨勢,相關產品相當多,附加價值可以增高,在不少產品中都需要加入memory,而這正是我們的長處。

我們現在很努力在SOC上,不久的將來我們有新的結果出來,未來的前景相當看好。

Q:旺宏表示他們十年前就開始做SOC,他們的SOC和你們有什麼不一樣?

A:SOC真正最嚴格的定義是把整個system做在一個chip上。什麼叫做一個system,就是具備被獨立使用的功能,因此必須包括軟體與硬體。到目前為止,真正達到這個境界的SOC可以說少之又少。這個是一個理想的境界,但是在system底下有所謂的sub-system(次系統)和IC chipset(晶片組),sub-system能夠達到某一個功能,但是不能獨立成為最終商品來賣,比如主機板中的graphic card(繪圖卡)就是一個sub-system,一定要插到主機板才能發揮功能。

另一方面可從IC設計層次來看,如果能把不同的功能擺在一個chip上,譬如說analog function(類比功能)、digital function(數位功能)、memory function(記憶功能)、RF function(無線電射頻功能),如果能把這四種功能其中兩種擺上去,就接近system-on-a-chip的概念,另一種則是software programability on chip(可程式化軟體功能)。很多人講他們在做system-on-a-chip,可能程度上有所不同,不過都是往這個方向邁進。以前很多sub-systems,比如像embedded flash(嵌入式快閃記憶體),如果硬叫它做system on chip,那就是最簡單化的system-on-a-chip,與最嚴格的定義不合。我們所講最嚴格的定義,是在這麼小的chip上,將軟體、硬體、programability、analog、digital、memory、RF功能全都集結起來,未來五到十年,這個技術將會慢慢成熟,

Q:所以你們還沒有開始做SOC?

A:我們現在已經做出一個把analog和digital擺在一起的第一代LCD controller(控制器),這項產品很多家都在做,可是每一家放進去的功能都不同。我們現在這個版本比較偏向小型、省電的方向在設計。目前大面積的LCD panel和controller chip技術都在日本、韓國的掌握下,所以我們先從比較簡單的做起,也差不多是十四、五吋的。下一個產品就可攻入十七、八吋的市場,而且會有video input(影視輸入),使Panel可以當TV使用。

Q:有沒有預估將來的產值是多少?

A:我想這產品對公司真正有貢獻的可能要到明年年初(二○○一年)至後年(二○○二年)。因為LCD的panel現在還在缺貨,量不會那麼大,開始大量生產可能是在二○○一、二年。

做世界上最好的設計

Q:除此之外還有沒有新的產品?

A:我們已開始量產ultra-low power的SRAM(超低功率靜態隨機讀取記憶體)給無線電手機用。此新的產品線SRAM給portable device(可攜式設計)產品所使用,如IA(資訊家電)、mobile(手機)。這個產品是去年年底開發出來,現在已在sampling(樣品測試階段),而且滿成功的。我們的DRAM不只有graphic DRAM,也開發出給 hard disc drive 用的DRAM。所以我們DRAM產品很複雜,大概有十幾種,分別給不同的多媒體、graphics、網路使用。

Q:現在DRAM的產值幾乎占你們公司產值的百分之百,那未來呢?

A:可能一年內會降到七○至八○%左右或再低些。其他的部分會是SRAM及SOC chips。

Q:將來SOC占營收比重大概會是多少?

A:我希望達到三分之一。

Q:SOC的廠商要掌握什麼才比較有利?

A:第一點,這公司必須要能看得懂system如何使用IC,所以系統工程師很重要。第二點,必須要軟、硬體兼施,兩者都要有概念。也許硬體強的公司會以硬體為主導,但是軟體也要瞭解,才能跟人家策略聯盟。很多SOC時代的產品不是獨家就能做的,是要取得或交換智慧財產權(IP)的許可,所以這也是很重要的。SOC時代,公司研發策略已經和以前單一功能IC產品研發的策略不一樣了,將來可能很多策略聯盟,透過不同IP交換或整合在一起做成最終產品。

第三點,就像我剛講的,要有analog、memory設計的技術,如果沒有這兩項技術也是很難成功的。

此外,最重要的技術就是技術管理(technical management)的能力。我舉最簡單的例子,SOC就等於把黑人、白人……各色人等擺在一個土地上,美利堅共和國經過兩百年的融合,修改了不知道多少條憲法才讓每個人都覺得很comfortable,而且可以用同樣的語言跟別人溝通。擺人在一起都那麼艱難,還要把不同想法的designers 管理好,這是更困難的。所以在technical management的投資就非常重要,公司一定要對全盤system技術有適當的瞭解。

Q:那需要具備什麼樣的特質?

A:我覺得SOC的公司一定要具備有部門間互動非常快的特質,也必須是垂直整合非常迅速的公司,技術和management要非常緊密結合,更要有國際觀。

Q:現在已經聯盟的對象有哪些?

A:我們memory方面跟台積、力晶、世界先進等公司都有合作。在system-on-a-chip方面,不只在IC製程方面合作,更要找到對軟體和application system(應用系統)熟悉的合作伙伴,這部分對象雖還沒有對外發布,但已在進行中,且進展順利。

Q:為什麼memory部分需要和台積、世界先進合作?

A:因為我們需要產能,而且可以互相學習。

Q:所以你不只是跟家電廠商聯盟,還會跟PC廠商聯盟?

A:台灣目前3C也不強,這是我們的隱憂,我們SOC的競爭對手是韓國、日本,他們的企業都是vertically integrated(垂直整合)。三星什麼都可以做,他在自己公司內就可以把這個東西拼起來,但我們不行。不過,我們的好處是如果我們的alliance partner(聯盟伙伴)是對的,動作會比較快。你知道一個公司內的division和division打架有時比外面公司和公司間打得還凶。

Q:以前你在IBM的時候都是一個人單打獨鬥,現在在鈺創是要帶領一群人,可否與大家分享這兩個不同的經驗?

A:在IBM是發明家的經驗,發明家很少很多人一起發明。事實上在美國有一個不成文的規定,如果一個發明上面有超過三個發明者,這個發明是要被特別調查的。現在鈺創不是一個發明家,而是一家公司,要做多種產品,所以我們要群策群力。雖然發明的過程是寂寞的,但是發明的環境如何、別人做過什麼東西,還是要拿出來討論。我想如何跟別人有效率的溝通,拿到重要的資訊做出自己的產品,這個過程與發明是類似的。所以鈺創非常在乎上面和下面的傳達及橫向溝通,溝通清楚後就眾人一心去做出成果。

喜歡做創業家的董事長

Q:未來鈺創會怎麼走?

A:希望不只做好DRAM產品,也推出一系列Low Power SRAM產品,更希望能夠在system-on-a-chip的產品上盡量發揮。我們現在多做一些embedded memory產品,就是把memory和logic做在同一個產品上,等於把公司再擴展。三、四年前是DRAM加上SRAM,過去兩年DRAM量比較大,現在把SRAM量再變大,另外會再做一些system-on-a-chip的產品。

Q:能否解釋一下什麼是system-on-a-chip?

A:我們學電機的人講system(系統),就是一個東西能具備一個完整的功能,比如電話機就叫一個system。例如「主機板」上用幾個IC,再加上一些零組件,就是一種次系統。主機板把它蓋起來,擺了鍵盤、螢幕,就成為一個系統。主機板上的次系統上有很多IC,每個IC都有自己的功能,如中央處理器,還有一些IO interface(輸出入介面)。現在的system-on-a-chip就是希望把這些都做在一個晶片上,把整個system做IC上。

Q:在台灣還有誰在這一方面比較強的?

A:目前台灣還很弱,大多公司還是logic的做logic,memory的做memory,很少有公司可將這些功能擺在一個chip上。

Q:你們是第一個做的嗎?

A:應該不是。就我所知就有旺宏以及其他很多家也都很想做或正在做,但是目前還沒有人能把它做得很完美。

Q:為什麼很難做?

A:是因為這個時代才剛剛開始,要能做system-on-a-chip必須要到○.二五微米製程以下才有生產價值,因為○.二五微米以上的技術,會使整個系統晶片的面積太大,不夠經濟。到了○.一二五微米的製程世代,才能把比較簡單的系統做在一個小於1cm×1cm的晶片上,才更具經濟價值,在產品的應用與市場上也才能起飛。我們在IC設計上有一個簡單的經驗法則,一個晶片的大小約要小於1cm×1cm以下才會有比較好的良率。或許你會問,為什麼以前沒做?因為以前製程技術還沒成熟,就像以前的電腦大到充滿整個房間,但是現在notebook還能帶著走,這就是技術的進步。

至於將來會如何發展,這其中的關鍵就是工程師了。工程師其實是很笨的一群,他們花了很大的精力做晶片,讓晶片的功能不斷擴增,可是價錢卻也不斷地下跌,從來沒有一個產業是這樣子的。IC產業的經濟模式與汽車工業相較,二十年前一部五萬美元的賓士車所提供的功能,以現在來算,只值用一元來買;如果反過來算,賓士車若現值五萬美元,那就是五萬倍。如此一來,我們現在賣十元的chip應該賣五十萬元才對。

過去四年來,IC業市場從一九九五年達到一千四百億美元,到九八年又再回到一千一百億美元,產值沒成長,但是在你日常生活中所用到的IC無論是在功能或是數量上卻是有著大幅的成長。我所謂的「工程師是很笨的」其實是指工程師沒有把技術提升與產品價值的經濟模式定義清楚。不像律師,在收取費用時就有一定的水準,他們不會把自己的品味與價值向下拉。而工程師在做了那麼多的努力,卻因經濟模式不對,而未能獲得相當倍率的報酬。現在我們希望有一個天才出現,把合理的經濟模式呈現出來,使產品價格在技術提升與市場競爭之中能得到平衡。

Q:現在這個天才出現了嗎?

A:沒有,現在還沒有人能像愛因斯坦一樣,做出前瞻性的IC經濟模式。但是若再不做,IC的發展就會趨緩。預估一九九九年本來在晶圓製造應該是八吋變大至十二吋,結果過去四年大家的錢都賺得不夠,所以現在還很少有人能進入十二吋晶圓的量產,但這也可能是一個福氣,因為十二吋不做出來,晶片的供給與需求自然趨向平衡。我們IC的生態在過去四年是很不健康的,DRAM廠垮掉好多家, Micron公司到處告人,讓人類智慧成長減緩,而忙於應付經濟戰爭。

Q:SOC是新的東西,你怎麼可以確定它會成功?

A:基本上我最喜歡做創業家。創業家所從事的絕對是高風險、高回收的事情,而且是勇於接受挑戰的。過去三年,許多做system-on-a-chip切入○.二五微米製程都不成功,風險性滿高的。這一次我們願意這樣做,因為依我們的經驗判斷,目前在製程技術上已經進步到○.二、○.一八微米了,並且已趨成熟。雖然在設計技術這方面非常複雜,有多複雜呢?假如我們做一個如大拇指般的chip,裡面可以有將近十幾個miniatured(縮小)的Sub-systems,可能要用到五千萬個電晶體,假若這相當於五千萬人,也就是要將三倍的台灣人口縮小到一個籃球場般的空地,這要做到非常的精確絕對是十分複雜的。而做這麼複雜的chip,一定要有很好的EDA(Electronic Design Automation,電子設計自動化)工具做為輔助,所以design automation是很重要的。

雖然在設計這方面非常複雜,但目前在做system-on-a-chip的設計技術以及EDA也已慢慢進步並趕上,而另一個關鍵就是IP 也正在成長。鈺創轉投資了一家「創意電子公司」,就是做隨時可以放入系統晶片的IP (Intellectual Property,智財權組塊),即silicon intellectual property。現在IC設計要將十幾個miniatured sub-systems一個個弄齊,從頭做起已經是不可能,也不合乎效率。現在的做法等於是將每一個大家做過的功能都存在軟體上,等到你要用這些功能就可以直接拿出來,並運用你現在的技術組合成硬體,這樣的每塊次系統就叫做IP 。做一個新的chip,你可以去看別人已經完成的IP ,就像將micro-controller、鈺創的DRAM,這些次系統借來兜在一起,而創造出新的chip。這有點像是錄影帶店,可以提供你看很多video tapes,如果經過適當的授權,你甚至可以回家自行剪接製作,做出自己的新帶子。

System-on-a-chip 的發展將會帶動IP 的蓬勃,大家為了做system-on-a-chip一定要產生並大量的應用IP 。System 所需要的IP 將會整合3C的功能(Computer ,Communication, Consumer, 電腦、通訊和消費性電子產品)。因為這樣的整合,就會產生出非常多的application(應用)出來。每一個 application 都可能需要做一個 system-on-a-chip。

每一個個別的廠商要把所有的applications 弄懂是要花很多力氣的,即使是台灣大的系統業者像宏?、大同等也都做不到。同時每一個公司都有不同的產品以及不同的 IP’s 需求,要如何才能有效的整合將是很困難的,不過我們一些在做SOC的同業曾經討論過,後來大多人還是覺得很有希望,因為雖然大家各做各的,但還是可以組成一個聯盟,借力使力,資源共享。

一九七七到八一年之間,也就是我在史丹佛念博士的時候,我的教授(到現在還是全美做IC最出名的)跟我們說,要成為一個IC人才,就一定要學會做垂直整合。他說的這個趨勢,大概在我們畢業五、六年後就被台積代工與設計公司合作的垂直分工模式給打破,所以在過去十年來,當紅的模式是產業垂直分工。

但是現階段要發展system-on-a-chip所面臨的最大問題,就是又回到如何做垂直整合。以台積、聯電為例,他們是做代工的公司,可是將來做system-on-a-chip所需要的代工支援,複雜度會增加很多,也必須做適當的垂直整合,否則就不能完全掌握客戶的需求,也就很可能無法滿足客戶。

大型計畫整合的迫切性

Q:你覺得做晶圓代工為主的公司,碰到這個時代的來臨,會有什麼困難?

A:最大的挑戰就是它的製程是否可以支持很多不同的IP’s。IP是一種手段,IP組成的system-on-a-chip才是一個目的(end target)。現今的分工中台積、聯電是在上層,當SOC時代來臨時,他們一定要跟IP公司結盟,甚至必須支援一些IP公司。

Q:這是IP公司,那鈺創本身?

A:鈺創目前的結盟比較集中在DRAM的設計技術和technology definition。因為台灣的DRAM產業,從一九九○年初鈺創創立,並參與規劃工研院電子所的次微米計畫起,之後的成果做得很成功,也衍生了世界先進公司。隨後我們挑戰較困難的high performance DRAM,也做出不錯的成績。過去五年來,我們歷經八次的改變。從○.五微米做到○.四五微米,到○.三五、○.三三、○.三○、○.二八、○.二五微米,變成○.二一微米,這對台灣DRAM產業的自主有很大的影響。在九○年初我離開IBM的時候,當時已經defined ○.二五微米了。所以當技術快速發展後,台灣的DRAM還能生存,我覺得這已是相當不簡單的成就了,國際上也對我們多所讚譽。

但在此同時卻也凸顯出台灣基礎研發結構的問題,當年經濟部推動專案計畫的時候,資助工研院的經費所完成的成果,後來陸續衍生出聯電、台積等公司,到了九○年代又衍生出世界先進公司。在此之後,大家都覺得業界可以自行獨立,不需政府的扶助。但我認為再不有大型計畫做整合,鼓勵學校或工研院做大規模前瞻型的基礎研究,將會是未來業界最大的隱憂。

英特爾的研發經費一年是十億美元,大概占我國總生產毛額三%,差不多相當全台灣一年的研發經費,這與台灣業者所投入的研發經費差別很大。

在韓國,DRAM已整合成兩個公司,日本的NEC和HITACHI也整合了。台灣現在名列世界四大silicon強國之一,買貨的人一定會給台灣空間,同時為了要分散風險也一定會給台灣機會。過去國外可能不把台灣視為競爭對手,但是現在台灣的產業規模已大到占全世界八%的市場規模,已經是檯面上的競爭對手了,台灣的機會很好,只是還沒想出該怎麼去做,所以當務之急應該要積極地建立一個有競爭力的產業整體架構。

Q:未來會與哪些公司有怎麼樣的合作關係?

A:我認為未來十年是軟體和硬體整合系統起或落的關鍵時刻,要和系統配合的東西不只是有代工的技術就可以成型的,還需要整合許多其他的資源。當然鈺創也不能做系統產品,因為資源有限,只能做其中的一小環。我未來的規劃是,往下跟代工公司合作,往上就和system公司合作,橫向則與美國其他一流的技術公司做SOC產品結盟。

Q:未來的發展?

A:DRAM還是主流,是不會放棄的。因為做system-on-a-chip最重要的也是如何把memory放在chip上,所以我們的團隊還是會繼續做DRAM,但是會積極地做與通訊相關的產品,如大哥大要用的超低功率SRAM及與LCD monitor controller chip set相關的產品 。另一點我認為現在的重點還是不斷強化公司的體質,例如提升工程師的能力。在美國,培養一個人都是長時間的,但是現在年輕的一代常在短時間內頻換工作,所以受到的培養有限。現在鈺創為何還是很強,因為在一九九三、九四年培養了一群優秀的設計及產品工程師現在都還在努力工作中。(陳卓君整理)

本文出自 2000 / 06 月號

第168期遠見雜誌

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