張忠謀預測全球半導體產業重大變革:3D封測、EUV微影製程、中國補貼政策

2018年09月05日 20:14 風傳媒
台積電創辦人張忠謀受邀在國際半導體展大師論壇演講時表示,儘管1985年以後全球半導體產業已經沒有看到革命性的突破創新,但是有幾項趨勢可以關注,包括台積電目前投入的3D IC封測、EUV微影製程,另外,中國與阿布達比的國家半導體補貼政策,也對未來產業有很大的影響。(陳品佑攝)

台積電創辦人張忠謀受邀在國際半導體展大師論壇演講時表示,儘管1985年以後全球半導體產業已經沒有看到革命性的突破創新,但是有幾項趨勢可以關注,包括台積電目前投入的3D IC封測、EUV微影製程,另外,中國與阿布達比的國家半導體補貼政策,也對未來產業有很大的影響。(陳品佑攝)

2018年國際半導體展今(5)日正式開幕,台積電創辦人張忠謀受邀在大師論壇演講,張忠謀歸結全球積體電路發明60週年的十大發明,強調晶圓代工商業模式的成功,是高通、博通、聯發科、海信等無晶圓廠IC設計產業能夠成功的重要關鍵,這些廠商也是90年代以後最具創新能力的半導體廠商,張忠謀表示,儘管1985年以後全球半導體產業已經沒有看到革命性的突破創新,但是有幾項趨勢可以關注,包括台積電目前投入的3D IC封測、EUV微影製程,另外,中國與阿布達比的國家半導體補貼政策,也對未來產業有很大的影響。

今年87歲的張忠謀今天以「從全球半導體產業重要創新,看半導體公司盛衰」為題,分析全球半導體產業的重要轉折,他表示,幾個月前科技部長陳良基邀請他擔任論壇主講人,他告訴陳良基「恐怕我是台灣唯一一個在積體電路發明時,見證歷史的人。」

親眼見證積體電路發明

60年前,張忠謀任職德州儀器,積體電路的發明人Jack Kilby在發表相關研究以前,每天傍晚5點半到6點,都會拿著糖跟咖啡到他的小辦公室,並且告訴張忠謀,「你知道我在做什麼?那個東西叫IC,1958年9月12日,他展示了第一個IC,那個時候我才27歲。」

20180905-台積電創辦人張忠謀出席「SEMICON Taiwan 2018 國際半導體展」開幕典禮 。(陳品佑攝)
台積電創辦人張忠謀曾告訴科技部長陳良基,「恐怕我是台灣唯一一個在積體電路發明時,見證歷史的人。」圖為張忠謀出席「SEMICON Taiwan 2018 國際半導體展」開幕典禮 。(陳品佑攝)

張忠謀表示,從1948年電晶體的發明開始,每一項新的創新都帶動了新的半導體公司的崛起,最早將電晶體商業化的美國Western Electric,後來將技術授權給幾家公司,其中最成功的就是德州儀器與快捷半導體(Fairchild);接著1954年Si電晶體的發明,讓德州儀器成為全球最大半導體公司。1958年積體電路由Jack Kilby與Robert Noyce同時發明,二人的發明也造就了德儀與快捷半導體的持續成長。

摩爾定律驅動半導體技術進步

1965年摩爾定律(Moore’s Law)正式發表,當時預言晶片效能每18個月到2年,將會成長一倍。張忠謀表示,摩爾定律從1965年發佈迄今一直沒有被打破,它就像自我實現的預言一樣,成為驅動半導體公司技術進步的監督者,半導體公司因為擔心競爭對手早一步研發成功,只能不斷努力,和摩爾定律同時發布的金屬氧化物半導體技術(MOS Technology,1964年),共同驅動晶片的創新,例如金屬氧化物半導體場效電晶體、Si Gate與CMOS技術,「假如MOS沒出來,摩爾定律不會成功。」

20180905-台積電創辦人張忠謀出席「SEMICON Taiwan 2018 國際半導體展」開幕典禮 。(陳品佑攝)
台積電創辦人張忠謀5日出席2018 國際半導體展開幕典禮時,細數全球積體電路發明60週年的十大發明 。(陳品佑攝)

60年代另一項重大發明則是記憶體,從1966年的DRAM、隔年的Flash,當時英特爾與日本電子業者,當時因為投入記憶體與CMOS技術研發,在全球半導體產業逐漸崛起,80年代韓國三星也在這一塊市場大舉投資,相對之下,原本位居龍頭的德州儀器,因為忽略記憶體技術5-10年,錯失了商機,後來想再追上來就得很花力氣。

1970年英特爾率先推出微處理器(1970),讓英特爾在80年代IBM推出個人電腦後,獨領PC產業30年風騷。

三大發明與台灣密切相關

接下來的三項重大發明,則是與台灣有明顯相關,分別是外包半導體封裝測試(outsourced assembly and test,OSAT)、超大型積體電路系統設計(VLSI Systems Design)與晶圓代工。

張忠謀表示,超大型積體電路系統設計理論,最早是由加州理工學院的卡弗・米德(Mead)所推出,他將積體電路設計的方法論系統化,才使得IC設計與晶圓代工可以獨立,1998年加州矽谷舉辦一場電晶體50週年的活動上,張忠謀第一次與Mead會晤,當時台積電已經成立10年,Mead告訴張,「我老早認為設計與晶圓代工可以分開。」

20180905-台積電創辦人張忠謀出席「SEMICON Taiwan 2018 國際半導體展」開幕典禮 。(陳品佑攝)
台積電創辦人張忠謀指出,晶圓代工模式的成功不僅造就了台積電,也嘉惠了無晶圓廠IC設計產業 。(陳品佑攝)

晶圓代工模式嘉惠無晶圓廠IC設計產業

然而,晶圓代工的創新商業模式,是在1985年張忠謀應邀返國後,才在台灣的官方支持下正式推出,張忠謀表示,台積電當時率先以晶圓代工營運模式對外募資,晶圓代工模式的成功不僅造就了台積電,也嘉惠了無晶圓廠IC設計產業,「整個社會都因此得利,假如台積電不存在,他們有許多今天也不會存在。」

張忠謀表示,半導體產業過去60年來經歷多次整併,新技術的研發創新門檻愈來愈高,如果沒有晶圓代工的支持,很多技術創新,只能靠大型公司(例如IBM),事實上,無晶圓廠IC設計公司很多都是90年代陸續成立,他們也是過去30年以來最具創新能力的公司。

張忠謀表示,1985年以後,全球半導體產業儘管缺乏革命性創新,但現階段仍有幾項創新正在醞釀當中,「我希望10年後的IC 70的論壇,還有機會介紹。」

張忠謀表示,目前幾項潛在的變革,包括中國與阿布達比的國家半導體補貼政策、人工智慧與機器學習晶片 (GPU、TPU)、3D IC封測、EUV微影製程、X Architecture架構設計與C-tube與石墨烯等新材料。事實上,上述幾項潛在變革,台積電都已投入,例如,極紫外光(EUV)微影製程,就被業界視為突破「摩爾定律」魔咒的救世主,這項技術必須耗費大量電力,5奈米製程用電會是目前主流製程的1.48倍,因此,張忠謀過去在公開場合多次提到台灣供電穩定的重要性。

張忠謀表示,中國與阿布達比等國家,對於半導體產業祭出高額補貼政策,這項政策未來到底由誰獲利,目前沒有人知道。

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