臺(tái)灣集成電路居然是始于豆?jié){店的產(chǎn)業(yè)革命

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)。

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)