工業技術研究院

談到Flash（快閃記憶體）帶來的影響，最為人津津樂道的，
不外乎是它改變過去儲存數位資料的技術，以體積小、快速讀寫、穩定等優勢，
成功躍居新一代資料儲存裝置的技術應用主流。
在交通大學校友會舉辦的一場演講活動中，邀請到Flash的發明人、
現為交通大學榮譽講座教授施敏與發展Flash應用產品的群聯電子董事長潘健成，
從Flash的發明、發展、演進， 探究它未來能為台灣電子產業裡帶來哪些機會與新希望。

1996年開始，電子工業已然成為全世界最大的工業，在此之前，全球最大的工業是汽車工業。

根據市場調查資料統計，2007年全世界電子產業的產值約為2.2至2.3兆美元。其中，Flash占電子工業的比重至少七成，甚至接近八成以上，因此，Flash可說是全世界最大工業，也就是電子產業的推動主力。

創新　締造新機會

此一結果的產生並非偶然，畢竟電子工業在每個階段的重要技術研發，都對人類生活造成了巨大且深遠的影響。誠如2000年的諾貝爾物理獎得主Herbert Kroemer所說：任何石破天驚的創新技術，都能夠締造許多前所未有的新應用。

對此，交通大學榮譽講座教授施敏特別舉了三個例子，說明電子工業裡的重要創新技術。第一個例子是在1947年發明的電晶體。由於電晶體發明後不僅僅取代了真空管，而且還開啟新一代電腦及新工業革命，造成的影響十分巨大。

第二個例子是1963年由Herbert Kroemer發明的異質接面雷射（Heterojunction Laser）。該項技術不但為光電技術帶來革命性的影響，同時也開創了光纖通訊，並且造成CD及DVD的興起。

第三個例子則是由施敏，在1967年發明的非揮發性記憶體（Nonvolatile Semiconductor Memory）。這項技術除了改寫資訊儲存的技術，還創造了包括手機、筆記型電腦、數位相機、MP3、PDA和GPS等各種新的應用，真正為數位時代揭開序幕。

半導體記憶體的兩大陣營

事實上，半導體的記憶體可分成兩大陣營：一個是「揮發性記憶體」（Volatile Semiconductor Memory），另一個是「非揮發性記憶體」（Nonvolatile Semiconductor Memory，簡稱NVSM）。

「揮發性記憶體」的缺點是，一旦面臨停電，便會漏失資料。包括大家熟知的DRAM及SRAM都屬於這類型的記憶體。而「非揮發性記憶體NVSM」一旦遇上停電，並不會致使資料因此揮發掉，衍生漏失資料的遺憾，快閃記憶體Flash即屬於此類。

施敏進一步指出，要評估理想的記憶體，約略可列出包括：非揮發性、體積小、低耗電、可以覆寫、位元可替換性、讀／寫／抹快速、長保品質穩定、成本低廉、單一電源供應、倍率成長、耐摔及整合度高在內等一共12項的衡量指標。

而比較各種記憶體之後，又以Flash在12個評比項目中，拿下11個優點為最多。施敏甚至強調，「對於大量儲存而言，Flash記憶體，尤其是NAND Flash幾乎是沒有競爭對手。」

早在1960年代，由王安博士所發明的磁圈記憶體，是整個電腦記憶體的大宗；在當時，想要不用磁圈，而改用半導體來做記憶體，普遍被認為幾乎是不可能的。理由是這樣的記憶體壽命太短，只能有大約一微秒（1ms）而已。

NVSM：1967年首度登場

直到1967年，以半導體元件當作「非揮發性記憶體」（NVSM）儲存之用的概念，首度藉由論文發表，獲得大眾認可之後，情況開始有了改變。就在當時，實驗性的EEPROM（串列式電氣式可抹除唯讀記憶體）也首度被公開展示，儲存時間可以超過1小時。

當時該篇論文，不僅介紹了以半導體來當成NVSM的基本概念，同時也介紹浮閘架構（Floating-gate Structure）。如今，浮閘架構已成為NVSM最主要的技術，廣泛應用於資料的儲存。而撰寫這篇影響全球半導體產業甚鉅的論文作者，正是施敏。

NVSM在2007年的產量，若以位元數來講，是6乘以10的18次方，剛好是電晶體的一倍。根據統計，2006年的NVSM出貨量已經超越DRAM，成為下一世代半導體科技的火車頭。

另外，依據Flash的讀／抹除資料方式不同，架構上又可分成NOR Flash和NAND Flash兩種類型。因為兩者特性不同，NOR Flash主要用在手機或主機板等產品上，所以又稱為Code Flash。至於NAND Flash因為具有高密度和高寫入速度，廣泛應用於多媒體資料儲存，目前常見用於MP3及數位相機的Flash卡，幾乎都是NAND Flash居多。

NVSM：催生電子產品新應用

施敏表示，自NVSM發明以來，催生了許多電子產品的新興應用。主要的應用類別可以粗分為五大類，分別是：手機、可攜式應用、電腦周邊、交通及工業應用。

第一大類包括手機、藍芽、數位相機、數位錄音機、MP3播放機、數位錄影機及PDA等，從2004年到2007年出貨量累計已達103億。第二大類包括筆記型電腦用的Flash記憶體、數位播音機、電話答錄機、電玩、電子字典、玩具、電子書等，出貨數量12億左右。此外，像電腦與周邊類，應該有92億產品出貨，交通類累計出貨達10億，工業應用也有8億市場。

從1967年施敏發表NVSM以來，無疑地已對人類生活造成深遠的影響，相關的衍生應用也快速將人們的生活帶進數位時代。過去四年，全世界已經生產超過220億個NVSM產品；預估到了2011年時，全球的NVSM產品將更增加到740億個，平均每個人身上都會用上10個左右的NVSM產品。

NAND Flash盛世的幕後英雄

順勢趕上這波NVSM風潮的，還有台灣的電子產業。成立於2000年11月，群聯電子的發展目標，定位在提供NAND Flash應用的解決方案。董事長潘健成更強調，群聯只做跟NAND Flash有關的產品。群聯目前擁有400名的員工，其中半數是工程技術人員。

群聯電子的商業模式在產業裡走的路跟別人比較不同，一方面做控制IC，另一方面也做系統產品，就像是水陸兩棲的青蛙。潘健成強調，「由於台灣市場規模太小，所以群聯不做品牌，而是把重心放在ODM上。」群聯電子扮演的角色，最核心的是控制IC設計及系統整合能力，透過替客戶做OEM/ODM服務，走向整體規畫（TurnKey）服務。

群聯電子的上游是供應快閃記憶體的廠商，因此，群聯電子同時也替這些快閃記憶體廠商設計許多控制IC以及系統產品。此外，群聯電子也供應下游客戶控制IC、半成品或成品的服務。

價格降，刺激消費激增

群聯電子在2001年5月，推出全球第一顆USB Flash 控制晶片之後，造成2003年Flash首度大缺貨，時間長達8-10個月之久。

2002年4月時，群聯電子獲得來自日本東芝及以色列M-Systems的投資。如今東芝是群聯電子的最大股東。在2008年6月，群聯電子陸續又獲得Kingston及Hynix的投資挹注。

儘管2007年群聯電子的業績達到新台幣200億元的目標，但今年受到景氣影響，要發展出去年的成績似乎相當困難。不過，在USB Flash控制IC的市場占有率方面，群聯電子依然是排名世界第一。對此，潘健成表示，希望未來五年，在其他領域，群聯也都能做到第一名。

潘健成回憶，群聯從1998年開始接觸NAND Flash，當時東芝的Flash是2MB，價格為50美元，一開始是應用在錄音領域。到了1999年，日本卡西歐推出第一款數位相機，放入2MB的Flash 記憶體，要價50-70美元。

當群聯電子2001年開始推出USB概念的Flash產品時，一開始容量是16MB。潘健成說，他還記得當時公司的第一宗生意是128MB USB隨身碟，這個容量如今卻連小學生也可能會嫌太小，「因為只能存幾張圖片就滿了。」可是來自德國的2,000支訂單，FOB（起運點定價）價格是每支150美元，折合新台幣大約是4,700元。

「感謝科技的進步，現在各位手中的Flash記憶卡，絕對不只是1GB或2GB，而可能是4GB或8GB，甚至有客戶會要求16GB。現在到資訊大賣場，2GB的零售價好像也不到台幣200元。科技造福了人類，但也讓我們在這個行業裡的公司，非常辛苦。」潘健成笑著說。

不過，價格的快速崩跌，最大的好處是刺激消費。2004-2005年，有一波NAND Flash大缺貨，主要是因為MP3的大量需求。到了2006年，則是因為大量的手機置入了相機功能，造就了Flash的需求量大增。就連Apple的i-Phone也做到16GB，所以需求很強烈。但相對地，在2008年，並沒有看到什麼大的需求。

而2007年11月，2GB的NAND Flash是16美元，一年後的今天，則降到1.6美元，價格只剩去年的10%。潘健成強調，「在這個行業，要獲利是非常困難的，」要獲利得靠前瞻技術，還要有微利管理能力。

SSD是Flash未來的機會

展望Flash市場的未來，潘健成認為，Flash的機會在於SSD（全稱為NAND Flash-based Solid State Drive，以快閃記憶體為基礎的高效能固態硬碟）。未來只要有40-50%的NB改用Flash取代硬碟的話，Flash一定會大缺貨，可是，潘健成也了解，這一天不會是明天，也不會是明年，而是要很多年以後才會發生。

此外，群聯電子剛成立時所使用的Flash製程是0.16及 0.13微米，目前東芝的製程最先進的是43奈米；短短七年的時間，製程技術提升得很快。過去在晶圓廠裡，都是由DRAM代工來領導製程，但從2005年之後，三星的策略改變，改用Flash來領導製程。所以現在最先進的製程會先用在Flash，之後才應用到DRAM上去。

Flash製程分為SLC及MLC兩種，而MLC目前的市場占有率應該超過90%。潘健成表示，2003年的農曆年前，群聯電子是全球僅次於東芝及SanDisk之外，第一家使用MLC Flash的廠商。他表示，由於群聯與東芝的密切伙伴關係，使得該公司在MLC的技術，走得比較領先且完整。

潘健成強調，一開始Flash使用SLC，好處是速度快、可靠度佳，可是價錢很貴。如今2GB的MLC每顆是1-2美元，SLC卻需要9-10美元，價格差五倍，因此慢慢壓抑了SLC的成長，幾乎所有人都採用MLC製程。

到了2008年第三季，在東芝及SanDisk之後，群聯電子率先使用2 bits per cell的MLC製程，總計使用了400萬顆。MLC的最大問題在於速度非常慢，可靠度不是非常好，所以要靠控制IC去做處理。潘健成表示，如果你能夠處理得好，相對地，才能比別人多一點獲利空間，這就是這個行業的現實。

MLC下一步是4 bits per cell，至於應用會在哪裡？大家一致認為絕對不是PC，因為MLC的可靠度不夠好，因此，潘健成認為最大用途應該是用在一次、二次的寫入（Programming），所以唯一的機會是取代DVD。他認為，4GB的Flash 若能做到單價壓低在1美元以下，會有很大的成長機會。

持續投資、技術領先

Flash的各種應用，都需要控制IC才能啟動，面對這個要求技術前瞻，但售價卻崩跌快速的行業，潘健成認定，「全世界只有在台灣才活得下去。」因為這個行業很特別，需要投入很多資源，但卻賺得很少，所以必須依靠嚴謹的成本控制才能存活。由於跟硬碟不同，SSD沒有辦法任意插拔就開始使用，任何的Flash應用，都需要換新的控制IC與之搭配做管理。

例如，2 bit per cell的MLC最大的挑戰就是可靠度不夠好，所以作為NAND Flash控制IC關鍵技術之一，可偵測並改正NAND Flash資料讀取錯誤的ECC（錯誤矯正）技術要非常地強。目前群聯電子已經走到54bit ECC，很快的時間內要走到100bit，相對地開發成本非常高。而且，控制IC在Flash應用產品的總成本可能只有1%或3%，但責任卻很大。

等待2010的春天

潘健成一方面看好未來SSD在NB上的應用，但另一方面也對於太多廠商加入競爭，發出「一杯羹，大家搶」警語。他表示，假設全球一年賣3億台NB，其中20%把硬碟改成SSD，那麼，6千萬台SSD的需求量大約可以締造新台幣30億元的需求，這樣一塊大餅，將有包括台灣、韓國及美國等廠商一起搶食。潘健成認為，這樣的現象有如買威力彩，「大家都買，但最後只有一個人賺大錢。」

根據粗估，2008年第三季，Flash製造公司前後大概賠了10億美元。而這樣的景氣氣氛，似乎還沒有看到終點。雖然產業景氣冷颼颼，潘健成表示，群聯電子還是會持續在技術上做投資，目前該公司已經擁有22個國內外專利。儘管獲利縮水，但他覺得在這個時候，只要活著就好，想太多沒有用。

潘健成說，群聯電子與策略伙伴合作之後，深刻體會站在巨人肩膀上，可以看得比較遠。雖然目前群聯電子的獲利也不好，但他相信，經過嚴格考驗後，大家紛紛決定減產，調降資本支出，漸漸地市場會把弱者淘汰出去。明年下半年，Flash應用會成長，價錢也會好轉，雖然可能不會太過鳥語花香，但至少會有春天的感覺。他強調，群聯電子會持續投資新技術，未來5-10年希望成為真正的第一名。

FLASH 尖峰對話

主持人：欣銓董事長、旺宏總經理盧志遠
與談人：交通大學榮譽講座教授施敏、
　　　　群聯電子董事長潘健成

盧 志遠（以下簡稱盧）： Flash製程技術已到40奈米，未來是否會出現製程極限？
施敏（以下簡稱施）：10奈米，預計可能要花15年。所以，不用擔心從此Flash產業沒有前途了。我覺得還有很多事情要做，例如輪船的技術，到1942年以後大致都發展成熟了，再沒有任何創新技術加進來，但船隻並沒有停止進步。接下來有各種大小應用，船身內裝設計，搭乘舒適度以及省油等課題，隨之興起。飛機也是如此，1979年之後，技術也都發展成熟了，所以，接下來研究的是如何提供給人類更好的服務。

盧：未來Flash產業，是否仍舊維持策略聯盟態勢？未來群聯的新產品是什麼？

潘健成（以下簡稱潘）：群聯從2000年11月成立至今八年來，最重要的體會是，一個案子的成功，絕對要有相對應的策略伙伴，未來，我們仍將維持這樣的路線。在新產品方面，除了NAND Flash之外，未來我們也將跟策略伙伴一起做Flash Memory加智慧的產品，直接把智慧卡放在手機裡面，讓大家在電車裡或在超商中購物，都可以更加方便。這是新應用及新技術，群聯不懂Smart Card，但我們懂控制晶片，而且也買很多Flash Memory，所以會跟Smart Card的廠商互相合作，共同把餅做大，這是我們的一貫策略。

盧：放眼國際，IC產業裡，有很多印度人（India）及中國人（Chinese），還有兩個J，一個是Jewish 猶太人及Japanese日本人。印度人精於數學，中國人很實際，善於實踐，猶太人善於演算法，而日本人則很注重品質。群聯電子開發控制IC很需要演算法，究竟如何訓練你們的員工？

潘：演算法（Algorithm）說起來很偉大， 我們其實沒有多偉大，只是不斷想出方法，解決眼前的問題而已。由於flash速度慢、尺寸大，因此，如何在很短時間內，讓讀寫加快，我們針對不同應用，分別開發出不同的演算法，重點是需要時間累積know-how。我們在產業已經累積領先地位，客戶會開出很多不同的規格，例如，NOR Flash 用於手機，讀取資料的速率，一秒鐘要大於100次，NAND Flash 卻只能做到最多20次，如果想要把NAND Flash加上控制IC一起放入手機，至少要做到100次才行，這就是一個例子。

施：其實近50年，半導體產業的幾項重大發明者，都是華人。所以我認為華人除了實踐性很強，發明性也很強。只是這些華人發明的地點都在美國，所以可見研發環境的重要。

盧：台灣未來在Flash產品技術上，是否有足夠的研發能力？

施：人類資訊每年增加一倍，我認為Flash產業未來會發展得很好。目前看來，Flash做得最厲害的是韓國三星，台灣有全球八成以上的晶圓廠產能，也相當有優勢。而完全用自己的廠來做Flash的，則有旺宏。目前全日本最富有的人，是任天堂的董事長，原因就是他發明了Wii。而Wii裡面的記憶體是旺宏幫他們做的，任天堂因為創新的產品受全球歡迎，所以股價攀高。在全球競爭環境下，我對於華人既能發明又善應用的特質，非常看好。

盧：各種型態的記憶體，會如何互相取代呢？

施：我認為SRAM、 DRAM及Flash不是誰取代誰，而是隨應用範圍，各有擅長。

潘：如果問我NAND Flash 在什麼平台上，有機會取代NOR Flash？我的答案是手機。因為手機的功能不斷增加，這樣NOR成本會太高，因此給了NAND Flash機會。我認為，2011年之後，只要大廠開始用，就有機會領導風潮。至於MP3、PDA或家裡的冷氣遙控器等，裡面都有NOR Flash，那個是取代不了的，因為他們不需要太大的容量。所以，容量是切割點。容量大於一個數字以上會用NAND Flash，小於的則是NOR Flash的市場。

現場提問：三星電子的社長黃昌圭喊出黃氏法則（Hwang's Law），宣示每年都將有新一代容量成倍增長的Flash，這樣對開發控制晶片的群聯會不會造成很大壓力？

潘：首先，我認為這個法則是不太實際的，事實上一年一代是做不到的，連三星自己都做不到。因為只要一個技術小小的錯誤，馬上就要多花4個月時間，特別是高階製程，但我認為如果說是18個月則有機會。以我們做控制晶片來說，改一代Flash，不只要改一個控制晶片，因為有各種應用，可能要改多達10個。如果五家Flash廠每家都推出新產品，我們就等於要做50顆控制晶片。我們投入資源，對各式應用所需的控制晶片「通通都做」的作法，其實是很大的投資。

所以，未來靠控制晶片的廠商都會很辛苦，還好我們藉由做控制晶片，吸引來NAND Flash的生意，相對毛利稍微好一點。尤其未來用於NB的SSD，更是一點也不能馬虎，因為只要一有問題，NB就無法開機，萬一因此害電腦用戶漏失資料，被提告之後問題會很嚴重。所以紮實的技術實力，才是未來掌握SSD市場的關鍵。

記者提問：展望未來，群聯將如何走過景氣低潮？

潘：在體質面來說，我們的人員團隊都保持住，而且我們有充沛的資金。雖然產業不好，我們仍舊是獲利的，只是獲利少一點。我們內部從十月起，已經把觀念調整成「二次創業」，重新來過。過去我們有過五年的好日子，但我們要準備好面對未來一年接受嚴苛挑戰。不要花時間猜想好日子什麼時候到，我直接告訴大家，這一年都沒有機會啦！大家要努力拼！

同樣做控制晶片的同業，在景氣不好時賠錢，景氣好賺上億元。相對地，群聯是景氣不好時賺比較少，我們景氣不好時賺5-6億元，一旦景氣好，可以賺20億元，這樣的願景大家都接受。所以體質、人員、技術，目前沒有斷層。所以，我可以預見未來12個月，一旦情況開始好轉，產業重新洗牌後，我相信群聯的機會比別人大。