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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

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技術突破 產業整合 臺灣半導體產業再跳躍

劉麗惠

新科技浪潮不斷湧來,物聯網、雲端、巨量資訊、OLED照明等新技術與應用趨勢持續對我國半導體產業帶來影響,面對新趨勢,臺灣可藉由半導體產業既有強大的實力,持續投以技術突破、產業鏈整合,再創臺灣科技產業的新高峰。


智慧型手持裝置趨緩、物聯網浪潮即將全面襲來,一波又一波的大轉變,促使臺灣半導體產業也不斷迎向新的挑戰。由於科技產業鏈上下游是相互連動的,所以解析半導體產業發展之餘,必須同時掌握資通訊產業與光電領域的趨勢,才能窺得市場發展全貌。有鑑於此,本文透過專訪國立清華大學副校長,同時也是工研院特聘顧問吳誠文,以及工研院電子與光電研究所所長劉軍廷,分別從資通訊與光電領域剖析半導體產業未來的發展樣貌,讓大家更透徹掌握半導體產業的未來發展趨勢與商機所在。


吳誠文:掌握雲端、5G 迎接物聯網大時代

「未來5010年,是臺灣半導體產業再往上跳躍的最佳時機,」吳誠文語帶興奮的說,繼智慧型手持裝置之後,物聯網(Internet of Thing; IoT)將是全球科技產業帶的下一波熱潮,在此浪潮之下,我國半導體業者必須同時掌握雲端、巨量資訊、4G與5G等技術發展與應用趨勢,就有機會再創造出更多像聯發科一樣的半導體大廠,為臺灣半導體產業在全球市場,創造更輝煌的成績。

車聯網率先湧現商機

吳誠文說,過去幾年智慧型手機浪潮對整個科技產業帶來很大的改變,手機市占率一度高達70%的諾基亞殞落,最後被微軟併購,同樣沒有迎上智慧型手機浪潮的英特爾等半導體廠商,營收也呈現衰退。反之,能夠趕上智慧型手機浪潮的聯發科、高通,營業額年年呈現高成長,臺灣IC設計大廠聯發科2013年營收更高達1361億元,37%的高成長驚豔全球。

「智慧型手機維持兩位數成長的時間大約只剩下兩年,再往前就會剩下個位數成長。」吳誠文認為,從PC過渡到智慧型手機的歷史經驗可知,未來隨著智慧型行動裝置成長趨緩,臺灣業者如果還著眼在行動裝置市場,勢必也可能面臨衰退危機,所以必須尋找新方向,毫無疑問,物聯網就是新機會點。

吳誠文解釋,傳統網路資料傳輸對象是人對人,物聯網的資料傳輸則涵蓋人對物、人對事、物對物、物對事,所有人事物的相關資訊都被串聯到網路中,未來所有裝置與設備都需要晶片,可見將對半導體帶來多龐大的商機。

舉例來說,目前車聯網絕大多數的應用都還是車通訊傳輸,其資料傳輸的使用對象仍是人,近來逐漸有車與車互相連結溝通的應用出現,未來,車與車的溝通或是車與周邊環境的溝通也漸成熟之後,不管是車上的感測器、接收器、或是周邊設備的感測器、接收器,會衍生非常龐大的IC需求。只是,不同於PC、智慧型手持裝置對IC的功能需求較雷同,主要追求輕薄短小、傳輸更快速,未來物聯網應用不管是終端或局端設備,都將因應用不同而需要不一樣的規格,因此未來IC規格樣貌將呈現多元化,這樣的改變值得臺灣半導體廠商審慎注意。

掌握5G臺灣半導體產業再跳躍

當然,面對物聯網大趨勢,半導體在內的整個科技產業都必須非常關注3件事情:第一、可以整合各種數據資料的雲端中心;第二、可以分析龐大數據量的巨量資訊分析科技;第三,可以傳輸龐大資料量的寬頻與通訊傳輸科技。整合來說,不管是雲端、巨量資訊或無線通訊技術,都與下一代傳輸網路技術發展息息相關,可以說,創造臺灣科技產業下一波榮景關鍵,就是5G。

「5G絕對是臺灣半導體產業再往前推進的關鍵。」吳誠文說,單純給人用的網路傳輸,4G技術已經非常足夠,但是當物聯網時代來臨,萬物串聯在網路上,勢必要有非常龐大的頻寬,5G一定要到位才能因應需求,這正是工研院與臺灣科技產業都積極投入發展5G的原因。

吳誠文以過去4G發展經驗談到,當年臺灣全力推動WiMAX,雖然最後TD-LTE勝出WiMAX成為主流行動通訊技術,但是因為WiMAX技術與TD-LTE非常接近,臺灣半導體業者順利把WiMAX技術能量轉移到TD-LTE,讓包括聯發科在內的IC晶片商可以快速發展TD-LTE相關解決方案,卡位TD-LTE晶片市場。

同樣的道理看5G,未來臺灣如果能在5G占有一席之地,與國際大廠站在一起,成為技術標準的共同參與者,臺灣會有更多半導體業者擺脫代工,成為規格制定要角,如此一來,勢必可以造就更多像聯發科一樣,具備自有開發能力與發展自有品牌的IC設計廠。除此之外,也可讓臺灣科技產業不再只著重於發展終端設備,而有機會朝局端設備市場邁進。「朝局端設備市場發展,就更可以擺脫價格廝殺的紅海市場,」吳誠文抱持高度樂觀與信心說。

由於5G至關重要,因此2013年工研院積極主導推動軟體定義網路(Software-Defined Networking; SDN)技術聯盟,希望透過掌握SDN顛覆傳統網路控制模式,發展可彈性調度、管控頻寬的功能特色,讓臺灣在5G的發展加快腳步。吳誠文說,SDN匯聚電信網路營運商、系統整合商、軟體開發商、網路設備生產商與晶片設計商等5大產業資源,並號召聯發科、瑞昱半導體等科技大廠加入,為臺灣提早卡位5G技術做準備。

吳誠文最後強調,面對物聯網浪潮,臺灣半導體業者除了掌握應用服務端的發展,更要對雲端運算、巨量資訊與5G通訊有更高的掌握度,才能趁勢而上,讓原本就已經非常厚實的臺灣半導體產業,更加發光發亮,甚至帶動臺灣其他科技領域的向上提升,創造臺灣下一個科技產業盛世。

劉軍廷:物聯網需相關領域整合發展

臺灣光電半導體產業歷經20幾年的發展,不僅具備各種技術能力,並且擁有開發穩定產品品質的能力。未來,面對物聯網與OLED照明等新趨勢,臺灣應該在既有基礎之下,進一步發展技術整合與進行產業鏈結合,勢必可以創造光電半導體產業未來的新榮景。

扎根技術與產品品質

劉軍廷強調,過去臺灣習慣視IC設計、IC製造、IC封裝、IC測試與記憶體為半導體產業。然而,隨著系統封裝技術(System in Package; SiP)趨於成熟,包括觸控、主動元件、被動元件或光通訊等都被封裝在同一個晶片中,因此半導體與光電產業有朝向融合的趨勢潮流,兩個領域之間的關係更加密不可分。

未來在物聯網大趨勢下,各種智慧應用會更需要晶片、封裝、電路板、光通訊等科技的整合,因此更將緊密半導體與光電之間的連結度。「不論未來物聯網發展走勢為何,臺灣半導體與光電廠商都必須先做好基本功,才能贏得市場。」劉軍廷指出,第一個基本功就是在既有技術基礎上持續突破,過去臺灣不管在晶片設計、封裝、LED、觸控或是光通訊等領域,都累積雄厚的技術能力,未來要持續在這些技術上進行突破。

第二個基本功則是在原本就已經非常穩定的產品品質上,追求更不可取代的品質價值。劉軍廷強調,中國大陸與韓國廠商的崛起確實對臺灣光電產業帶來影響,但是臺灣不應該把焦點擺在那裡,而是應該回到本位,在既有領域發展絕佳的品質,讓自己成為全球供應鏈不可取代的廠商。


3大技術重點:SiP、省電、次世代記憶體

「蹲好馬步、基礎扎根同時,臺灣業者當然也要思考物聯網趨勢可能帶來什麼樣的新契機。」劉軍廷首先就技術層面進行分析指出,物聯網應用將衍生2大技術趨勢:第1、系統走向高頻。第2、「每位元能量」(energy per bit)要從幾十個焦耳(Joule)降低到幾個焦耳,才不會出現設備電力續航力不足問題。

劉軍廷進一步解釋,因應高頻、減少耗能的應用需求,未來的晶片的系統架構將從過去以微處理器為中心的為處理器架構,轉變成以記憶體為中心的記憶體運算架構(memory architecture)。而隨著系統運算架構的轉變,未來晶片架構也會跟著改變,廠商必須更加速追求把更多元件都埋到晶片裡的技術能力,因此先進SiP技術的發展就變成非常重要的事情。

值得慶幸的是,過去幾年工研院在前瞻性封裝技術有很好的發展,包括2.5D/3D IC封裝、內埋式封裝、手機Baseband等,都有非常好的發展。這些技術都逐漸導入廠商應用端,為臺灣半導體業者提供很大的競爭優勢。

先進封裝技術之外,次世代記憶體的發展也非常重要,劉軍廷說,儘管過去臺灣在記憶體領域的技術發展不如韓國,但是工研院在10幾年前就已經投入新世代的「磁性記憶體」(magnetic random access memory; MRAM)與非揮發性記憶體(NVRAM)的研發,至今已經展現成果。

「MRAM真的是臺灣千載難逢的好機會。」劉軍廷說,MRAM的成功開發再搭上巨量資訊分析需求,未來MRAM可望取代DARM技術,成為主流記憶體技術。因此,臺灣如果能加速發展MRAM技術,一旦在這塊技術領域奏捷,將可望擺脫臺灣記憶體產業缺乏自主技術的缺失,完整臺灣半導體產業鏈。

整合產業鏈 加速OLED照明發展

再看半導體照明產業的發展趨勢。劉軍廷強調,相較於LED照明技術,由於OLED照明光譜的照射最接近自然光,再加上OLED幾乎不具有藍光,最不會對人體健康造成影響,因此OLED照明勢必會取代LED照明,成為最終極照明技術。有鑑於此,工研院一直非常積極投入OLED照明科技的發展,以及串聯產業界積極布局OLED照明市場。

劉軍廷強調,OLED照明發展正以飛快的速度成長,因此臺灣包括材料、設備和照明業者都抱持很大的興趣投入市場,積極研發新材料、設備與製程方案之外,由照明公會領導的室內設計業者與燈具設計業者也極欲了解OLED照明的未來發展與市場潛力。

在工研院主導之下,結合材料、設備、生產、室內設計與燈具設計業者在內的臺灣OLED照明產業聯盟即將於近日成立,相信透過產業各界的整合串聯,勢必能夠加速驅動臺灣在OLED照明領域的發展,為臺灣半導體照明產業,點亮新契機。

綜觀吳誠文與劉軍廷的看法,包括物聯網、5G、雲端、OLED照明都是未來臺灣半導體廠商不容忽視新趨勢,廠商與工研院都持續針對這些技術與應用領域投入研發資源,相信在臺灣各界共同努力下,勢必可在未來10年創造臺灣半導體與科技業新榮景。

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