【職場】誰茁壯了台灣的半導體產業？

　　渡過了2020年的「全境擴散」之後，2021年雖有趨緩，卻也還沒回到疫情之前的風調雨順，倒不如說2021年活在疫情期間的後遺症，一波接著一波的變種病毒，一劑接著一劑又一劑的疫苗，不少公家單位及私人公司都因為員工確診或因接觸過確診者而需要隔離，導致生產力下降。據金融時報(Financial Times)報導，英國在2021年一度有將近60萬人需要在家自我隔離，疫情大流行(pandemic)演變成隔離大流行(pingdemic)，全國經濟活動力無法回復到疫情前的水準。

　　在高度全球化的今日，類似的情況遍地開花。2021年上半年即傳出全球車用晶片庫存不足，汽車公司面臨減產，甚至在年底還傳出因晶片不足而可能造成信用卡短缺。造成晶片短缺的原因複雜，其中一個原因是，現今的晶片產業分工細膩，積體電路(IC)設計、晶片生產(manufacturing)、封裝(packaging)、測試(testing)，一旦其中一個環節出現問題就會斷鏈。然而在台灣疫情相對平穩，百工百業沒被疫情殲滅，其中號稱「護國神山」的半導體產業依舊繁榮。晶圓代工公司台灣積體電路製造(TSMC)、聯華電子(UMC)及晶片設計公司聯發科技(MediaTek)2021年營收皆呈現成長，營收排名也分別高居全球半導體公司第3名、第16名及第10名(第一、二名分別為Samsung三星與Intel英特爾，資料來源：www.globaldata.com)。

　　台灣的半導體業興盛，其中晶圓代工及晶片封測的全球市佔率已高達70%與50%，晶片設計則為18%(僅次於美國，資料來源：doi.org/10.1038/s41928-021-00575-z)。

學術期刊Nature Electronics於2021年4月到5月間刊登數篇由清大教授陳孟凡等人、聯發科資深處長梁伯嵩、及台積電董事長劉德音撰寫的文章，敘述台灣半導體產業在全球半導體供應鏈中崛起成為要角的脈絡。

　　文中提到，1974年時，全球經濟面臨衰退及通貨膨脹，當時台灣的晶片幾乎都仰賴進口，台灣政府認為這是個台灣電子業轉型的契機，與其被人掐住咽喉不如自給自足，於是在工業研究院設立電子所(位於新竹縣竹東鎮)，招募並培養電子工程專業人力。而後於1980年設立新竹科學園區，同年聯華電子自工研院電子所獨立，成為台灣第一家半導體公司。科學園區的成立造就一個同質聚落，這對於產業孵化、發展非常重要。例如全世界最重要的科技重鎮-矽谷(Silicon valley)自從第一個科技公司Shockley Semiconductor Laboratory於1956年成立之後，越來越多科技公司也在矽谷區落腳，再加上每年湧進的畢業生，專業人才聚集在同一個區域，尋求一飛沖天的公司很容易在這裡挖到寶，然後繼續壯大同一個聚落。現在回頭看新竹科學園區也是依循類似的脈絡發展起來。

　　1983年，台灣政府開始為期5年的一項大型積體電路發展計畫，目標在於建立完整的積體電路供應鏈。1985年，當時的工研院長張忠謀考量當時台灣的強項：生產技術(manufacturing)，與弱項：研發(development)、行銷(marketing)及智慧財產權(intellectual property)，於是提出了一個「晶圓代工(foundry)」的想法，專注於最擅長的生產方面，在此之前，半導體的生產都是垂直的一條龍模式。憑藉政府出資48%及民間52%的資本額，台積電於1987年成立，提供客戶3微米及2.5微米的製程。恰巧在1980年代，沒有晶片製造能力的純晶片設計公司(fabless IC design house)崛起，例如：Xilinx賽斯靈、Qualcomm高通、ATI冶天等等，台灣提供的晶圓代工正好提供這些IC設計公司製造服務，雙邊可以分別專注在設計及製造的研發。以現今的局勢看起來，設計和製造所需要的研發成本都非常高，分工的確有助於各自快速的發展。聯華電子也於1995年轉型為純晶圓代工，隨後將內部的IC設計部門獨立形成IC設計公司聯發科技、聯陽半導體(ITE Tech)，智原科技(Faraday Technology)等等。

　　1988年成立的國家奈米元件實驗室(National Nano Device Laboratories, NDL)培育許多半導體工程及科學人員(包括學生及博士後研究員)，加速台灣半導體科技的發展。在IC設計方面，除了有大學設置相關課程，國家晶片系統設計中心(National Chip Implementation Center, CIC)也幫助培養IC設計人員，這兩個研究單位於2019合併成立台灣半導體研究中心。

　　成立了34年的台積電已經成為現今最大的晶圓代工公司，而1984年成立的日月光半導體(ASE)則專精於半導體封裝與測試服務，現在全球最大封裝測試服務商。台灣的半導體產業從IC設計、晶片生產到封裝測試都各自茁壯，成功源自於早期策略規劃成功，切入市場時機恰當，以及專業培養的投入，在台灣的大學裡，有很多半導體相關課程是由有業界經驗的老師授課，對產業界的需求及走向知之甚深，學生不至於和產業界脫節，以我自己為例，在大學時就選修過半導體元件檢測、半導體製程課程，雖然不是最先進的X奈米製程，但基本概念很接近，即使是極小尺度的矽基量子元件(Silicon-based quantum device)也是會運用相同的物理來解釋元件特性。基於以上種種歷史因素、關鍵決策、整體環境的揉合，現在的台灣才成為全球電子產業的要角。

延伸閱讀: 半導體晶圓產業的下一步?