撰文◎謝其濬

在台灣科技界,IC 設計產業是一顆明星。
崛起不過二十年,靠著「輕資產、高獲利」的破壞式創新模式,搶下了世界第二的市佔率。

隨著產品功能倍速翻新,Time to market 的壓力升高,
高階製程又造成研發和製造成本大幅跳升,
而中國大陸也正在急起直追。
台灣 IC 設計產業是否有機會創造下一個黃金十年?

很難想像,如果沒有IC晶片,我們所熟悉的世界將會是何種面貌。
從電鍋、冰箱、冷氣機、電視、電腦、手機,到汽車、飛機、人造衛星,都得靠這如同指甲大小的晶片,才能夠發揮功能。沒有IC晶片,電腦無法啟動,手機無法通訊,液晶螢幕無法顯示影像,所有與這些電子產品息息相關的人類活動,也都會陷入停擺。
這些與現代人生活密不可分的IC晶片,全是IC設計業者的心血結晶,而全球每五顆IC中,就有一顆是台灣製造。

算起來,台灣IC設計產業,崛起不過二十年,靠著「輕、薄、短、小、快速、低價」的創新應用技術,搶下了世界超過二十五%的產值,次於美國,穩居世界第二。從電腦晶片組、儲存驅動晶片、手機基頻晶片,到乙太網路晶片、DVD光儲存晶片、LCD驅動晶片,台灣的IC設計公司都占有一席之地,在多數領域都有市佔率前三名的優異表現,在全球前十五大的無晶圓設計公司中,台灣業者就有三家。
他們是怎麼辦到的?

RCA技術移轉計劃台灣IC業紮根
台灣IC設計產業的「暖身期」,可以回溯到七○年代的RCA技術移轉計畫。

民國六十三年間,前經濟部長孫運璿鑑於國內產業亟需擺脫農業加工製造性質,決定重點發展電子產業,選擇美國RCA引進積體電路技術,委託工研院執行RCA積體電路移轉計畫。

當時的工研院電子所胡定華向科技顧問潘文淵毛遂自薦,獲選為RCA技轉計劃的總主持人,針對IC設計、製程、測試及設備四大領域,網羅曹興誠、曾繁城、史欽泰等十九人,組成四個小組,成功引進RCA半導體製造技術。

胡定華回憶,RCA當時為台灣訓練了十個IC設計師,包括謝錦銘、蔡明介、王國肇等人,對於台灣日後發展IC設計產業,影響十分深遠。

一九八○年,聯華電子成立,這是工研院分出來的衍生公司,將半導體技術轉移到民間。當時,雖然已有業者投入IC設計,但是因為興建晶圓廠的成本太高,他們只好委託所謂的IDM(整合元件大廠)代工,只是IDM本身也會製造自家的晶片,自我品牌和代工難免會發生衝突,造成IC設計公司的困擾。

晶圓代工出現,IC設計崛起
一九八六年,台積電成立,首創專業晶圓代工模式,解決了IC設計業者的難題,也正式開啟了無晶圓設計公司(Fabless)的營運模式。

台灣IC設計產業正式起跑,始於一九九○年代,除了有台積電提供專業代工的服務,當時也有不少留美的科技人才選擇回國創業,包括了盧超群、石克強、吳敏求等人,日後都成為台灣半導體產業中的標竿人物。

一九九五年以降,聯電IDM模式分割獨立出數家IC設計公司,並成為第二個專業晶圓代工公司,除了與台積電良性競爭,提供台灣IC設計公司更充裕的產能,分割出去的「聯家班」如聯發科、聯詠,也都成為IC設計業界的明星公司。

憑藉著台灣在PC和週邊商品的系統製造實力,國內IC設計業者在晶片組、音效IC、鍵盤IC、光儲存晶片、USB等介面IC,以及近年來竄起的電源管理IC,都有不錯的表現,迅杰、聯陽分別在NB、PC的鍵盤控制晶片市場位居全球領導地位,聯發科的光儲存晶片更是拿下了全球七成市場。

二○○○年後,手機成為火車頭產品,台灣IC設計廠商突破歐、美、日廠商的技術與專利障礙,搶進手機晶片的核心領域,即所謂的基頻晶片,為台灣的IC設計產業奠定重要里程碑,最具代表的廠商就是聯發科。
由於產品愈來愈輕薄短小,集多功能於一身的SoC(系統單晶片)蔚為風潮,帶動了IP供應商和設計服務兩大新興事業。

另外,台灣在IC設計環境所展現的地利人和,也吸引了不少原本在矽谷創業的公司,把團隊搬回台灣,壯大了產業的規模。

完整產業鏈是主要優勢
台灣IC設計產業的成功關鍵,完整的半導體產業鏈是主要原因。

在新竹科學園區內,不論是晶圓製造、封裝、測試,一應俱全,為IC設計業者提供了絕佳的「一條龍」平台,而且全都在五分鐘的車程之內,形成獨特的「群聚效應」,光是創新、力新、篤行三條黃金大道,就孕生了台灣IC設計八○%的產值。

另一方面,人才是IC設計的核心競爭力,靠著產官學的密切合作,為台灣IC設計公司培育出源源不絕的人才。

像交通大學在一九六六年產出台灣第一顆IC,並開始成立電子工程博士班,邀請國內外知名教授進入交通大學從事研究、教學,甚至發展專案,後來陸續成立的研究室都能迅速招攬優秀的學者與學生參與。

交通大學校長吳重雨所主持的三○七實驗室,在業界就非常有名,向來有「台灣CEO搖籃」的美譽,包括聯發科副董事長卓志哲、義隆電董事長葉儀皓等人,都出自三○七實驗室。吳重雨過去擔任國科會工程處長時,還成立國家晶片中心,提供免費的軟體,讓教授可以帶著學生去設計IC。

而交通大學前校長張俊彥在二○○二年推動的晶片系統國家型計畫,由行政院人事行政局便和教育部進行規劃,針對台最缺乏的系統設計、光電與通訊領域系所,增加八十五名教職員額。後來,張俊彥又陸續從國外招募人才,從二○○二年到二○○四年,共增員三百四十位國內外優秀的專家學者,為台灣的IC設計產業注入更多活水。

台灣IC設計人才,擁有「三執」的特色,就是「執拙」、「執著」、「執卓」。

創意電子創辦人石克強認為,台灣IC設計的崛起,「靠的是一股傻勁、不怕死的決心。即使做不好,也能不活不死地存活,這是台灣人氣長、耐心足,等待下一次機會再起的性格。」

然而,正是這種前仆後繼不怕死,逮到機會就是一尾活龍的特質,台灣IC設計產業才能在世界有了舉足輕重的影響力。

近十年來,台灣IC設計產業看似活力十足、百花齊放,背後不是沒有隱憂。

首先是技術能力,顯然仍有待加強。這次受訪的幾位半導業界重要人士都直言,在產值上,台灣雖然是世界的第二,「就技術來說,恐怕連前五名都排不進去。」

技術上的瓶頸,主要是因為近十年來,台灣的IC廠商仍然傾向追隨市場,而非創造市場,推出的也多以「me too」的成熟產型產品為主,由於缺乏長線的研發佈局,很容易落入蔡明介所謂「一代拳王」的宿命。

至於在系統晶片的開發上,目前還是以代工為主,部分廠商已經能做到ODM(委外設計)的服務,對於終端系統產品規格制定有部分的主導權,不過,由於國內有能力開規格的系統廠商太少,台灣在系統和IC設計之間的合作關係上,仍有進步的空間。

當然,這也是因為IC設計業者的系統概念不足,資策會董事長史欽泰形容,過去的IC技術是蓋公寓,現在會蓋一○一大樓,但是還沒有做都市規劃的能力。像美國大廠就會花很多時間在IC設計的原創力、系統架構的規劃,以及掌握終端消費市場的需求。

製程昂貴,IC設計產業門檻高
隨著近年來半導體產業的變化,台灣IC設計業者必須要面對的挑戰,還包括了產業進入門檻變高、Time to market的壓力、貼近終端消費者,以及弱肉強食的時代來臨。

第一是產業進入門檻變高。在半導體進入高階製程時代,人才及資金成本的要求較以往更高,尤其是半導體技術已向奈米級挺進,IC設計的成本也呈現跳躍式成長,以零點一三微米進階到六十五奈米為例,IC設計的成本會從一千兩百萬美元,跳到四千八百萬美元,至於四十五奈米製程,成本估計將高達七千萬美金,折合新台幣超過二十三億元,IC設計公司口袋如果不夠深,很難有立足之地。

不只是製程昂貴,包括設計工具、測試設備、實驗儀器、工作平台,及產品開發所需要之光罩,與投片試產等單項新產品之開發計畫費用,都比過去要來得更高,相對來說,由於市場上產品項目繁多,而且產品生命週期縮短,IC設計業者也必須不斷地投入研發經費,才因應市場競爭的需求,這些條件都墊高了IC設計產業進入的障礙。

第二是Time to market的壓力。在產品功能倍速翻新的時代,許多IC設計公司為了讓系統廠商可以縮短從製造到市場的時間,必須向Silicon IP授權公司買進授權,將已經驗證過的Silicon IP模組導入自己的產品設計中,不但可以加速產品推陳出新的速度,也可以降低開發與製造的成本,IC設計公司若是能善用Silicon IP授權的商業模式,都可能異軍突起,讓整個產業勢力重新洗牌。

弱肉強食時代來臨
第三則是貼近終端消費者。隨著數位技術精進及網際網路之系統整合,資訊、通訊和消費產業朝向融合的趨勢發展,過去定義清楚的產品界線,因此也漸趨模糊,而IC產品的走向,也是朝向多功能整合的SoC發展,因此IC設計業者更應該貼近終端消費者,才能掌握市場脈動,增加產品的附加價值。

鈺創董事長盧超群指出,過去半導體是以產品研發製造做為出發點,但隨著界線模糊,應用層面廣泛,預估產品的開發將逐步轉為使用者的經驗導向,也就是以終端使用者需求為主,他舉電子書為例,由於終端消費者有需求,因此使得電子業首度與出版業結合,並帶動更多的記憶體需求。

第四是弱肉強食時代來臨。除了大者恆大,為了提升設計能力,強化核心技術,及加快推出系統單晶片產品的時程,IC設計公司也會藉著策略聯盟及企業購併等方式取得相關核心IP,或其他具備特殊專長的公司,作為擴編營運規模的主要策略之一。

中國大陸IC設計業急起直追
至於近年來中國大陸IC設計產業興起,實力也不能小覷。雖然中國半導體業在二○○九年的表現被戲稱為「半倒體」,但是,在惡劣的大環境中,卻出現了一個「不倒翁」,就是IC設計產業,不但成功渡過出口下滑的難關,而且還有大批企業打算在今年上市,而且也準備要跟台灣的IC設計大廠一較高下。

中國半導體行業協會理事長江上舟認為,在中國整體半導體產業中,IC設計業是一個亮點,而且正在向資本市場移動中,例如銳迪科、格科、杭州國芯、國民技術、海爾集成電路等至少十多家IC設計公司,都有上市的打算。

很多人關心的是,相較於對岸,台灣的IC設計還有多少競爭力?石克強認為,若是論產值,中國大陸因為有龐大市場作為後盾,的確是有超越台灣的條件,但是就技術來說,台灣目前有人才的優勢,仍處於領先地位。

史欽泰認為,兩岸的競爭,就像是就像運動賽事,你一不小心,就很有可能被超越。但是台灣應該更關心如何向上挑戰,雖說要趕上美國,仍有一大段差距,但是至少要有這個企圖心。

NEXT IC:台灣IC設計產業的下一個黃金十年
二○○八年的金融海嘯,對於台灣IC設計產業,無疑是一大考驗。

過去許多高成長、高獲利的公司,都出現罕見的衰退,甚至淪為虧損,包括了龍頭聯發科的獲利都創下近三年的新低。不過,隨著景氣回暖,加上山寨機、小筆電、觸控面板、LED、藍光、WiMax等題材不斷發酵,只要下游系統商品有商機,台灣IC設計產業依然是處處有生機。

不過,在高度的競爭下,台灣IC設計產業是否有機會創造下一個黃金十年?

除了繼續尋找或開發新的市場應用,還有四個方向可以思考:

首先是持續投入在研發、技術與產品的升級與創新,往更高的應用與技術上走,發展高層次的Silicon IP、SoC晶片;其次是善用台灣晶圓代工模式,降低生產成本,建立成本優勢,繼續整併或策略聯盟,提升經濟規模。

由於「系統」才是王道,台灣的IC設計公司應該以目前的成績與地位為基礎,開始參與技術與設計的標準或平台的建立;至於在兩岸的競爭下,不妨利用台灣IC設計產業目前還領先大陸的優勢,與大陸業者合作,爭取參與產品標準制訂的機會。

迎接下一波晶片盛世,台灣將不會、也不能缺席。

(引用自工研院資通中心專刊 下一波晶片盛世)