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材料與設備-大陸半導體產業需要加強投入的環節

  • 林育中
儀器儀表的系統設計以及製造能力一直是大陸的傳統強項,而材料與設備的研發能力也充足,雖然市場規模較小,但需要的研發投入不會太大,對整體產業的效益反而會放大許多。法新社

今年Semicon Taiwan的海峽兩岸積體電路合作論壇大陸方代表循例報告了其整體半導體產業的發展近況。如果細分半導體產業為材料、設備、設計、製造和封測這五塊,顯然大陸的設計這一領域進展最快─市場足以支持起來,經驗可以累積,技術也可以隨人才流動。然後是封測。最不滿意的是製造這一塊,這也是目前大陸資金投入最密集的一塊。材料、設備雖然整體市場金額較小,但是自給率卻也不高,分別是19%、近10%左右,比IC的自給占比27%還低。

90年代大陸的經濟尚未起飛,正因為長期經費匱乏,顯示出優異的儀器儀表(instrumentation)製作能力。80年代末期兩岸同時啟動建造同步加速器,台灣幾經追加預算才終於在93年底完成,大陸中科院高能所的同步加速器於91年已竣工,還賣給韓國一座,掙了30M美金。

儀器儀表的系統設計以及製造能力一直是大陸的傳統強項。材料方面的研發更是這幾年大陸戮力發展的領域,翻一翻這個領域的重要期刊如《Nature》、《Science》等,論文中漢語拼音的名字比比皆是。發現天使粒子(Majorana fermion;可能的應用之一是量子計算)的王康隆教授9月初返台演講,其於《Science》上發表文章中共同作者名單中不乏大陸學者,包括復旦大學與上海科技大學教授。

雖說基礎科研的儀器、材料與商業量產的設備、材料在過去要求相距甚遠,但是由現在半導體製造技術已逼近基礎科學前沿,這二者之間距離已經大幅拉近。以MRAM為例,許多元件的關鍵概念與材料是由日本東北大學(Tohoku University)所突破,而不是由商業公司開展;誰又想的到EDA以及晶圓廠現在開始僱用第一原理計算的研究人員?以前這都是基礎科研的領域,與產業不相干的。

摩爾定律前景可見度依台積電技術路線圖到2023年可達3nm,也許還有2nm、1.5nm等技術節點還可以展延。大陸投於先進製程技術的研發在這麼短的時間內恐怕很難追及,遑論7nm以下需要使用的EUV設備可能會受影響而延緩進口,很難分享到高科技市場先入者的利潤。

材料與設備的研發能力大陸比較充足,而且市場規模比較小,需要的研發投入不會太大。以新材料製造的新元件與矽產業原來的設備大部份相容,也不需要使用先進製程設備,譬如MRAM今年開始試產的製程節點才40nm,對於記憶單元之外的製程大陸早就可以充份掌握,所以研發可以集中於磁性材料的特性與磁性薄膜的濺鍍、蝕刻設備。這些是新領域,高科技市場的早鳥獲利特性還在,投資可以獲得充份回報。最重要的是這兩個環節雖然遠較IC市場小,但卻是關鍵環節。投入的資源從生產製造環節挪一些過來,對整體產業的效益會放大許多。

現為DIGITIMES顧問,1988年獲物理學博士學位,任教於中央大學,後轉往科技產業發展。曾任茂德科技董事及副總、普天茂德科技總經理、康帝科技總經理等職位。曾於 Taiwan Semicon 任諮詢委員,主持黃光論壇。2001~2002 獲選為台灣半導體產業協會監事、監事長。現在於台大物理系訪問研究,主要研究領域為自旋電子學相關物質及機制的基礎研究。