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半導體的驅動技術與未來產業經濟樣態

  • 林育中

半導體業過去以驅動技術為領頭所形成的穩定經濟結構,面對未來分歧而發散的多方向發展方式,將會是挑戰。三星電子

過去60年依摩爾定律而行的半導體行業有個有用的概念叫「驅動技術」(driving technology)。在摩爾定律下,半導體經濟價值的創造極度依賴於先進製程節點的推進,而製程節點的推動必須依託於一特定類別的產品上,這產品的成功也就成為技術領先的代名詞。

在半導體發展歷史的最初40年,驅動技術的產品是DRAM,從現在的後見之明看來這是想當然爾的必然。DRAM至今仍是半導體市場產值最高的次領域,而記憶體容量受惠於先進製程極大,因此用最受惠、產生最大盈餘的產品來推動最先進製程似乎言之成理。80年代日本從美國手中奪下半導體霸權、90年代韓國取代日本,都是DRAM公司領軍。而過去最先進的製程—不管是在全世界或是在台灣,包括12吋廠、DUV、CMP等指標性的技術和設備,也都由DRAM公司率先使用。

2000年後,flash興起,其製程與DRAM製程有綜效,而其製作技術不似DRAM受其電容值與臨界尺寸平方成正比此一因素的限制,二維flash的製程比DRAM快1.5~2世代,成為新的驅動技術,但領先的時間極短。一方面邏輯代工的技術已經迎頭趕上、取而代之迄今,另一方面二維flash技術也逐漸面臨瓶頸,轉向三維去了。

半導體製程能在過去的60年中勇猛精進、維持陡峭的經濟價值增加曲線,主因是由於這樣的驅動技術模式:產業中最大或次大的子區塊由於成本對先進技術的高度敏感,戮力推進最先進製程。而技術領先帶來的豐厚報酬使得領先廠商有能力進一步投入下世代技術研發,形成周而不息的良性循環。半導體的其它領域雖然盈利率較低,無力投入大量的研發經費於先進製程,也能受惠於先進製程發展的外溢效應,而在其領域的製程得到毋需太大花費的自然提升。以經濟發展的景象來描述,半導體產業是以驅動技術為領頭的雁行序列,領頭雁雖然承受較大風阻,但是在經濟上也有較大的回饋,這是半導體在過去一甲子時間所形成的穩定技術發展及經濟結構,是以能支撐一甲子的榮景。

半導體未來的發展方向雖然在業界已有異質整合的共識,但與過去以驅動技術為單一軸線的發展方式有本質上的不同:異質整合的經濟增值方法十分發散,當產業各領域依其生態利基投入研發的各種技術,所得到的經濟回饋不如以前的集中、豐厚,每個新方向能夠持續的動量也小。簡單的說─備多力分!

問題來了,如果未來的半導體技術發展正如現在業界的共識—分歧而發散的多方向發展,那麼要有什麼樣的經濟模式以及盈利樣態才能支持這樣的半導體技術發展?這值得業界深思討論。

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。