台灣的ICT產業,主要包括半導體產業與電子製造服務業(Electronics Manufacturing Services;EMS),於2024年佔台灣出口的65.2%;在2025年,此一數字預估可能進一步提升到74%左右。
此一比例是台灣在世界產業競爭賽事中的特例,對於台灣未來的進一步產業新發展有深遠的意義。
電影「造山者」(A Chip Odyssey)中敍述台灣最早期的半導體CMOS技術引進自美國無線電公司(Radio Corporation of America;RCA),其實對台灣有一個項不亞於授權半導體技術給台灣的貢獻—先是在1966年台灣設立的楠梓出口加工園區組裝當時不算太先進科技的黑白電視(彩色電視於50年代後期已進入量產),之後陸續有增你智(Zenith)等公司加入此一行列,再加上後來台灣取得RCA黑白電視技術授權的廠家,鼎盛時期的台灣黑白電視產量超過世界的一半。
這系列電子系統製造的奠基對於台灣70年代迄今的發展有3個重要的意義。
第一個是電子產業的成形。一家企業不算是一個產業,一群關連的企業才是,佔全世界產能一半以上更當然是。
第二個是將社會菁英人才動員導向電子相關產業。
第三個是供應鏈的建立,當時包括最基礎元件的電阻與電容等。
這個由黑白電視塑造的產業,形成1970年代開始發韌半導體的國內市場;又由於許多電子產品是面對全球的大比例市場,如前所述的黑白電視、後來的PCB板、個人電腦等,讓台灣的半導體產業在誕生時馬上可以用進口替代的策略迎接廣袤的全球市場。
但是在初期半導體與電子業的關係也就只是鬆散的元件產品與市場關係,二者並沒有太強烈的關連。
兩個關鍵轉折引發兩者之間關係深層的改變,從而結合變得更為緊密。
一個是製程演化到28奈米之後,平面製程的微縮能增加的經濟價值快走到盡頭了。此時每個電晶體的平均成本降到歷史上最低。之後的製程名字雖然也如摩爾定律般的往22奈米、14奈米、10奈米、7奈米等一直走下去,但那只是個節點標記,用來敍述這節點的效能,卻與電晶體的真實臨界尺度沒有太大的關係。
所以每個電晶體的平均成本從28奈米後又開始拉高。之後電晶體效能的持續提升主要靠的是電晶體3D製造製程,如FinFET、GAAFET、CFET等。3D電晶體製程顯然要比二維電晶體製程要複雜許多,兼之臨界尺寸無法有效縮小,成本的上升理所當然。
另一個原因是AI伺服器的興起。由它對電力飢渴的程度就知道它需要處理資料的速度以及流量。
傳統晶片的設計原先會同時考慮效能、功率以及面積(Performance, Power, Area;PPA)並且在其中取得均衡,尋求最大的綜合經濟價值。
但是如前所述的,晶片在二維微縮的進展已遭遇強大阻力,而AI的運算又要求極致的算力,所以效能優先;其他的問題嘛,交由封測、乃至於整個電子系統來解決。
以前晶圓製造廠商很多選擇外包封裝測試此一環節,因為後者毛利較低,在晶圓製造廠商的眼中,將資金投入毛利率高的晶圓生產環節才是對資最金最有效的運用。
但是由於半導體製程現在面臨高效能計算(High Performance Computing;HPC)對於速度嚴峻的挑戰,一味的傾向於提升晶片的效能,其他無法在晶片階層解決的問題就必須移交給封裝測試、甚至是電子系統本身來解決。
這個轉變解釋了很多現象。譬如晶圓代工廠把封裝測試重新納入版圖—雖然稱之為先進封裝,以解決晶片效能不足的問題,包括頻寬、散熱、面積效率等。又譬如在AI伺服器系統的全光纖化—晶片的速度、散熱的優化不足,那就用系統的方式來彌補。