智慧應用 影音
終極顯示技術Micro LED 智慧手錶市場成關鍵灘頭堡
蘋果日前發表2023年最新iPhone 15系列及Apple Watch系列等新品,就各項產品規格而言,大抵是漸進式的提升,但在佔零組件單一成本比重最高的顯示器方面,仍然是採用AMOLED,與2023年產品差異不大,比較特別的是第二代Apple Watch Ultra最大亮度提升50%,至於新興的Micro LED何時能搭載在蘋果的智慧型手錶上? 短期內仍然沒有跡象。Micro LED號稱是終極顯示器,因為它具備眾多優異顯示特性,不但在亮度、對比值、精細度、尺寸範圍、反應速度、高效率/低功耗、可撓曲、透明性、內嵌其他感測器等方面的潛力,均優於目前佔主流地位的TFT LCD及AMOLED技術,所以產業對發展Micro LED的熱度相當高。Micro LED目前真正商品化的應用,是超大型顯示器,TFT LCD玻璃基板難以切割出來的100吋以上顯示應用,更適合能採拼接方式彈性組合的Micro LED。三星電子(Samsung Electronics)在CES 2023展會中,推出50、63、76、89、101、114與140吋新機型,主打企業行銷宣傳及家庭電影院應用,價格雖與前幾年相較有所下降,但仍是奢華等級,例如北美市場89吋Micro LED TV產品,售價約10萬美元。由於電視機用的顯示面板並不需要很高的精細度,加上Micro LED TV因量產性低導致單價偏高,對於目前在巨量移轉/巨量修復技術仍在發展中的Micro LED業者練兵而言頗為適合。若Micro LED顯示器要真正達到大量出貨,第一個灘頭堡市場應該就是在智慧手錶。全球智慧型手錶1年的市場需求約1億支上下,其中蘋果的Apple Watch約佔半數,蘋果若能領先採用Micro LED顯示技術,勢必能帶動小尺寸Micro LED在穿戴式應用市場的起飛。為何智慧手錶的量產優先順序,會高於智慧型手機?一方面智慧手錶的市場規模僅智慧型手機的10分之1以下,此外,1支智慧手錶其顯示器需要的Micro LED畫素數,僅約智慧型手機用顯示器的15分之1至20分之1,兩項因素加乘考量後,明顯可見Micro LED切入智慧型手錶應用市場的門檻較低,包括LED晶片廠的投資額、初期量產所需要的Micro LED數量等,後者涉及到良率、量產性方面能否滿足初期的市場需求。儘管蘋果產品(包括手錶、MR等)採用Micro LED的腳步不如原先預期的快,但是其他業者包括友達等,展現出更為積極的態度,預計2023年內要出貨給客戶智慧型手錶用的Micro LED。其實,友達在車用Micro LED顯示器的腳步也相當快,不過,眾所周知汽車產業鏈比較保守,要打入主力車廠的供應鏈往往需要3~5年的布局及認證,車廠需要先確定其所採用的電子零組件,在可靠度、貨源穩定供應能力上沒有問題,所以傾向希望友達等Micro LED業者先在消費性電子產品市場開創量產佳績,之後再應用到汽車市場,畢竟汽車產品的使用週期長達10~20年,車廠會採取比較穩紮穩打的策略。目前市場規模1億支上下的智慧型手錶,隨著個人健康監測需求提升,市場可望持續成長,一旦Micro LED成功切入智慧手錶之後,預期將成為2030年以前Micro LED顯示器最大的出海口。
AI風潮引爆矽光子應用
2023年9月的SEMICON Taiwan會議中,矽光子(Si photonics)技術引起熱烈討論。在9月5日「矽光子國際論壇」中,筆者也受邀與台積電、日月光、工研院、美國Cisco及日本愛德萬測試(Advantest)的專家同台,主持人是日月光執行長吳田玉,共同討論矽光子技術在人工智慧(AI)世代中,所能扮演的角色。以下是個人在這個議題中,所表達的看法。眾所周知,矽光子技術已經發展超過20年,主要是利用CMOS成熟製程,將處理光訊號所需的光導管、調變器、光柵、耦合器,甚至光偵測器等主被動元件整合在矽基板上。目前唯一無法整合進矽基板者,是半導體雷射,因為涉及到不同的材料系統,只能以封裝的方法處理。矽光子基板負責將光的訊號轉換為電訊號,此為接收端,發射端就是將電訊號經由雷射轉換為光訊號。由於使用成熟半導體製程,在微小化、集成度、量產的良率,甚至成本都具有優勢。再加上使用光訊號,對比於電訊號,又有著高頻寬、低延遲(low latency)以及低功耗的優勢。自從光纖通訊在1980年代被引進之後,一直擔任訊號傳輸的角色。初期在人類使用數據量還不大的時候,光通訊運用在長距離的傳輸,如海底光纜、大都會地區的網路。隨著數據量的提升,光通訊開始進入區域網路。近來生成式人工智慧(generative AI)的興起,最大的數據產生及傳輸量是發生在AI伺服器之間,因為任何一個大型的模型,都包含數百億個參數,而每次訓練所要花費的算力是驚人的,這些都依賴晶片彼此間的平行運算以及數據交換。拜半導體先進製程之賜,目前處理或計算1個指令,只需要1~2 nsec的時間;但是數據傳輸速度的增幅,卻永遠跟不上算力的增加。光是在光纖內運行1公尺距離會產生5 nsec的延遲,因此AI伺服器的算力有相當的時間在等待數據而停滯。若改用電訊號來傳輸,等待的時間就更久了。解決之道當然就是將轉換光訊號的裝置,愈靠近CPU/GPU/ASIC晶片愈好,以改善訊號延遲,這中間最好避免掉電路板。因此,co-package optics(CPO)包含矽光子基板,便應運而生。CPO目前主力是放在交換器(switch)內,將矽光子基板與處理電訊號IC晶片,以堆疊(stacking)的封裝方式結合,再連接上光纖,比鄰於各式IC處理器,這就是最靠近及最低延遲的選擇方案了。在2000年代中期,IBM在其年度的技術展望(Technology Outlook),特別提出光連結(Optical interconnect)為未來技術的重點。IBM非常自豪於技術上的預測,也表示自己從來沒有預測失敗過,有的只是發生時間的早晚。彼時並不知道會有AI運算的蓬勃發展,也不清楚半導體的技術會進展到3奈米以下。但是很明確的是,人類在數據傳輸的使用量會持續地增加,而矽光子技術將在光連結上扮演重要的角色。當時光連結的提出,也不清楚是會發生在晶片與晶片間(chip to chip)訊號的連結,還是載板之間(board to board)訊號的連結,或者是伺服器架間(rack to rack)的訊號連結。如今伺服器架間的訊號連結,甚至於架上的層與層之間(unit to unit),已經廣泛地採用光連結技術。而晶片之間訊號的連結,已經被台積電的先進封裝技術3DIC/CoWoS/chiplet/fabric,使用電訊號交換給解決了。接下來的重頭戲會是載板之間的訊號連結,目前的主力還是使用電訊號的連接,至於光的連結就拭目以待。CPO結合矽光子技術,提供AI風潮中提升數據傳輸速度的最佳解決方式,這對於產業生態鏈卻是一個巨大的改變。傳統使用插拔(pluggable)光模組的生態系,並不會坐以待斃。在今年(2023)的全球光通訊大會(OFC)上,linear-drive pluggable optics(LPO)即受到廣泛的注意,被視為傳統勢力的一大反撲。Linear-drive的概念是拿掉插拔光模組內re-timer/DSP功能,而增加在ASIC內訊號處理的負擔,如此便減低模塊內的訊號延遲及功耗。因此之故,可以再往前推進1~2個世代的產品,而整個產業生態鏈不會有太大的變化。如同半導體製程所使用的浸潤式DUV微影設備,在不改變DUV曝光機的生態下,又往前推進幾個世代,直到EUV曝光機接手。矽光子CPO的世代終究是會來臨,若LPO順利推展,可能會使發生的時間延後。事實上,linear-drive的概念亦可以使用在CPO上,如此不論在訊號延遲及功耗上,又會有更佳的表現。本文感謝與鄭鴻儒博士的討論。
越南的半導體旅程
在全球供應鏈重新布局之際,越南成為電子製造加值鏈的一個新環節,並為越南發展半導體意向增添幾分想像。半導體的發展,可以依靠的不是終端消費市場,而是電子系統的大量製造。半導體的幾個較發達的地區,從美、日、台、韓、中等無不經歷此一過程。如此才有辦法解釋為何台、韓規模不大的國內終端消費市場,最終撐起如此巨大的半導體產業。越南人口近億(約9,950萬人),倍於台、韓,全球電子製造加值鏈的移轉也是重要新節點。目前越南半導體產業已開始發展IC線路設計,如FAP(Financial and Promoting Technology;一家大型的資訊服務公司)與國營的越南電信(Viettel)下的設計事業群/子公司。半導體製造方面已先進入後段領域,英特爾(Intel)已在河內投資封裝測試廠,而且宣布將擴大投資。三星電子(Samsung Electronics)的封裝測試廠設立於北部太原省(Thai Nguyen Province),2023年第3季已開始量產FC-BGA(Flip Chip-Ball Grid Array)。Amkor於北部北寧省(Bac Ninh Province)設立的封測廠將於第4季開始量產。這幾個大廠的設立顯現出「北記憶體、南邏輯」的格局。至於半導體製造的核心晶圓廠,越南政府在優先次序上是置於IC設計之後的,據說是由於先進晶圓廠投資金額較龐大、生態環境要求比較嚴格、需要較長期技術累積的理由。但是上述的理由只適用於邏輯先進製程的12吋廠,對於毋需依託於先進製程的領域如半導體功率元件、矽光子等,這些原因並不太會形成巨大的進入障礙,這些領域是可以現在優先考慮的。以寬帶隙(wide band gap)半導體為例,目前次產業的形成還在初期,先進者並無太明顯的先發優勢,加上產業的競爭方向比較傾向於材料的研究,較少競逐新製程開發,研發經費並不需要在經營體量形成規模經濟後才能累積足夠盈餘、自主研究,因此目前進入此領域也比較有機會在競爭過程中逐漸趕上領先族群。以越南這樣一個半導體製造領域的新進者,在目前的既有的條件下應該先做幾件事。第一,是立法投資獎勵條例。目前越南並無類似的法令,也許有補助金,但是以行政命令補助,與依法規補助,對於投資者的風險評估是天差地別。特別是在目前的世界競爭格局之下,要建立、或者是要重新建立半導體製造能力的國家幾乎都動用國家資本、以法令規範行之。補助辦法就是一個費時的研究專案,不同的補助辦法會導致不同得結果,而且有些是出乎預期的。兼之立法也需要時間,即使越南半導體製造能力發展優先次序排列較後,獎勵補助條例依然是馬上要開展的事。第二,是提升目前既存的科技園區,或者建立專用半導體園區,直到能支持晶園廠能運作的規格。科技園區是越南行之有年且有成效的措施,譬如Amkor的封測廠就設立於安豐工業園區(Yen Phong II-C Industry Park)之中。但是晶園廠有獨特的需求,譬如極穩定的電力供應、特殊氣體等。政府預先完成的基礎設施對於投資評估是另一項吸引力。第三,是人才培育。人才培育需要先行於產業發展,而且前置時間長。大部分的人才培育需要公權力的運作,這也是馬上要做的事。要切入半導體製造環節並且在其中存活下來當然不是容易的事,上面列的也只是必須先行的幾項。但是也有要注意的地方:在政府的支持下仍然要保持合理的市場競爭,以刺激整體產業的活力,此乃半導體產業協會(Semiconductor Industry association;SIA)對印度政府的忠告,我相信對越南也受用。
邁向低碳永續家園
梭羅(Henry David Thoreau, 1817~1862)曾說過:「We can never have enough of Nature.」他一直在告訴我們永續發展的重要性。近年來, 經濟部大力推動永續發展(Sustainable Development Goals;SDGs),甚至在社會新創暨新創產品及服務採購獎也涵蓋SDG領域。在智慧農業領域,AgriTalk(農譯)技術一直朝低碳永續研發,除了非常堅持無毒有機的農業生產,更進一步,希望智慧農業也能幫助淨零碳排,於是以人工智慧(AI)物聯網(IoT)系統發展低消耗、高效率之精準農業系統,導入智慧碳權雲端系統,打造植物碳吸存模組化系統,可以幫助達成淨零碳排的目的。利用人工智慧及物聯網,AgriTalk控制讓智慧農業生產能夠標準化「固碳總量」及精準記錄「碳足跡」,其作法是以AI精準施肥及農藥使用,保護土壤永續。同時以IoT智能控制記錄總用電及用水記錄(進行碳足跡監控)。AgriTalk採用袋耕的方式,很容易將農業用廢棄物炭化生成「生物炭」回歸土壤及固碳。有趣的是,AgriTalk生產的薑黃在吸收二氧化碳進行光合作用時,在泥土內的薑黃莖部能固碳,效果極佳。AgriTalk多方面進行研發,讓有機無毒智慧技術可中和土壤,增加土壤的保水力及通氣性,吸附土壤養分使其不易流失,並能提高族群數量及多樣性。生產農產品為例,考慮淨零碳排將無可避免地增加生產成本。然而,AgriTalk仍堅持農業應以永續發展為目標,並不遺餘力地追求此目標。目前,AgriTalk已達到14項SDG指標,並得到了回報,經濟部社會新創暨新創產品及服務採購獎特別頒發SDGs第12項指標的榮譽,亦即農業智慧化服務。AgriTalk不計成本地實踐淨零碳排這種做法,在一般傳統農業生產往往不易達成。這種做法在追求營利的同時,也不忘關注健康及環保問題,秉持著對地球永續經營的關懷。這樣的承諾和行動對於農業產業而言具有重要意義。AgriTalk所實踐的永續農業模式,除了促進生產力的提升,也對環境造成的影響更加友好。雖然過程中可能需付出額外的投資,但對未來環境和社會的影響卻是無價的。希望AgriTalk的做法能激勵其他農業從業者,引導他們尋找更加永續和環保的方法來生產農產品。這個事例向我們傳遞了一個重要的信息:在追求經濟效益的同時,我們也必須關注地球的健康,並尋找在這兩者之間達成平衡的方法。只有如此,我們才能實現可持續的農業發展,為我們的子孫後代留下更美好的未來。
印度半導體獎勵政策與發展策略 (二):以營利為導向的策略
半導體的產業發展其實是一個產業持續累積資金的過程,而只有盈利的企業才能夠累積資金、擴大規模,最後足以用於自主研發,追上位於產業前沿的競爭對手。政府補助只能當成產業啟動器(jump starter),卻不能持續用於續命。美國半導體協會(SIA;Semiconductor Industry Association)之前訪問過印度,給印度政府的建議之一是保持市場競爭性。唯有如此,才能培養出能長期在世界市場競逐的公司和產業。一個產業的發展可能以十數年計。如果將容易進入營利的狀況的因素納入發展策略中考量,產業先發展領域的選擇也許會與目前印度電子與半導體協會(India Electronics and Semiconductor Association;IESA)的建議不同。譬如擴大自有產品IC線路設計公司的佔比。印度有豐沛的IC線路設計人力,至去年(2022年)為止,從業人員已達5.5萬人,佔世界IC線路設計從業人口約20%,人力資源充沛。IC線路設計工作也與基礎設施較無關係,而且印度IC設計次產業已運作多年,大部分的障礙顯然已經成功被排除。另外,相對於半導體製造,IC線路設計計所需的投資顯然較小。惟印度龐大的專業隊伍目前從事的業務大部分是IC設計服務,只有較少數的公司提供自己的產品。擴大自有產品IC線路設計公司在整個產業中佔比,乃相對而比較容易成功的一種做法,而且所需的發展時間較短。利用正在逐漸移入印度的電子系統製造業的半導體需求所創造出的市場,可以提供自有產品IC線路設計公司的發展機會,這可以替代前述的政府銷售補助或策略性採購的鋪貼。某種程度也提高半導體自給率。在發展IC線路設計產業的同時,對比在特定地點政府先行集中建設必要的半導體製造基礎設施,並且培養半導體製造及製程、材料研發人才,這些都是比較耗費時間的工程。這樣的發展順序雖然對於半導體製造能力的取得過程看起來比較迂迴,但是商業成功的機會較高,而且稍後的半導體廠也在設立後不必同時面臨基礎設施缺乏、人力資源短缺以及半導體製程量產同時的三重壓力。半導體產業加值鏈長、面向廣,後進者不可能同時間開啟多條戰線。好的發展策略自然是依託自己已經具備的優勢點、面,順勢擴大在整產業中的競爭優勢環節。最後要強調一下,半導體產業的最基礎本質是營利事業,不是軍工業。標定取得某種特定技術卻無法形成良性商業循環、自我支援持續發展到最有競爭力的領先群,如此發展策略容易導致失敗,也不乏前例。制定產業發展策略以及相關的獎勵政策時,須將欲扶植的次產業可能獲利因素,放在更為優先的政策考量順序上。(作者現為DIGITIMES顧問)
印度半導體獎勵政策與發展策略(一):獎勵政策與發展意向
印度內閣在2022年9月21日發布〈Modified Programme for Development of Semiconductor and Display Manufacturing Ecosystem in India〉,用以支援其成為電子系統設計及製造(Electronics System Design and Manufacturing;ESDM)的世界樞紐(global hub)願景。企業投資印度的常有顧慮之一,乃基礎建設不足問題,則由於2020年4月1日公布的〈Modified Electronics Manufacturing Clusters Scheme〉(EMC 2.0)及其中的Common Facilities Center(CFC)來支持。先說基礎建設不足的問題,單只是政策及補助是不容易見成效的,因為基礎設施有很多部分不單只是投資可以解決的。譬如半導體所需要的高壓線及水源,廢水、廢棄物處理,乃至於環保法規,都需要公權力的行使。這個部分由政府主動地作為先行啟動計畫、集中於一處提供較完整的產業基礎設施、形成聚落等,是比較有效率的作法,可以省卻投資者決策過程中的疑慮,並且加速投資決策後漫長的準備、申請程序。此類作法早有成功的先例,譬如台灣的科學園區,或者是中國的一些高科新區,都是政府先完成基礎設施再招商,讓企業的考慮單純多了。至於發展半導體產業的部分,這個獎勵條例可能有點誤導之嫌。半導體與顯示器雖然享有部分類似製程,卻是兩個截然不同的產業,產業的業務模式競爭樣態差別甚大。不然也很難解釋為何中國在發展半導體和顯示器兩種產業,呈現截然不同的結果。將兩種產業的獎勵政策以分別的條例來規範是比較安全的做法。印度有興趣的半導體製造領域包括幾類:第一類是邏輯,雖說是所有技術節點政策都支援,現在看來40奈米僅是可以接受,目標應該放在28奈米;第二類包括化合物半導體、矽光子、感測器(包括MEMS)和離散元件(以下統稱特殊產品類);第三類是封測。對線路設計另有獎勵辦法,包括對獎勵設計產業基礎設施(infrastructure)的〈Design Linked Incentive Scheme〉條例,補助設計相關支出的50%;以及支持設計實施(deployment)的〈Deployment Linked Incentive〉,補助淨銷售金額的4~6%。印度電子與半導體協會(India Electronics and Semiconductor Association;IESA)對政府的建議是依次發展封測廠、特殊產品廠,最後才及於先進製程廠,由易至難,看起來井然有序。先進製程方面,IESA建議聚在28奈米上,這是摩爾定律發展過程中每一個電晶體製造成本最低的製程。先發展封測的原因是投入較少、僱用較多人數,次而特殊產品的原因是因為這些工藝過去的發展期較短,比較有機會迎頭趕上。但是,如此簡化的觀點顯然忽略規劃產業發展應考慮入的細節。誠然,特殊產品的工藝有很多是8吋廠的製程,在傳統半導體的製造工藝上看來並不太困難。但是這此特殊產品的晚出現,也有它的道理。譬如化合物半導體的SiC,出現在軍用電子產品已有多年,但是SiC晶圓生產困難,良率較低,以至於現在用SiC做的功率元件,其晶圓成本還佔元件製造成本的一個相當百分比。類似這樣的例子不勝枚舉。也就是說,單只是從半導體製程的先進與否來探討產業發展策略,並非是一個全面的衡量標準。製程簡單而晚出現的產品自然是有其他的障礙妨礙它的問世,所以要進入這些領域要有其他投入的準備,譬如半導體材料的研究與開發。即使被視為第一步的封測,也要有類似的心理準備。
假如室溫超導體是真的?
Nature News在2023年8月16發表的新聞以〈LK-99 isn’t a superconductor — how science sleuths solved the mystery〉為題,引用許多驗證實驗的文獻,對於前一陣子在國際學術界、產業界引起的室溫超導體騷動,算是暫時劃下休止符。超導體在其臨界溫度(critical temperature)下要同時具有2個物理特性:1. 零電阻,所以電子在流經超導體時不會發熱。2. Meissner effect,當有外加磁場時,磁場無法延伸入超導體內。我們經常看到的科普片中一個超導體懸浮於磁鐵之上,即為此一效應的視覺展示。超導體現象的發生以前,是需要極嚴苛的周遭條件,譬如極低溫或極高壓。也有理論來描述這現象:BCS理論(Bardeen-Cooper-Schrieffer theory)來描述,這是1972年物理諾爾獎得獎作品。需要極端低溫的環境下,才發生超導現象嚴重的限制超導體的應用—因此從1911年發現超導體現象迄今,物理學家致力於發現臨界溫度較高的超導體的材料。這百年最標幟性的突破是Georg Bednorz與K. Alex Muller於1986年發現的陶磁超導材料(1987年諾貝爾獎得獎作品)及隨後朱經武的釔鋇銅金屬氧化物(Yttrium Barium Copper Oxide)。之後雖然有新材料持續提升臨界溫度,但是關於其物理機制存有分岐,沒有令人一致信服的理論。這其實很大程度的減緩臨界溫度的提升—沒有理論基礎的實驗嘗試,有時看來像是煉金術。Nature News的文章用那些檢驗實驗的結果,簡單解釋為何LK-99非超導體:南韓團隊所看到的部分懸浮(partial lifting)現像是鐵磁(ferromagnetism)機制;材料本身其實是絕緣體。看到的電阻在特定溫度下驟降,乃因樣品中摻有硫化銅的雜質,在那特定溫度時硫化銅產生相變,造成電阻驟降。沒有雜質的樣品,是看不到電阻驟降的現象,這就暫時結論學界目前的擾動:LK-99不是室溫超導體。但是如果真有室溫超導體,最該立即投入研發的應該是半導體產業。半導體發展迄今,各方向發展的瓶頸幾乎都集中於散熱問題。半導體發熱的來源,簡單歸結有2個。首先,是電晶體於0與1狀態切換所需的能量,每次運作大概花1 fJ(femto Joule,10的負15次方)。看起來數量級很小,但是考慮到現在1片晶片上電晶體的閘極數(gate count),動輒以tera(10的12次方)為單位;而電晶體的運作速度可以達到ns(10的負9次方)等級,也就是每秒最高可以有10兆次運作,發熱量便相當可觀。但是,更大的發熱源是焦耳熱(Joule heat),也就是當電子通過金屬時因為電子碰撞晶格產生的熱耗散。這個熱耗散存在於晶片與晶片之間的金屬連線,譬如資料在CPU、DRAM、NAND Flash之間的穿梭來回—這其實是一個電子系統中最大的熱耗散來源,也存在於單一晶片之中。現代的IC晶片中有許多的信號線和電源線。現在的新工藝之一:晶背電源分配網路(BS-PDN;Back-Side Power Distribution Network),將供應電晶體運作電源的線路從原先的金屬線上層,移到晶圓背面,使之比較接近坐落於晶圓底面的電晶體。單只是這樣的縮短電源線的長度,就能大幅降低晶片的功耗和熱耗散。假如室溫超導體存在,最該立即投入研發的應該是半導體產業。單只是以室溫超導體材料替代目前單一晶片中的金屬連線,以及在先進封裝中用以連絡晶片之間的連線,如此造成的導體價值增進就遠超過目前所知超導體的其他的應用價值。當半導體產業製程微縮的路走得日益艱難,先進封裝以及新材料必須分擔半導體創造新價值成長的責任,而室溫超導體顯然是新材料領域中,可一舉解決目前半導體各方案中最大的共同瓶頸—熱耗散問題。雖然此次的挫敗顯示室溫超導體的路途還長,但是室溫超導體的利益巨大,作為已走到世界最前沿的幾個半導體龍頭企業,前瞻研究中室溫超導體可以開始考慮涵蓋此一議題了。 
中國落居美國第三大進口國的背後成因
2023年7月時,國內外媒體引用美國商務部貿易統計數據,大幅報導合計2023年1至5月貿易數據,墨西哥已超越中國大陸成為美國第一大進口國。8月8日美國公布上半年最新數據,自中國進口額為2,030億美元,較2022年同期大幅下滑25%,不及自墨西哥與加拿大進口的2,360億美元與2,110億美元,退居美第三大進口國。這其中數字的背後該如何解讀?與台灣又有關聯呢?中國下滑或是加墨崛起?若觀察美國進口數據,近年自中國進口的高峰出現在2018年10月的545億美元,其後便因美國發動貿易戰,陸續幾波對多項中國進口產品課以高關稅後下滑,但因2020年第1季疫情爆發後的疫情紅利,及中國2022年封控的遞延需求,而分別在2022年1月與2022年8月回升至相近的進口金額,分別為532.1億美元及540.6億美元,其後便快速跌落至400億美元以下,而自2023年2月為墨西哥及加拿大超越後,進口金額便持續落居兩國之後。中國從2022年3月27日上海分區分批封控,到2022年12月7日突然全國解封,約長達8個月期間。根據BBC統計,從3月到10月,中國有超過150個地級市遭封控,其中有114個城市是在8月到10月進行的。若看中國整體出口數據,除了3、4月受到影響外,從7月的3,295億美元逐步下滑至11月的2,929億美元,12月略為回升,2023年1月再降至2,872億美元,但美國自中國進口金額則是從10月就開始「跳水」。我認為除了美國2022年第4季經濟活動走緩外,也反應美國分散供應源的走勢,尤其是在2022年10月美國對中國祭出嚴厲出口管制措施的嚇阻效應發酵。反觀墨西哥與加拿大,2018年不只是美中貿易戰開打年份,美國總統川普(Donald Trump)、加拿大總理Justin Trudeau及墨西哥總統Enrique Peña Nieto於該年11月簽署美墨加協議(USMCA),取代早先的北美自由貿易協議(NAFTA),並於2020年7月1日生效。雖說這協議是川普施壓鄰國的產物,對美國最為有利,但也納入汽車製造的新規定。若要在北美區域進口小客車與輕型卡車豁免關稅,區域內自製零組件含量從NAFTA時代的62.5%,自2020年7月1日起算,分四年逐步提高為75%,重型卡車則分3階段調整至70%。USMCA架構下 再度凸顯加墨重要性千禧年前加墨均為美國第一大第二大進口國,中國則分別於2003年及2007年超越兩國,自此躍居美國第一大進口國,以2022年來說,中國仍佔美國商品進口金額的17.1%,明顯領先墨西哥的13.6%及加拿大的13.3%,但自USMCA生效後,從月度美國進口數據中,明顯可見墨西哥及加拿大對美出口持續成長的趨勢。2023年上半中國落居美國第三大進口國一事,歸納起來,主因是美國自中國進口大幅減少,其次才是墨西哥及加拿大對美出口增溫的結果,但在逆全球化的大趨勢下,可預期長期來看,美加墨區域內貿易將持續勝於美中貿易,對台灣企業主而言,若企業全球布局藍圖中,美國市場乃重中之重的話,那麼也該有配套墨西哥及加拿大布局才是,不是嗎? 
產品標準規格對現代半導體產業景觀的形塑 (四):統一標準建立的挑戰
車用半導體零件標準制訂,存在一定的挑戰。第一個自然是供應鏈區域化的趨勢。車聯網是未來汽車發展的基礎框架,目前中國已在多地建立車聯網的先導區。中國系統以外的市場是否會採用相同或類似的標準呢?存疑。這可能分裂未來的產業統一標準,乃至於市場。第二個挑戰是雖然電動車銷售量已超過1,000萬輛,但是產品的概念仍存在高度流動性。也就是說,電動車/自駕車的產品概念仍在快速演化之中,這也不是全然的向壁虛構。電動車/自駕車目前的演化方式像過去的手機,最大程度的將既存的可攜電子系統全部吸納進系統中,多少也會依存於既定電子系統的標準。譬如網路的技術無論如何,也是要基於現行5G技術標準,只是特化於汽車的應用,這樣車聯網的技術就有粗略的一個技術標準框架了。但是電動車/自駕車更精細的功能猶存有相當的空間,車用半導體零件標準制訂必須對這些創價空間留存彈性。挑戰還來自半導體本身技術的快速進展。半導體技術不再只依循製程微縮的單一增值路徑,增值的方法另外還有使用新材料、先進封裝等方法。以已經使用先進封裝多年的CIS (CMOS Image Sensor)為例,這是在汽車中已經開始提高用量的感測器。目前的CIS至少包含畫素陣列(pixel array)及影像訊號處理器(ISP)2個晶片,以先進封裝的方式相結合。由於先進封裝技術的進展,堆疊3個、4個晶片—譬如再加上DRAM以及做邊緣計算(edge computing)的邏輯晶片—乃至於更多的晶片,都可能在可見的未來發生。封裝後的產品,不只是效能參數改進的問題,更是功能變化、擴充的問題。雖然過去其他產品標準的訂定也會配合半導體製程的演進而漸進式修改,譬如SDRAM、DDR、DDR2、DDR3 等的演化,但是總體的架構變化是漸近式的,而且每次標準的使用也穩定好一陣子,系統和半導體零件業者都可以使用新標準獲得相當回報。然而,車用半導體的變化有可能比較快速而激烈,這對於半導體零件標準制定形成挑戰。做為系統廠商的汽車廠商要垂直整合半導體到哪一個價值環節比較有經濟效益?如果不考慮地緣政治的因素,我認為到ADAS 或L3、L4自駕晶片的設計也許是個好的界線,這是總結手機公司發展經驗可以得到的結論。整合到此部分,系統公司已足以掌握系統核心價值的創造,譬如Tesla的半導體垂直整合目前便止於L4的晶片設計。如果汽車公司再深入半導體製造部分,就容易面臨要同時具備多種核心能力-包括汽車設計、製造與半導體製造-的挑戰。而半導體的環節也必然會面對規模經濟不足的窘境,畢竟競爭對手是不會採用對手設計、製造的半導體零件的。以此來考慮車用半導體零件統一規格標準,在汽車的ADAS/自駕晶片定義介面標準會是一個比較合適的起點。從此以下的半導體零件,制定較為有彈性的架構及可靠性規格。講架構是因為半導體技術部分還存有流動性,架構性的標準比較容易去接納新的技術以及相應的新增產品功能;可靠性更多的是針對汽車安全的相關規格。衆所周知,汽車對於安全性的要求近乎完美,而可靠性只是對於安全性的基礎要求之一。當硬體的標準訂定之後,車廠比較能減少責任的風險,它也會讓法律的修訂、保險產品的設計因有硬體的依據加快進行,而這些非技術的因素是自駕車正式問世的最大難題。
產品標準規格對現代半導體產業景觀的形塑 (三):車用半導體零件的統一標準建立
電動車及自駕車是未來最大的半導體應用領域。汽車產業每年市場超過2兆美元,超過手機、PC、伺服器等市場的總和。2022年電動車的銷量已經超過1,000萬輛,佔整體汽車市場的比例高達13%。電動車/自駕車預計在2030年的製造成本中,有50%會來自於半導體;2040年後由於自駕車趨於成熟,可能更會高達70%。電動車/自駕車與半導體的相互依存程度不言而喻。電動車/自駕車用半導體零件目前並沒有齊一的規格。以半導體其他應用—如前述的DRAM經驗來看,半導體零件的規格制定會大幅降低半導體零件成本,進而降低電動車/自駕車售價、擴大市場,對汽車和半導體產業是個雙贏的策略。但是有部分汽車業者似乎又想走回過去電子系統業者的老路:垂直整合、深入半導體製造環節。具體的例子有比亞迪、博世(Bosch)等。特別是在COVID-19(新冠肺炎)期間,汽車廠商經歷零組件斷供困境,對於整個汽車產業的供應鍊有直接掌握的強烈渴望。汽車廠垂直整合進半導體的考量可能來自於強化核心競爭力。如果一部車子的製作成本有50%,甚至70%來自於半導體,則可能汽車價值的創造也大部分來自於半導體。核心價值相關的硬體全部外購,無疑是把自己降格成組裝廠,無法在激烈的競爭中立足。汽車產業與半導體產業的垂直整合,表面上還有其他的好處。車用半導體零件由於沒有統一標準,很多是客製化的,汽車業者與IC設計公司的溝通是另一種成本,垂直整合可以大幅削減客製化的交易成本。另外,車用半導體零件的驗證期通常很長。半導體設計、製造內化在汽車公司內後,驗證的周期可望大幅縮短。但是訂定車用半導體統一標準、促使垂直分工成為可能進而獲得好處,我認為會比垂直整合的好處還是要大。除了前述的擴大規模經濟、降低成本、加速研發進展等好處外,還有對汽車產業特有的好處。譬如統一的規格可以加速立法推動,也可以建立世界公認的驗證平台,加速零件上市的速度等好處。國際半導體產業協會(SEMI)已開始推動車用半導體的統一標準。