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除了技術還有更具威脅的挑戰!台積電下一步須跨越這4座大山

2019-11-14
作者: 林苑卿、林宗輝

▲由於先進製程與基礎研究研發中心都需要大量人才,台積電如今可說是求才若渴。(圖/攝影組)

11月4日,台積電股價已突破3百元,市值站上8兆元,超越半導體巨擘英特爾,堪稱半導體業界第一。

然而,在如此耀眼的光環背後,並不代表前途就一片光明,前面還有諸多挑戰,在等著台積電。(延伸閱讀:站上300元的台積電 該如何布局?

挑戰1:生產製程摩爾定律達到極限了嗎?

台積電一向以技術領先著稱,因此外界最關切者,莫過於台積電向來依據摩爾定律延續晶圓代工業務,隨著奈米製程持續微縮,線寬尺寸恐怕已接近極限,這會影響到台積電的競爭優勢嗎?

11月2日,台積電創辦人張忠謀在台積電運動會上不諱言:「摩爾定律何時終結沒人知道。」因為早在1998年時,就曾有人問過張忠謀與英特爾前執行長克雷格.貝瑞特(Craig R. Barrett)關於摩爾定律何時會失效?

當時克雷格與張忠謀都回答大約20年,但現在證明兩人都錯了,後面還將會發展5奈米,甚至2奈米。但是在2奈米之後呢?業界對摩爾定律的焦慮是不是又會重演一次?

針對這個疑問,台積電董事長劉德音重申:「過去摩爾定律靠密度,現在半導體進展不只製程微縮,不再以線寬尺寸度量,而是以邏輯運算密度或運算能力,作為進步指標。」

為了解決運算密度以及異質架構整合的問題,先進封裝被視為延續摩爾定律的最佳解法之一,英特爾與三星都在相關技術上有極大的突破,而台積電同樣自2009年已跨足先進封裝領域,如CoWoS(基板上晶圓上封裝)、InFO(整合扇出型封裝)、SoIC(系統整合單晶片)等,今年4月,也正式推出全球首顆3D IC(三維晶片)封裝技術,預計2021年量產。

台積電總裁魏哲家也指出,只靠線寬縮減,已不足以達到新技術所要的標準,台積電布局封裝已有6至7年生產經驗,未來3D IC將可達到客戶需要的效能與結構。(延伸閱讀:張忠謀為何把大位交給他?

換言之,晶片的線寬密度已經不再是決定摩爾定律延續與否的唯一因素,反而更多樣化的晶片設計與製造方式才能讓摩爾定律適用的範圍更寬廣。

▲SpaceX 的Starlink衛星將重鑄通訊基礎建設思維。(圖/達志)

挑戰2:人才缺口8000位研究人員從哪來?

9月,在「科技智庫領袖高峰會」會末,劉德音以半導體協會理事長的身分,向經濟部部長沈榮津提出建言,提到半導體人才短缺的問題。

劉德音表示,台灣半導體廠商求生之道就是技術領先,然而近年來包括中國、韓國均加碼半導體研究經費,台灣應居安思危,擴大基礎研究布局。「台灣半導體缺才,最根本的問題在每年研究經費不足,導致願意深入研究的教授數量不足,進而影響學生人數,最後影響半導體專業人才數量。」(延伸閱讀:三星啟動兆元大投資 企圖彎道超車台積電

劉德音在半導體年會中已證實,將在新竹縣寶山鄉建立研發中心,可容納8千名工程師,投入未來20至30年科技、材料研發及半導體產業的基礎研究,「這將是類似於貝爾實驗室的中心。」劉德音對該實驗室寄予厚望。但這些人才要從哪裡來?

今年4月時,台積電曾在中科廠區通往美光的馬路上,沿路插上一整排徵人旗幟,但由於「表現過於直接」,驚動美光高層,最後是直接打電話給台積電高層後,才終於撤下旗幟。

《財訊》求證中科管理局,發言人施文芳回應:「的確有收過台積電申請在中科馬路插羅馬旗的申請。」顯見市場搶人已達「短兵相接」的程度。

挑戰3:中國的影響 如何因應市場與技術被偷的威脅?

因中興、華為先後遭受美國的技術禁運制裁,中國驚覺半導體關鍵供應鏈基本都掌握在美台兩國手中,中國政府痛定思痛,決定全力發展自己的半導體技術產業鏈。

透過政策推動與資金挹注,中芯和華力微先後宣布14奈米製程將進入量產,中芯的製程布局也已經前進到7奈米,良率雖仍無法與台積電相提並論,但仍可能產生一定的替代效應。(延伸閱讀:劉德音運籌 台積電從容面對貿易戰

值得注意的是,中國缺乏人才以及核心技術,為取得這些技術,竊取與挖角手段此起彼落。台積電擁有台灣半導體製造最先進的技術與最優秀的科技人才,自然也成為中國官方與業者的最大下手目標。

除了來自技術的競爭,另一個挑戰則來自市場。隨著中國晶圓代工廠在主流與高階製程走向成熟,占台積電近兩成的中國客戶收入恐怕會進一步受到影響。 更急迫的是,美中貿易戰轉趨火熱,最終台積電恐怕將面臨選邊風險,不論站哪一邊,都可能面對客戶流失,甚至退出特定市場的後果。另一方面,韓國也透過政策布局協同三星想趁虛而入,如何降低相關負面影響,考驗著台積電高層的智慧。

▲IBM 展出量子電腦的內部結構,像盞巨大吊燈。(圖/取自IBM)

挑戰4:新興科技崛起  量子電腦、衛星通訊會顛覆市場嗎?

由於事關國家競爭力以及資訊戰能否占據優勢,量子電腦已是美中等國家的戰略技術發展核心,過去從學界到業界都全力發展,投入的資金每年都達到數百億美元的規模;反觀台灣科技部去年才首次通過台幣7千萬元的預算,與美中相比僅是九牛一毛。

廣達電腦董事長林百里曾表示,即使是量子電腦,未來肯定還是脫離不了矽這個材料。而台積電對矽材料的掌握度,可以說是地球上數一數二,若量子電腦真的能夠流行,那麼台積電同樣能從中獲得好處,而這也是劉德音之所以說台積電未來在量子電腦也不會缺席的最大原因。

雖然主流是接近絕對零度的超導量子,但以矽材料為基礎的常溫量子運算技術還是不可少,且發展潛力更大,如英特爾提出的自旋電子技術,以及中國全力發展的光量子架構。

二者的製造流程與現有主流半導體晶片大同小異,且不需要最先進的製程節點,或許台灣業界也可以從這方面的技術著手進行研發,搭配台積電的製程發展,將可帶來更好的綜效。

另外,5G、AI議題雖火熱,但SapceX所主導的Starlink這類有機會顛覆傳統網路基礎建設思維的衛星通訊技術,也同樣值得關注,台灣已經具備自行設計衛星的能力,並且在國際衛星零件和技術供應鏈中占有一席之地,台積電作為最上游製造技術發展者,如何帶領台灣深化布局相關市場,全球都屏息以待。

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