尚青論壇:黃悅軒》晶片無限好,只是近黃昏?

中芯國際與荷蘭光刻機巨頭艾司摩爾(ASML)簽訂修訂後的採購協議。(shutterstock)

半導體積體電路發展至今已70餘個年頭,從以前的真空管到現在的電晶體,再到未來可能取而代之的量子技術,人類科技的發展,就像華碩手機的標語:“Inspiring Innovation, persistent perfection.”一樣,激勵創新,不斷改善。

1950-1960年代的美國,是全球半導體技術集大成者開拓者,而1970-1980年代開始,日本的半導體因爲政府的大力扶持,產量與良率一度位居世界第一,日本公司更是立下狂言:要把仙童半導體這間被美國視爲半導體界開山鼻祖的公司給買下,最後在《廣場協定》的簽訂下,日本被迫退出半導體制造神壇

緊接1980到現在的這段時間裡,有了日本作爲前車之鑑,加上半導體中下游又是重資本、高勞力密集、高技術性需求與高耗能產業,對於美國而言,發展上游纔是更貼近自身利益的方法,基於分散風險原則,美國把半導體制造產業分給韓國和臺灣,以避免讓下游的公司有太多的議價空間,進而壓縮自己的利益,而在臺灣政府和工研院等單位也有意接盤、積極牽成的大環境背景促使下,臺灣的半導體產業也就這樣應運而生,如今這些半導體公司也都取得一定成就、闖出自己的一片天,臺積電、聯電力積電、世界先進、旺宏華邦電、南亞科、日月光、京元電、環球晶和穩懋等企業,都是在1980至1990年代初創,到現在足以在世界獨當一面的半導體公司,臺灣半導體教父張忠謀先生更說過:世界局勢變化大、不再平靜,但臺積電已成爲地緣戰略家的必爭之地。

是的,臺灣在半導體領域有其一定的不可取代性,尤其今年晶片缺貨潮的帶動下,德國、日本、美國等國家紛紛致電臺灣,要求確保產能的輸出,更顯得臺灣的重要,據諮詢公司AlixPartners的說法:目前已有13家車企面臨無晶片可用的境地,對未來車市的損失將達到610億美元。而這還只計算了汽車的市場,其他如:醫療、顯示器消費性電子產品記憶體等產業都還沒有算上。

疫情時代的到來,經濟開始復甦,在物聯網、車聯網、人工智慧和大數據等科技的帶領下,臺灣大部分的半導體和電子廠都抱持着樂觀其成的態度,因爲這都有助於臺灣的製造業創下更多佳績,然而值得警惕的是,摩爾定律發展速度的放緩越來越明顯,臺積電開發的技術節點從130、90、65、45、32、22、14、10到7奈米,可能都還不算太艱難,只是稍微減緩了摩爾定律反覆運算的進程,最後也都順利達陣,但是我們在可看到的未來裡,因爲受限於原子本身的物理特性,各種材料晶圓是不可能無限制切分的,這會影響化學鍵本身的特性,進而影響晶片的各種導電性能,加上今年ASML最頂尖的極紫外光光刻機曾一度難產,有業內人士更大膽地預測,極紫外光光刻機將會是其最後一代光刻機產品,這個被美譽爲半導體工業的皇冠、佔有整個產品生產耗時近40-60%時間的設備,竟然也面臨同樣的研發危機,這是不是也預示着,半導體積體電路產業將面臨更大的技術門檻?

這個產業一路走來已有70個年頭,要說他是傳統產業嘛,他又不像傳統產業這麼簡單,要說他是夕陽產業嘛,他又一直還在發展,臺灣因爲這個產業而風光無限,但畢竟是硬體產業的反覆運算,他不像軟體這樣可以換個演算法就能求新求變,假設臺積電矽基2奈米技術順利量產大家可喜可賀,但是2奈米之後呢?需要用什麼設備去突破、需要用什麼新材料去取代?我們都還不知道,現在的各類潛在技術也都還停留在實驗階段,就算成功了,是不是符合大規模量產的要求也還不一定。

假設技術的革新已經面臨所謂的天花板效應,是不是半導體產業就會真的被納入夕陽產業裡面,接着是否就是等待後起之秀的技術趕超,大家進入新的紅海市場,透過大量的併購與大規模生產的方式以達到成本攤提的效果,用壟斷市場的方式增加在業內的話語權呢?這些都是值得我們好好深思的地方,預先設想、提早佈局才能幫助臺灣半導體產業一直處於不敗的地位。

(作者爲北京大學軟件與微電子學院碩士、電子公司FPE實習工程師)