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 川普總統，你胡扯 ! |
| 時事評論｜政治 2025/04/12 00:03:26 |
美國川普總統從選前、當選後，一直到最近，三番兩次的說：「台灣偷了美國的晶片(Taiwan stole America’s chip industry)」，大部分國人聽了都覺得憤憤不平，「偷」在東方和西方文化中，都是很嚴厲的指控，晶片從業人員更是難嚥下這口氣，都很想問：老川，你有什麼證據，可以這樣的血口噴人？
最近沈珮君小姐寫了：「史欽泰，把桃花源從遁世變現世」一文，上下兩篇，將台灣1976年如何篳路藍縷，派出工研院工程師40多人，赴RCA付費學習IC(積體電路)製程，踏出台灣建立IC產業的第一步，以及茄萣子弟史欽泰，如何在其中扮演靈魂人物角色，娓娓道來，讓人對台灣不是「偷」，而是自己一步一腳印，建立自己的實驗工場，歷經無數鍥而不捨的修正與微調，結果良率(Yield)比RCA的還要好，跨出成功第一步的過程，令人印象深刻。 https://reading.udn.com/read/amp/story/7048/8618687 https://reading.udn.com/read/amp/story/7048/8621200 但那畢竟只是第一步，IC工業發展日新月異，從1978到2025年，從實驗工廠最初3微米的技術，演近到今天2奈米；一奈米(nanometer)是一公尺的十億分之一，2000年之前通常以微米(micrometer)為單位，一微米就是一公尺的一百萬分之一，或1000奈米，所以1978年3微米，是2025年2奈米的1500倍；附帶一提，人頭髮的平均直徑是80微米，等於80.000奈米，是2奈米的四萬倍，不難想像3奈米、2奈米有多細；這前後47年，幾乎要半個世紀，中間歷經了無數個IC的世代，競爭是全球性的的，台灣的IC工業如何亦步亦趨，從跟上世界腳步，到殺出重圍領先，過程也是備極艱辛，和最初的第一步比起來，應也不遑多讓。
筆者1976年進入IC工業的後段封裝測試(Packaging & Testing)，那時都還是歐美廠商的天下，2002年轉入前段的IC設計服務(Design Service)，到2010年代中期退休，整個職涯都在IC產業，讓筆者來回顧一下這40多年來IC產業的生態變化，及重大事件，說明川普所說的是無的放矢，胡扯一通。
筆者先以工研院的一張圖表(表1)，來解釋一下IC產業上下遊產業鏈的流程，及其供應鏈，從IC設計、光罩、晶片製造、針測(Probing)、切割(Dicing)到最後的封裝到測試，除了這些主要的流程，每一站都有其各自的機器、軟體、材料、耗材的供應商，尤其以晶片製造及封裝特別多。像晶片製造的曝光機(Stepper)、離子植入機(Ion Implanter)，各種純度高的精良化學藥劑(Chemicals)、晶舟盒(Wafer Cassette)等等，大大小小，林林總總，不下4-500項；封裝的打線機(Bonder)、基板(Substrate)、模封材料(EMC)，波焊機(Wave Soldering)等等，也有1-200項，是個相當龐大的產業鏈；所以台積電到美國鳳凰城設廠，不止台積電本身，其實也要帶去很龐大的供應鏈。
▲表1：半導體產業鏈流程，及其供應鏈，流程前數字是現有的公司數目。(摘自工研院資料) 也許有人會說，只要搞定一些大的供應商，像曝光機、打線機等就好了，其實不是，都少不了，少了一個可能就會增加很多麻煩。這裡舉兩個例子，一是用來裝晶片的晶舟盒，乍聽似無特殊之處，但少了晶舟盒，晶圓如何在廠內移動？如何搬運？台灣一家晶舟盒的供應商，2024年營收達台幣65.4億，能說晶舟盒不重要？另外一個是搬動機器的吊車，這個乍聽更會覺得無足輕重，晶片廠有不少機器要防震，沒有合格的吊車、有經驗的駕駛，新設產線如何移動、就定位？竹科有個「吊車大王」傳奇，身價上看百億台幣，不難想像有相當多生意。這些供應鏈，有國外的，有台灣的，都要經過動輒數年的長時間磨合，才能培養出彼此的信任及默契，絕非一蹴可幾 。
再來談談IC的世代(表2)，下表列出從1968年到2025年IC微縮(Scaling)的歷史，共經歷了20個世代，IC的大小(面積)就是成本，越大就越貴，當然希望可以越小越好，同時性能也會提升，所以IC從發明以來，就不斷有很大成本及性能的誘因和壓力，來進行晶片的微縮。IC世代的名稱，以技術節點(Process Nodes)來表示，現在常在媒體上看到的3奈米、2奈米就是技術節點，附帶一提，Process Nodes的中文，也有稱製程節點，或工藝；世代指的是當時最先進的技術，但大抵運算用的邏輯(Logic)晶片，及記億體晶片才需要，並非所有類型的晶片，都適合最先進的製程，像汽車晶片，類比晶片(Analog)等就不適合。
▲表2 ：1968年至2025年的技術節點，長度單位全部改成奈米(Nanometer)，130奈米世代之前，通常以微米(Micrometer)為單位，1微米等於1000奈米，1奈米是1公尺的十億分之一。 在IC產業，所謂下一世代是指電晶體的長度、寬度，各縮小70%左右，所以面積可以縮小到50%左右，媒體上也常提到所謂摩爾定律(Moore’s Law)，是指IC上可容納的電晶體數目，每隔兩年就增加一倍(圖1)，就是因IC每兩年就推進一個世代。工研院是1980年衍生成立聯電，1987年再衍生成立台積電，自此兩家公司就展開激烈的競爭，互有領先落後，媒體上經常以晶圓雙雄來稱呼，連帶兩家公司的董事長，也常會在媒體上隔空交鋒，唇槍舌戰一番，這種態勢一直維持到2001年左右的130奈米世代，台積電勝出，之後台積電就一路領先，距離越拉越大，直到現在。
約從1990年代中間起，台灣半導體整體的競爭力日增，台灣的學者、公司代表在國際半導體產業協會(Semiconductor Equipment& Manufacturing Association，簡寫 SEMI)，及電機電子工程師學會(Institute of Electrical and Electronics Engineers，簡稱IEEE)的發言權也逐年增加，陸續有人獲選為IEEE的院士(Fellow)、審稿人、編審等，也陸續有人出任SEMI負責制定規格的技術委員會委員及主席，也有人出任SEMI的董事，進入決策圈。
21世紀的初年，90奈米的世代，全世界IC的微縮，碰到非常棘手的技術瓶頸，無法再繼續微縮到65奈米，瓶頸是「微影(Lithography)」的技術，微影是將光罩上的線路圖形，清楚的曝光，縮小印在晶片上，碰到的問題是成相模糊，像拍照時沒對好焦距，整張照片模糊掉一樣，因為曝光用的193奈米波長深紫外光(Deep UV)，波長無法再變小，所以那時經常可在媒體上讀到「摩爾定律(Morre’s Law)」無以為繼的報導，全世界浪費掉的研發經費超過10億美元。這個瓶頸靠著台積電林本堅(Burn Lin)博士發現的浸潤式微影(Immersion Lithography)解決了，簡單的說就是在鏡頭與晶片間加水當介質，因水的折射，讓波長降到134奈米。這個突破，讓微縮可以持續，2005年IC進入65奈米世代，也讓台灣從追隨者，變成領先者，台積電最強的對手是韓國的三星（Samsung)，和美國的英特爾(Intel)，在激烈競爭中，2023年，英特爾先在5奈米敗下陣來，接著2024年，三星也在3奈米，因良率不好敗下陣來，台積電一步一步登上晶片製造的頂峰。
▲圖1 ：摩爾定律，是指IC上可容納的電晶體數目，每隔兩年就增加一倍；圖表的橫軸是年份，從1970-2020的偶數年，縱軸是以指數(Exponential)表示的晶片電晶體數，圖上每一點都是當年各公司推出的型號，可以看出2000年代後半期起，因浸潤式微影的發明，在紅色線之上的型號變多了，但橫軸只到2020年，之後紅線之下者應變多了，摩爾定律越來越難。(摘自Wikipedia) 除了晶片製造，台灣的封裝測試，同樣令人刮目相看，目前產值全球第一，台灣規模最大的日月光投控(ASE Holding)，也是全球最大。封測最早都是外商投資，荷蘭的飛利浦(Philips) 1966在高雄楠梓，美國的德州儀器(Texas Instruments)1969年在新北中和，分別設立封測廠，比台灣決定發展晶圓製造的1976年還要早，1970、1980年代，這兩家公司的營業額排名都在十大外銷廠商第五至八名之間，難得的是這兩家公司，目前仍繼續營運，都已經超過50年，活力還十足。不像早期來台灣投資電視音響組裝的愛德蒙(Admiral)、飛歌(Philco)、增你智(Zenith)、RCA、日立(Hitachi)及哥蘭帝(Grundig)等外資，看上的是當時台灣的廉價勞動力，勞工薪資上漲後，就紛紛撤資。另外影響更大的是，這兩家公司也訓練出不少本土的管理幹部，跟據工研院的資料，2024年台灣有封測相關公司36家，一半以上的公司，都有前飛利浦，或前德儀員工的影子。
規格是領先者制定的，像封裝的尺寸規格等，早期台灣在封測領域，只是跟隨者，只能跟著別人定的規格做，通常也是較簡單的封裝型式，隨著台灣半導體整體的競爭力日增，封裝的型式越來越複雜，技術層次也提高很多，像超過一千五百個焊錫球的BGA(Ball Grid Array)，多晶片堆疊的系統級封裝(System in Package，簡寫SiP，圖2)，晶圓級封裝(Wafer Level Package，簡寫WLP，圖3)等高階的封裝。隨著摩爾定律呈現變緩趨勢，結合封裝堆疊與晶片製造的技術因應而生，約在2010年代的後半期，台積電推出整合記億體、邏輯等晶片在同一封裝中的COWOS(Chip on Wafer on Substrate)，領先全世界；也跟晶片製造的浸潤式微影情形一樣，台灣不再只是追隨者，而是領先者，是規格的制定者，輝達(Nvidia)功能強大的AI 晶片GB200/GB300，就是COWOS的封裝(圖4)。
▲圖2： 電子顯微鏡下的系統級封裝(SiP)的橫切面例子，本例堆疊三層晶片，有三層金線，其厚度才0.8公厘（mm)，金線直徑約是人頭髮直徑的四分之一，約是二萬奈米。(摘自網路）
▲圖3 ： 扇出型晶圓級封裝(Fan-out Wafer Level Package)的示意圖，所謂晶圓級封裝，是指跟晶圓大小接近的封裝，體積特小。(摘自Wikipedia)
▲圖4：COWOS的示意圖；本例子整合四顆高頻寬動態存取記憶體(HBM DRAM)，先經直徑5-20微米的雷射矽穿孔連接，再與兩顆邏輯晶片整合成一大顆。(摘自網路） 所以老川，別胡扯！台灣不是小偷，台灣晶片有今天的產業實力，是40多年來，每天一小步一小步，一步一腳印累積起來的，君無戲言，台灣到底「偷」了美國的晶片產業什麼東西？ 延伸閱讀 ：從溫泉鄉起落看日本失落的30年 (https://blog.udn.com/charleslin9863/181228427)
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