電子產業,是台灣科技實力的象徵,我們如何贏得今日的地位?

本季談科技產業的第一位來賓,特別邀請旺宏電子總經理、IEEE Frederik Philips Award、總統科學獎得主盧志遠,連續兩集,暢談台灣的電子產業!

什麼是IC?DRAM?Flash memory?何謂代工?如何為台灣創下高產值?

為何盧總經理說,做晶圓就像烤餅乾?台灣電子業面臨國際競爭的情勢為何?精闢分析,不可錯過!

 

引言:

主持人彭宗平教授(以下簡稱彭):

歡迎您收聽《台灣的明天‧明天的台灣》,我是彭宗平。我們這一季要討論的主題是科技產業,其實科技產業包括的範圍非常廣,但是我們特別選擇了幾個影響台灣未來十年、二十年比較重要的幾個產業,包括電子產業、資訊產業、通訊產業、生技產業以及工業自動化等,作為我們討論的議題。

我們第一位邀請的貴賓是旺宏電子的盧志遠總經理,請他跟大家說明台灣電子產業的發展過程、發展現況、以及未來的發展前景。大家都知道,台灣經過幾十年來的努力,電子產業的實力與影響力,在世界上已經名列前茅,占有舉足輕重的地位,而且也是台灣科技實力的象徵,是台灣的優勢產業,與其他產業也有相當深的依存關係。盧總經理,歡迎您到我們的節目來。

來賓盧志遠總經理(以下簡稱盧):謝謝彭教授,各位聽眾好。

彭:盧總經理在產、學、研的經歷非常輝煌。他在1977年取得美國哥倫比亞大學的物理博士。1977年到83年,回到台灣任教於交通大學。1984年,他又到美國AT&T的貝爾實驗室主持研究計畫。1989年,他受邀回到工研院擔任電子所的副所長,主持經濟部的次微米計畫,開發台灣第一個八吋晶圓量產的DRAM技術。1994年,他共同創建了世界先進,擔任總經理。1999年,他也創立了欣銓科技,一直擔任董事長到現在。他也從2007年開始,擔任旺宏電子的總經理。

他不僅產業界的經驗豐富,而且持續從事學術研究。他是美國的電機電子學會,就是所謂IEEE,以及美國物理學會的fellow(會士)。在2012年,他獲得IEEE Frederik Philips Award,這項大獎被公認為科技研發工程師的奧斯卡金像獎,他是兩岸三地第一位獲得這項大獎的科學家。他也在兩年前獲得總統科學獎,是第一位來自產業界,獲得國家最高科學獎項的傑出人才。所以我們稱他盧總經理,事實上他也是盧董事長,也是盧教授。盧總經理在電子業有這樣輝煌的經歷跟產業的經驗,能夠邀請他跟大家說明台灣明天的電子產業,實在是我們的榮幸。盧總,我們剛才提到台灣的電子產業已經在世界名列前茅,這個成果,事實上是經過幾十年大家共同努力達成的。

盧:是。

 

1. 電子業與IC

彭:您能不能幫我們先回顧一下,整個台灣電子產業發展的歷程,以及發展的現況?

盧:是,台灣的電子產業,現在在世界上確實居於舉足輕重的地位。這個地位,正如彭教授您講的,是幾十年來大家努力所換得的。為什麼台灣今天在這方面有所成就呢?我想當初國人跟政府所選擇的目標,是非常正確的。因為我國是資源缺乏的國家,所有的就是人才。電子這一行,其實自然資源用得很少,要的就是智慧、努力、和勤奮。這幾點,是我們可以自己控制在手上而做到的。就是因為這樣,我們如果能夠做到,在世界上就有一個樞紐的地位。我們幾十年來,大家胼手胝足把它做成功,我想是相當可慰的一件事情。

彭:談到電子產業,當然是我們當初選擇了一個正確的方向,這裡頭包括了政府的決策單位,大家耳熟能詳的李國鼎先生、孫運璿先生,是他們選定了這個方向,也培養了一些人才,再加上很多的海外學人,包括像您這樣的人才陸續回國,把電子業撐起一片天。特別在新竹,大家常常講到新竹科學園區,直接的聯想,所謂的高科技就是電子產業,或者電子產業就是高科技。

可是在電子產業裡頭大家常聽到的名詞,比如說IC。我們這個電台叫IC之音,這個IC其實是代表”I care. I can. I change!”,但是某種程度來講,IC之音的命名,也代表它跟新竹的產業性質有所關聯。所以,您是不是可以跟聽眾先稍微做一點名詞的解說,例如到底什麼叫做半導體?什麼是電子業?IC又是代表什麼樣的意涵?

盧:是,剛剛講到台灣的電子業在世界有舉足輕重的地位。但是電子業是一個很大的行業,它事實上有電子材料、有電子元件、有電子系統、有電子相關的軟體的應用,所以它是非常大的一個領域。而在這些領域,我國到目前都有相當的成就。

那麼如果講到所謂IC,我們中文翻譯叫做積體電路,integrated circuit。我們為什麼對這個東西特別感興趣呢?因為它是一個非常重要的元件。這種元件,等於是不管你系統怎麼變,不管你應用怎麼變,你都需要這個東西當做你的基礎。

現在世界上的高科技變化這麼多,其中IC的應用,可以說是從mainframe computer(大型電腦主機)這種系統,發展到個人電腦PC,又發展成移動性的裝置,就像我們的手機。後來又變成什麼?可攜帶式的,穿戴式的裝置;又有所謂IoT物聯網,就是每一個東西都用所謂的internet連在一起。但是你要實現這些電子業的應用,都必須要有基礎的component(元件),也就是剛剛講過的積體電路integrated circuit。IC對這些應用有核心的重要性,所以我們要了解電子業,從IC著手,倒是一個很好的切入點。

 

2. 暢談記憶體:什麼是DRAM和Flash Memory?

彭:是,所以integrated circuit代表IC,就是積體電路。但我們也常常聽到DRAM、Flash,這又是什麼樣的東西?

盧:對,積體電路有很多用處。比如說,我們講任何一個智慧型的東西,它其實具有兩個最重要的能力。一個能力是它會推理,會推理的這個東西是什麼呢?通常我們叫做Microprocessor,就是微處理器。另外一個,就像人的頭腦必須能夠記憶,如果你什麼事情一來又記不得了,是不行的。我們念書也是一樣,又要能理解,又要會背,如果完全不會背也不行,完全不能理解也是一個呆瓜,所以這兩件事都要。

微處理器就是會推理的東西,但是記憶也非常重要,記憶就靠memory、記憶體。其中有一種重要的記憶體,就叫做DRAM;另外一種記憶體,它就叫做Flash memory。為什麼叫DRAM,看股市的人大概都知道,DRAM是簡寫,代表Dynamic 、Random、 Access、 Memory這四個英文字。Dynamic就是它是動態的,Random就是它可以隨意存取,Access就是可以接近的。意思就是,你要接近某一個記憶的元素,不管它在記憶體的任何一個點,都可以任意地去接觸它。

任意跟不任意有何不同?什麼叫不任意呢?像我們的錄音帶就是不任意的,你要聽第三條歌,必須從第一條依序走過去,你不能跳的。當然我們有的時候覺得我們在跳,但那只是快速地旋轉到那個地方去。但是DRAM不是,它是可以Random,任意在各個地方存取的。

那為什麼叫Dynamic?為什麼說它是動態的?因為它記憶的能力,其實是在幾千分之一秒之間,它就消失了,就沒有記憶力了。那你說這還得了,幾千分之一秒,一剎那之間就沒有記憶力,那怎麼得了?但是我們有一個辦法,在你這個一剎那的千分之一,大概一個奈秒之中,我就給你提醒,所以你就永遠不會忘記。因為你正要忘記,我就提醒你,這樣子一直忘記一直提醒、一直忘記一直提醒,使得你好像永遠不會忘記,這個就叫做Dynamic。這是一個非常奇怪的觀念,那為什麼要用這個觀念?因為你要叫這個東西不漏電,其實是很難的,而它一漏電,記憶就會漏掉。但是會漏掉沒關係,只要你一直補充,它就會得到,它就會永遠記得。利用這個原理,我們做出這種最常用的記憶體,就是DRAM。

彭:那Flash呢?

盧:Flash是另外一種記憶體,它記了就不會忘,這方面它比較厲害。剛剛那個DRAM是記了就忘,忘了就要提醒。忘了就要提醒,好像功能比較差,為什麼我們還要它呢?因為它速度快,它的運算速度非常非常快。而Flash這種東西,它記了就不會忘,把電關掉它都不會忘,不會忘記;但是相對於DRAM,Flash的速度非常慢,所以各有所長。

可是為什麼叫Flash?這個名字叫得很奇怪,好像一個閃電一樣,翻譯為快閃式記憶體,為什麼呢?因為它記了就不會忘,你寫進去以後,你要把它擦掉,才能再寫進新的東西,那你要擦一個寫一個、擦一個寫一個,很慢啊。怎樣才會快呢?打個比方,如果你寫了一個黑板,整個黑板寫完了以後,如果按一個開關,整個黑板上面寫的字全部一下消失掉,像閃電一樣消失,你就趕快可以寫第二個,對不對?它有讓寫進去的資料一下子就消失的功能,所以叫做快閃式記憶體。

彭:所以剛才盧總跟我們舉例IC有幾個方面的應用,第一個是微處理器,像我們電腦的CPU,這是它的應用之一。第二個是在記憶體方面的應用,包括DRAM和Flash Memory。

 

3. 電子業代工與台灣

但是我們在台灣常常聽到代工這個名詞,它源自於所謂的foundry這個字眼。台灣的電子業代工,算是在世界占據第一位,盧總是不是跟我們說明一下,foundry或者代工是怎麼樣一個概念?

盧:好的。IC剛出來的時候,都是由專家設計了它的功能,然後送到自己所擁有的工廠裡面予以製造,加以測試封裝,然後出貨,就完成了所謂的IC。可是這樣一來,這個公司需要有設計的專家、製造的專家、測試的專家…各種專家。通常我們都知道,一個生產鏈裡面,鏈子的強弱決定在那個最弱的人,所以當你這個公司需要三個關鍵的人,三個人裡面最差的一個人,就變成你公司外在表現的水準。

所以我們想到一個辦法,把三個東西分開來,做設計的專心做設計,他做好的設計交給一個製造生產最好的公司來製造;製造完的東西,交給一個測試技術最好的公司來測試,就是集三個都是精華。那麼專門為大家製造,而不牽涉到產品本身的設計,以及後段的測試封裝的,現在我們就叫做晶圓代工。所謂的代工有很多種,除了晶圓代工,還有測試代工、封裝代工。只要是自己不擁有產品跟品牌的,就叫做代工。所以說「代」,好像我代你做嘛。但是這個代工是很有學問的,製造是非常專精的,聽起來好像沒什麼學問,其實是非常有學問,所以也有人叫做晶圓專工,就是我專門做這個東西,聽起來好像比較好一點。

 

4. 烤晶圓就像烤餅乾?談四吋、八吋、十二吋廠

彭:是。其實晶圓代工需要有先進的設備,也要有一流的人才跟一流的技術。大家常常津津樂道,台積電的晶圓代工是世界最大的一個代工。另外我們談到IC,也常常談到什麼四吋、六吋、八吋晶圓廠,您以前做的是台灣第一個八吋的DRAM的生產,那現在又進到十二吋,未來可能還進到所謂的十八吋。這個吋到底又代表什麼意思?

盧:我們做的這個晶圓,最小的時候,以前從一吋開始做起。做一吋就像一個小餅乾一樣;後來就做大一點,做兩吋;後來做三吋、做四吋、做六吋、做八吋、做十二吋。那麼為什麼要做大一點呢?這個跟我們做餅乾的原理一樣。你做一個餅乾,不管大小,擺到烤箱裡面去烤,它所花的工序是一樣的。你做六吋跟做十二吋,你看工序是不是大致相同?既然大致相同,它的成本就類似。做得越大,不是你得到的成果越多嗎?所以你就做得大大的,在那邊烤一次,烤箱五分鐘拿出來,你就有一個十二吋的餅了。若你做一個小小的餅,進去也是烤了五分鐘出來,才一個小小的餅,大致道理就是這樣子的。所以呢,如果我能夠做得越大,我的成本就越低,越低我就越有競爭力。

那你說為什麼不一開始就做十八吋算了?乾脆做二十吋不是更好?問題是,如果做十八吋,你不能夠把它做得非常uniform(均一),讓這上面的薄膜什麼東西都非常的均一,你的良率是很低的,就等於你做兩吋一樣。如果你做十八吋,中間只有兩吋的東西是好的,其他都是壞的,你不是等於做兩吋嗎?而且又浪費材料,反而是更不好。所以這個必須慢慢演進,等你技術到了某個地步,水到渠成,你才能做大。做得大,成本很低,效果很好,所以當然越先進的技術就做得越大了。

彭:是。因為我們知道圓的面積跟它的半徑或者直徑的平方成正比,你如果是八吋,面積不是四吋的兩倍,而是它的四倍,所以做一次它能夠產出的元件會更多。

盧:對。

彭:台灣目前好像是以十二吋為主流,現在的情況到底怎麼樣?

盧:是的,其實全世界現在最高級的製造技術都是十二吋,十八吋還在研發的階段。所謂研發是這樣的,因為要做一個IC製造,它需要非常多的工序,每一步,還有這些機器,都同時到位才能辦到,缺一個就不行,缺一個就有否決權。所以要等大家都到齊了,才可以做,而十八吋目前條件還沒有到齊。而且現在你去做十八吋,它的成本比十二吋還貴,那就不值得。剛剛我講過的,你如果良率不夠好,你的自動化不夠方便的話,或是太重了,那個東西抬不起來等等,這些因素你都要考量。因此現在最先進就是十二吋。台灣十二吋廠的密度也可能是全世界最高的,技術與良率也是第一流的,因此成本與功能都是很有競爭力的。所以我們為什麼舉足輕重,道理在此。

 

5. 電子業的國際競爭

彭:剛剛講到舉足輕重,就必須要談到國際的競爭。現在談到IC或者是電子業的競爭,主要不是談到美國就是日本、韓國,大陸也在急起直追。到底我們面臨的國際競爭是怎麼樣的一個情況?

盧:是的。如果講IC的產值與技術的進步程度,我們現在大概已經是世界數一數二。我們跟美國比起來,美國的製造其實不如我們,雖然他們的設計可能比我們好一些,封裝測試卻是更不如我們,所以到底誰第一、誰第二也很難講。相對而言,所謂韓國、日本情況也類似。那麼到底誰厲害呢?我覺得台灣、美國、日本、韓國都是第一流的,都在伯仲之間。至於後起之秀就是中國了,中國一直非常了解IC對國家產業、對國家安全的重要性,在這方面非常敏感,所以它要急起直追。

那急起直追呢,所用的模式大家有所不同。像美國跟台灣基本上是一個商業的模式。韓國跟中國就有一點像,它們是有點國家資本主義,以國家的力量來加持所選擇的公司。當然這個就非常有威力了。但這樣子做,如果做得不恰當的話,其實它的虧損、損失是很大的。不過,如果做得恰當的話,它可以快速的崛起。所以現在大家面臨中國大陸的競爭,是因為它非常重視這個部分,對這方面的投入是非常的重大,而且用整個國家的力量來推動,不計較盈虧,只求拼出頭,因此是相當可觀的一個競爭者。

彭:當然談到美國,我們常常會舉Intel做一個代表,韓國有Samsung,它是一個非常大的公司,基本上Samsung就等於代表韓國。台灣好像大部分的產業,都是兄弟爬山各自努力,政府能夠擔任的角色其實不是那麼大,我們的資金跟人力,也沒有像韓國Samsung這麼大的一個集合體。當然美國也有它的一個傳統,日本現在則好像開始式微。所以如果說以台灣來跟Intel、Samsung比較,大家好像都有一種…韓國大軍壓境的感覺。您怎麼看?

盧:這個確實是。剛剛我講過,如果用國家資本主義來支撐一個公司的話,會形成一個財團。所謂財團的意思,就是說它可以互相支援。三星它有造船、有建築、有旅館,什麼都有,於是它可以互相的支援。比方它的資金,如果認為這邊重要的話,它讓別人的資金都集中在這邊,所以對我們的壓力確實是很大。這個是它的優勢,但是它就像恐龍,恐龍力氣很大,可是方向走錯了,掉到河裡面就全部死光光。我們台灣是非常靈活,就像一大堆小狐貍或是小兔子,到處鑽,你要把我們滅種,還不太容易。

彭:所以台灣有台灣的優勢。

盧:是。

彭:我們今天非常高興能夠邀請到旺宏電子的盧總經理,來我們節目跟大家討論台灣電子業的過去、現在以及未來可能的情況。感謝盧總幫我們對一些常聽到的名詞:IC、代工、DRAM等等,做了很簡單,但又很清楚的解釋,也對台灣所面臨的國際競爭,做了非常深入的分析。下個禮拜,我們還是要請盧總經理針對台灣電子業,特別是我們未來的前景,以及電子業對台灣未來整體產業的影響,進一步跟我們探討。