全球半导体产业的制程技术依照Moore's Law推估的速度持续成长，然而IC设计技术却远落于后，所以灵活应用公司内部的设计重复使用（Design Reuse）或大量引用外来矽智财（Silicon Intellectual Property ；SIP）所制成的系统单晶片（System On Chip；SoC），遂成为目前平衡两者间差距的重要技术，也因此成为众所瞩目的发展趋势。

随着资讯家电的风潮所引领的产业变化，与强调SIP重复设计使用、缩减上市时间、低耗电、轻巧及价格更低廉的产品特性之SoC应用特性相符；而我国又是电子资讯产业系统产品的生产基地，若能结合关键IC技术能力，便可更加提升国内电子资讯产业竞争力；因此，随着资讯家电、个人服务通讯时代的来临，SoC市场潜力就变得十分惊人，无疑也是产业发展的趋势，其所衍生的市场与利润也将是未来产业发展的重要指标，带动整体半导体产业产值得以提升。

系统单晶片（SoC）是时势所趋

SoC早在十几年前即已普遍存在，例如：4-bits Micro-controllers（4位元微处理控制器）即是系统单晶片，多年来已普遍应用于冷气机、洗衣机、微波炉、录放影机、各种家电及各式各样新颖的电子玩具上。这些小型的电子应用系统，由于其所包含的电晶体数目以及功能都较为有限，故以1微米以上的制程技术，即可将整个电子系统完全集于单一晶片上。

系统单晶片到底有什么好处呢？其最大优点是将记忆体与逻辑控制线路做在同一颗晶片上，可以将两者之间的频宽从64bits～256bits，一下子大幅加大至1000～2000bits，使系统效能大幅提升20～30倍，Sony Playstation II Game Console的影像系统号称能做到虚拟实境（Virtual Reality）的境界，靠的就是将记忆体与逻辑控制线路做在一起。系统单晶片的第二个好处是，能将积体电路（IC）与电子元件数目由多颗减少至一颗或最少，但丝毫无损整个系统的功能，以实现轻、薄、短、小的产品设计目标，微小型手机就迫切需要运用系统单晶片，即是最佳的例子；此外，IC与电子元件数目减少的另一好处是系统稳定度将因而提升，且耗电量则大幅下降。如果对系统单晶片的趋势仍有所存疑的话，只要想像一下五年后电子产品的功能，都将数十倍于今日，即可确信系统单晶片的必要性与必然性。

系统单晶片（SoC）产业遭遇障碍与挑战

不过到目前为止，SoC仍有许多障碍与严苛的挑战横亘在眼前，需产业界长久的共同努力，方可催生SoC时代的早日到来。

半导体制程技术挑战

很多IC、电子元件（逻辑元件、静态记忆体、动态记忆体、非挥发性记忆体、混合讯号类比元件、射频元件、影像感测元件及光学元件）原先都各自运用不同的制程技术，而SoC制程技术平台则须多元地将这些元件加以整合在同一个晶片上，其制程的复杂度与良率的挑战，足以令人怯步。

功率消耗的挑战

在IC的设计上，低功耗设计的重要性已大幅提升，甚至凌驾多数的设计考量因素。而由于可携式电子产品功能快速的演进，对于电力的需求快速的增长，但是电池技术的演进明显赶不上电力的需求，形成相当的落差，因此低功耗设计逐渐成为设计可携式电子设备的重要考量，亦是SoC设计上之一项重大课题。

对IC设计技术的挑战

数百万、数千万个电晶体的晶片设计，若要端赖IC设计工程师从零开始纯以手工打造，一来线路太庞杂而难以驾驭，再者目前尚缺足够强大的设计自动化软体（ EDA Tools），三来太冗长的设计时程势必无法符合上市时程（Time-to-Market）的需求，此外经验老到的IC设计工程师培养不易，这些都是很艰巨的挑战。

对IC封装技术的挑战

SoC晶片的接脚数可能多达1000～2000，传统的封装技术不但脚数不足以因应，且高效能的SoC IC也需创新性的封装技术，来达到小型化、杂讯降至最低、减少讯号延迟等需求。

对IC测试的挑战

SoC晶片的测试也是令人极为头痛的问题，要对这么庞杂的晶片进行测试，不但困难度高，所需测试时间可能也令人难以忍受，要能针对IC里各个矽智财与功能方块进行个别测试与整合测试，也需相当创新性的做法。

目前由于半导体制程能力倍增，已使得设计SoC成为可能，但在市场竞争压力下，如何在很短的时间内开发出多种多样的产品，则须建立Design for Reuse的技术及开发环境；此外，无线通讯、网际网路、多媒体资讯的应用，则需要开发射频以及其它混合讯号IC等核心技术，并将这些技术落实在各类产品上。

全球与我国半导体产业发展状况

全球半导体市场状况，根据Gartnet Dataquest的预估，2005年全球半导体销售值在最好的情况下，可达2408亿美元，比起2004年成长9.3％，在最近几年当中，全球半导体市场主要的成长驱动力来自于消费性产品和通讯产品，2003～2008年复合成长率分别为12.3％和13.4％，高于整体产业的11％。 (图一)是2002～2008年全球半导体销售值预估。

《图一 2002～2008年全球半导体销售值预估》

全球半导体产业市场的分布，根据不同区域来区分，亚太地区市场越来越重要，如(图二)全球半导体市场占有率分布图所示，亚太市场（粉红色区块）占全球半导体市场的比例逐年递增，尤其在2001年亚洲地区（含亚太及日本）的产业市场占有率也首度超过50％，目前已经是全球最重要的区域市场，而在亚太市场中，特别是大陆市场呈现高速成长的态势，2001～2004年复合成长率为37.2％。

《图二：全球半导体市场占有率分布（左）；2001～2004年大陆IC市场产值（右）》

在我国半导体产值方面，根据工研院IEK的估计，2004年半导体产业产值为新台币1兆990亿元，比起2003年成长34％，预估2005年半导体产业产值为新台币1兆1724亿元，比起2004年成长7％。另根据WSTS的估计，全球IC市场的规模2003年为1664亿美元，比起2002年成长18.2％，2004年持续成长19.4％。而在我国半导体产业方面，2003年产值为新台币8188亿元，比起2002年成长25.4％，2004年产值突破1兆元新台币，达1兆990亿元新台币，比起2003年成长34 ％，我国IC产值连续两年成长均高于全球平均值。我国在半导体产业产品之世界市场占有率与产值分别如(图三)和(图四)所示。

《图三 2003～2004台湾半导体产业产值与市场占有率》

《图四 2002～2006台湾半导体产业产值（左）；产品产值（右）》

在全球SoC市场方面，根据Dataquest的预估，SoC的表现将优于整体半导体市场表现，如图五（左）所示，SoC的产值占半导体产业产值的比重由2002年的16.6％，大幅成长至2008年的21.9％，同时达到656亿美元的产值规模，2003年至2008年都是SoC市场成长率要高于半导体市场，甚至是预计2006年可能会面临另一波的半导体景气循环情况下，预计半导体市场将有2.2％的小幅度衰退，但SoC市场仍将以6％的幅度继续成长。

《图五 2002～2008全球SoC与半导体市场规模（左）；成长率（右）》

我国电子资讯相关产业近年来在资讯系统产品的带动下快速成长。以2003年为例，IC产业产值位居全球第四，其中晶圆代工及封装更居世界第一；随着后PC时代来临，网际网路的使用日益普及，行动化和宽频的通讯与资讯撷取，已成为21世纪的风潮，具备易使用、随时、随地皆可使用之资讯、通讯、光电与家电整合系统成为下一世代的产品趋势。此一轻、薄、短、小、行动化、宽频及整合性的系统需求，使得行动化资讯技术、电信系统技术、光资讯技术成为未来产业发展的关键系统技术，而支援这些系统所需要的系统整合晶片技术遂成为最重要的基础技术。

然而在我国半导体产业产值快速成长下，且有具备全球独一无二之垂直分工体系产业链、专业分工且上下游配合度高、产业群聚效果显著、周边支援产业完善、具备高营运弹性与拥有优异之成本管控能力，如(图六)所示，但我国产业创造附加价值的比重仍以制造为主，创新产品次之，自有品牌行销到全球市场则少之又少；因此，台湾过去IC产业虽已达世界顶尖的地位，但也无法使台湾往更高附加价值的产业结构发展，并且容易为他国侵​​蚀，尤其近年来几个亚洲开发中国家（包括大陆与东南亚），挟其绝对低价与源源不绝之劳工资源，迫使台湾过去以低成本、高效率制造的优势逐渐在快速消散之中。

《图六 我国半导体产业定义与范畴（2004年）》

目前我国电子产业也面临其他的发展瓶颈，因已为我国创造经济奇迹的资讯电子产业，过去多以代工为主，缺乏规格制定能力及标准主导权，关键零组件如CPU及作业系统等，皆受制于国外大厂，在面临产业持续外移的压力下，急需突破创新研发的瓶颈；而我国IC产业主要偏重于制造代工，产品创新不足，我国IC设计业产值虽已占全球第二位（2004年产值为新台币2608亿元，世界占有率为28.2％），然产品主要的竞争力在于低价、Niche及跟随者产品，如(图七)所示；另外，我国IC产业生产技术集中于CMOS制程，缺乏高频/高速制程技术；而产品多集中在数位资讯应用，在射频和类比产品的技术投入较少；在SoC方面，除了设计技术明显落后之外，也缺乏SoC应用载具，在新产品开发上仍有一段差距；同时，专业人才和研发规模不足、缺乏关键矽智财、国际标准制定参与程度低、产品测试、验证环境薄弱等也都是目前遇到的主要问题。

《图七 IC设计产业分析－我国名列前矛》

我国半导体产业分析与发展策略

我国半导体产业SWOT（优势、弱势、机会、威胁）分析如下：

优势

弱势

机会

威胁

而有关国内IC设计业发展则已逐渐朝向下列方向前进：

针对上述状况，政府也配合产业界需求研拟出强化我国半导体产业的发展策略如下：

总而言之，由于从系统到晶片的整合设计能力，我国仍相当欠缺，产业所需之关键晶片系统设计技术目前大多掌握在欧美国家，若我国亦能在此产业领域占有一席之地，产业产值大幅提升绝非难事，因此政府和产学研界都积极推动矽导国家型晶片系统科技计画，以建立创新产品的设计能力，加速我国产业升级。未来SoC设计环境与设计技术的成功，即可望创造优质生活之兆级多元化整合技术（Heterogeneous Giga-Scale Integration for Better Life），完成SoC系统整合相关应用技术、晶片系统前瞻设计技术及SoC设计人才培育与环境建构等工作，对于我国以设计创新为主轴的产业跃升，并在全球知识经济产业扮演更重要的角色，其影响深远宏大；相信在相关政策推动与努力执行下，应有机会协助达成我国半导体产业发展目标，如下所示：

矽导国家型晶片系统科技计画发展状况

我国产业的未来出路绝非仅以成本竞争为核心的大规模制造，而是希望先建立以设计与创新价值为主体的新兴产业，然后逐步累积其中的核心竞争力；进而发展以智财、设计、软体及系统为核心的新兴产业产品—光电、网路、资讯、通讯等产品产业，最终目标为建立新市场。

矽导国家型晶片系统科技计画的目的就是在未来八年间为我国建立丰富的矽智财（SIP），并整合电子设计自动化软体（EDA），以提供优良的设计环境供全球客户使用，使我国能在制造利基上继续做强有力的发挥，同时再开创出新的设计优势，从而在世界半导体、资讯电子业扮演举足轻重的角色。

本计画第一期是为因应未来晶片系统产业发展趋势，结合产官学界规划发展矽智财与设计自动化流程设计（EDA Flow）及服务相关之研究、产业生根及人才培训，其重点领域有下列五个项目，其关联如(图八)所示：

《图八 芯片系统国家型科技计划第一期工作内容关联图》

本计画第一期愿景为「建立台湾成为世界系统晶片设计与服务中心」（IP Promotion），其总目标如下：

第一期计画执行至今虽短短两年的时间，但在全面推广SoC技术上，成效已相当显著。然而一个能影响全球的产业技术，很难短短三年的时间内见到影响深远的成效，必须持续的耕耘才能落实；因此，本计画提出为期五年的第二期构想（2006～2010年），为产业升级继续努力以竟全功。第二期的规划构想将会以扩大第一期的成果、改善第一期缺失、进而开创新的产业与技术，奠定下一波产业跃升的基础。据此第二期计画提出『创造优质生活之兆级多元整合技术』为执行主轴。该整合技术是基于「矽晶圆制造为根，晶片系统设计为干，创造优质生活为果」的基本精神而推动。以我国发展完善的晶圆半导体产业为根基，建构高效率的晶片设计技术与环境，利用系统晶片的实体产出，推动跨领域创造优质生活的创意产品开花结果。促使晶片系统设计与创新产品开发，成为我国未来于国际市场竞争中的新核心竞争力；此一计画的落实，有赖产官学研共同研拟目标，积极推动，落实执行。

第二期计画分为两大类型，分别是分项计画与专案计画。分项计画以产业整体需求为着眼点，着重于建构完整之晶片系统设计、制造、验证之能力与环境；而专案计画则针对我国较为薄弱的核心技术，以专案方式整合分项计画的资源，重点发展以求时效，第一、二期比较与关联如(图九)所示。

分项计画

专案推动：

《图九 芯片系统国家型科技计划第一、二期工作内容关联图》

第二期愿景为「创造优质生活之兆级多元化整合技术」（IP Integration），其总目标如下：

延 伸 阅 读	大陆IC设计公司家数虽然已超过200家，但仍属中小型的设计公司，即使是产业排名第一的杭州士兰微电子在2001年的销售金额也仅约2.3亿人民币，整体产业仍处于萌芽阶段。相关介绍请见「 大陆IC设计产业未来发展分析」一文。 针对发展IC设计产业投资领域，邓杰提出相当精确的计算公式，在投入与产出之间最为重要的是将投入资金进行放大的过程，这样的放大程式其放大值应该大于1，而其产出则等于放大的倍数与投入金额的相乘值，这同时反映了风险投资公司在IC领域投资和回报的态度。你可在「 投资家看中国IC设计产业」一文中得到进一步的介绍。 随着IC设计的重要性的凸显及我国IC设计大环境的改善，IC设计企业规模小、水准较低等日益成为困扰我国积体电路产业发展的难题。做大做强是我国IC设计业的必经之路。 在「 打造IC设计产业航母」一文为你做了相关的评析。

市场动态	工研院经资中心指出，台湾IC设计产业的市场集中度将持续提高，连带压缩到中小型IC设计业者的生存空间，在市场综效考量下，合并或策略联盟将是未来趋势。你可参考 「明年台湾IC设计产值仍为中国５倍」一文。 在IC设计产业一片萧条之际，台湾IC设计厂商在电源管理IC大举窜出，向上挑战更高难度的类比IC领域，将会是台湾IC设计产业持续与国际厂商的竞赛中，最重要的看盘焦点之一。 你可在「台湾IC设计另个崛起的新希望」一文中得到进一步的介绍。 四个转变完善ＩＣ设计业体系。机遇是美好的，但并不意味着一帆风顺。对ＩＣ设计业也是如此。随着积体电路设计产业的发展，国内ＩＣ设计业原有的政策服务和支援体系也将面临诸多新的情况。转变是必需的。从平台服务转到市场需求服务。 .在「2004 解析IC设计业的机遇和变局」一文为你做了相关的评析。