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台灣IC設計業的群聚效應
築夢家的天堂

【作者: 黃俊義】   2007年03月26日 星期一

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這幾年來台灣IC設計業一直都有亮眼的產值,在政府的提倡與市場需求下,規模與家數也都擴增許多,然而IC設計在背後的激烈競爭與高昂成本下,很多狀況並不如表面上的風光。IC設計從專案的成型、訂定規格方案、功能演擬、RTL設計、邏輯閘設計、佈局佈線、時序收斂,ㄧ直到投片生產(tape oout) 等,過程相當地繁複,在大部分的程序上,雖然都有設計與驗證的工具可以幫助,但某方面而言仍只是一種高級的苦工而已。


如果是ㄧ家無晶圓廠的IC開發公司,那麼只有開發的產品功能獨特或搶佔先機,那麼付給晶圓代工的高昂費用才得以回收,甚至還能進ㄧ步產生高額的利潤,讓全公司上下雨露均霑。但是推出市面的晶片應用,總是幾家歡樂幾家愁,特別是現在消費電子的快速循環的時代。


如果是ㄧ家整合性IC設計製造大廠(IDM),好處是截長補短,把許多不利的因素消彌在無形之中,並且藉著龐大的資本來支撐單位成本的兢爭優勢。因此他們可以忍受許多新創試驗性產品的無效開發,然而近年來IDM一些成熟的IC產品,也考量到成本因素,逐漸交給專業晶圓代工去生產了。


如果是ㄧ家IC設計服務(代工)的公司,要專精的是設計技術的整合、IP的提供,以及製程生產的搭配。這純粹以先進的技術、專業的經驗來幫助業者開發產品、減輕不必要的風險,在晶片製程越來越精密複雜的情況下,設計代工產業的發展也成為必然的趨勢。(表一)


(表一) IC設計廠商型態<資料來源:零組件雜誌編輯部>
型態 外商 台灣廠商
IDM Intel、TI、ADI、Freescale、NXP、N.S.、三星、等 華邦、旺宏等
Design House Xilinx、NVIDIA等 威盛、凌陽、沛亨、驊訊等
Design Service(EDA) 益華、新思、明導等 智原、創意、思源等
Wafer Foundry 特許、中芯國際等 台積電、力晶、聯電等

從市場經濟的觀念談起

開發IC最先要考慮的當然就是市場的狀況,有的業者具有主導市場的力量,有的只能選擇跟隨,但都要看清市場的需要,合乎市場的操作就會產生經濟的效用,成為自利利他的良性循環。經濟必須以整體來看,惡性兢爭的結果最後一定是不經濟;也就是說不環保的就不經濟,不實用的就不經濟,不分享的就不經濟。


所以IC的開發設計,雖然美之為當今的高科技,但所謂高科技應是具有精進品質、環保意識與人道關懷的科技發展,這一點也是業者想要從高科技中獲取高利潤時應有的市場經濟觀念。


孔恩的典範發展觀念

基本上現代人多有技術掛帥的現象,台灣由於以製造代工起家,對於技術的崇拜與學習更是不遺餘力,然而技術並非等同於知識,更與智慧或創新無關,技術充其量只是將ㄧ個創新的典範或標準,努力尋求最佳的解決方案或答案。這一點類似孔恩(Thomas S. Kuhn)所謂的「常態科學」對於科學創新典範的解答,孔恩認為這些過程都只是在「精煉典範」,然而如果非局中人,很難了解在新典範成立之後,有多少善後工作要做,以及從事這些善後工作是多麼令人興奮的經驗。孔恩說的典範類似科技業所說的標準,難怪標準ㄧ旦訂定,業界對於相關技術就得拼死拼活,而且樂此不疲了。


信仰典範並不是ㄧ件壞事,ㄧ個典範就是ㄧ個知識系統與經濟命脈,但是卻不能囿於典範標準的窠臼當中,也就是說能夠創新標準最好,這是產業的最佳「藍海」策略;如果不能創造出新的標準,也不要執著於既有的技術,而要懂得靈活運用技術,了解技術背後的精神。


孔子的策略與分工思想

如果不以技術掛帥,才不會永遠像個小孩子(小人)一樣,苦苦追趕最新的技術;特別是那些自己還不須用到的技術,卻一窩蜂的追逐,深恐因此會被淘汰,當然只有終日惶惶與長戚戚了。在《論語》裡有一篇孔子尊重技術又不執著技術的對話,原文為樊遲請學稼,子曰:「吾不如老農。」請學為圃。曰:「吾不如老圃。」樊遲出。子曰:「小人哉,樊須也!上好禮,則民莫敢不敬;上好義,則民莫敢不服;上好信,則民莫敢不用情。夫如是,則四方之民襁負其子而至矣,焉用稼?」


很多人誤以為孔子輕視農工,所以罵樊遲,叫他不要學用稼。事實當然不是如此,要了解所謂務農或園藝可是當時的高科技,一般人追逐都來不及,怎麼可能看輕,況且這是主流的經濟來源哩。就好像現在的人向孔子請學晶圓製造,孔子也會回答說:「吾不如張忠謀。」請學IC設計。曰:「吾不如陳文琦」了。


在孔子的思想裡,職業並無貴賤,而是要懂得尊重專業與善用技術,如此才能各盡本份來分工合作,從而達到更大的經濟效應。所以不要技術掛帥才能夠駕馭技術,這在每個層次都應如此。例如張忠謀是一個成熟的領導者,如果有人向他請學晶圓製造,他應該也會說:「我不如技術長」,技術長則會說:「我不如資深製程工程師」了。如此,在台積電裡每個層次都能做好每個層次份內的事,自然就會產生先進的技術與廣大的市場,又何必天天喊什麼半導體技術呢。


數位消費電子的市場演進

當一個典範成為一個經濟體系的發展之後,新的技術也會不斷演進,例如矽晶半導體就有所謂摩爾定律的預測,即晶片的的集積度與效能每兩年會增加一倍(摩爾1975 年修正的預測,迄今仍然有效)。在這個經濟體系的產業裡,微電子技術不僅實現了此一典範的預測,也創造了現今規模達2000億美元的半導體工業。


有了精密的積體電路元件(IC),因此而有PC工業的發展,這是另一個層次的典範;接著越來越輕薄短小與高功能的IC元件,又促成了數位手機產業的大躍進,手機也是另一個工業標準與典範,且是目前帶動半導體成長的主力。如今PC與手機已經成熟普遍到成為一般性的消費,而傳統的消費性電子則往結合高功能運算與網路通訊的數位化方向發展。因此在晶片效能提升、成本降低的情形下,開發新的IC產品都面臨變化快速的消費市場所左右,不僅產品的週期短、花樣多,也要整合成3C通用的型態,這是另一個階段的興起,我們不妨稱之為數位消費性電子(Digital Consumer-DC)的新典範。


在DC的潮流下,IC設計產業則需要更多的技術領域來支援,因此更細部的垂直分工也就在所難免,台灣的IC設計技術與規模已是世界第二大的發展中心,未來將採取什麼樣的定位也要思考清楚?如果沒有創新的環境,那不妨做代工,如果兼而有之,那要了解可以創新領導的是什麼?因為即使是高層次的代工,也是需要創新並且將技術轉換為專利來行銷,這才是真正的全球化分工。台積電創新的晶圓代工就是台灣在全球半導體產業分工下的發展典範,這是一個大典範下的小典範,既受人尊敬又有好利潤。所以專業固然可分工,但卻沒貴賤之分啊!(表二)


(表二) 從四個面向來看IC設計業者的經營內涵<資料來源:零組件雜誌編輯部>
Fab 有自己的晶圓廠,也從事IC產品的設計或服務。
Fabless 沒有專屬的晶圓廠,專門做IC設計或其他週邊服務的工作。
Designer 具備專業的IC設計團隊,不管有無專屬晶圓廠,但以獨立的產品設計為主。
Supporter 不管有無晶圓廠,提供IC設計業者生產輔助或成品製造的工作。
Components 一般元件(含IP)設計生產的工作,不管有無晶圓廠,也不管有無實體呈現。
Systems 從事系統級的設計與製造,特別是單晶片系統的開發工作。
Physical 以實體呈現為最終產品的IC設計或製造工作。
Virtual 以虛擬應用為主,大部分以IP型式存在,也可能是一種方法或製程。

台灣IC設計業的環境(SWOT)

台灣IC設計產業在有了上述的觀念之後,便要考量目前所處的環境,並且把相關的優勢、弱點、機會與威脅分析清楚,根據工研院IEK的統計,台灣IC設計業2005年產值約新台幣2790億元,2006年成長13.5%達3234億元,預估2007年產值可達3697億元,仍維持14.3%的高度成長(圖一)。下面就是針對台灣IC設計業的SWOT分析,在此還將配合五行生剋制化的關係做說明:



《圖一 近年來台灣IC設計業成長趨勢》
《圖一 近年來台灣IC設計業成長趨勢》

優勢(Strength)

在台灣發展IC設計的優勢很多,否則也不會成為目前世界第二大的IC設計聚落了。簡單來講台灣IC設計的優勢就是產業各項條件的群聚效應,這在五行中屬於「生我」的關係(「我」指的是IC設計業),在此歸納如下(圖二):


1. 產業分工清楚,擁有全世界最大的晶圓製造代工生產基地,到了2008年又有全世界最密集的12吋晶圓廠為後盾。


2. 系統製造商的龐大需求與配合。在全球各地做系統製造、銷售台商多不勝數,是IC設計業者有力前鋒。


3. 台灣地理上位處要津,不僅面對將來最大的IC消費市場,還扮演與日韓、印度、歐美的折衝角色。


4. 山明水秀、氣候宜人。只要能夠維持好山好水,並加以便利的開發,例如高鐵的一日生活圈。這樣的生活機能,必能吸引全世界頂尖的IC設計業及相關人才長駐台灣發展。


5. 政府支持。IC設計是台灣政府的策略性發展產業,不僅要建設台灣成為綠色矽島,更有一連串的知識經濟發展計劃,例如矽導計劃的補助。


6. 教育普及。特別是眾多高等教育既然升格為科技大學,更可培養成為產業界源源不斷的人力資源。


7. 文化豐盛。台灣保留了相當傳統的中華文化,也大量吸收了近年來世界高科技文明的強盛文化,只要進一步去凝聚、整合與去蕪存菁,在在都是IC設計業者整合應用的背後力量。


8. 民主開放。表面上吵吵鬧鬧的台灣,實際上卻是民主開放的短暫過程與表現,民主開放的環境是作為全球化發展必要條件。


以上都是「生我」部分的優勢所在,了解五行「生我」的慨念者,還可以再多探討尋求其它「生我」的要素,並加以利用。有些「生我」的條件,是某一個別業者才有的優勢,當然就只有個別業者才利用得到,例如他擁有特別雄厚的資本等。



《圖二 台灣IC設計產業SWOT與五行關係》
《圖二 台灣IC設計產業SWOT與五行關係》

優勢(Strength)

如果要講劣勢,從既有優勢的反面來看就都是一種劣勢,這就是水能載舟,也能覆舟的道理。但有一些劣勢是已經突顯的趨向,或是對IC設計業者而言才造成的現象,所以劣勢也就有如五行中「我生」的關係,「我生」是一種對既有的執著,因此而產生固步自封不能變通的劣勢,現在歸納如下:


1. 內需市場規模不夠大,產業以OEM/ODM代工為主,難以創造品牌或領導標準。


2. 經營型態多以中小企業為主,欠缺大型企業的整合資源,以及長期投資開發的能力。


3. 長期填鴨式的教育環境,造就大量模仿跟從的人才,較欠缺獨立思考與研究創新的人才。


4. 基礎工業不夠紮實,欠缺類比設計人才的傳承與培養。


5. 重視賺錢技術的應用,忽略基礎科學的培養;科技與人文嚴重失衡,組織制度與職場都欠缺文史人才發展的空間。


6. 台灣社會之政治對立嚴重,暗藏了不安定因素;而且兩岸關係不明,居民欠缺國家共識,因此而有淺耕或投機的心態行為。


劣勢在轉一個念頭,開通之後,就不再是劣勢了。轉變的方法就是要誠實的面對它、接受它,如果把它當做是不存在般的駝鳥心態,才是最要不得的失敗因素。


機會(Opportunity)

有人說機會從來不等人,對於台灣IC設計業而言也是如此。機會來自於在不在意或關不關心,對本土在意就有本土的機會、對世界關心就有世界的機會,所謂「家事、國事、天下事,事事關心。」關心越多越大,機會也就越多越大;你不關心別人,別人也不會理你,機會也就稍縱即逝。機會在五行屬於「我剋」的關係,「我剋」可以衍生為我去關心、我去克服或我去成就的意思。台灣IC設計業可以去成就的機會有那些呢?現在歸納如下:


1. 可就近提供台灣系統製造商質優價廉的IC元件,特別是特殊應用IC(ASIC),可以相互開發搭配,以降低成本、提升競爭力。


2. 以優秀的技術資源、產業鍊,提供業界專門的設計代工服務,創造另一種全球產業分工的新型商業模式。


3. 累積先進的技術經驗,創造自有的IP與獨特的專利,並得以供應世界各地所需要的專利授權與技術服務。


4. 配合全球對中文文化性市場的需要與興趣,提供相關的IC產品或介面。


5. 利用用中小企業的特色,在數位消費電子時代,擴大與不同領域、不同產業的結盟合作,搶佔越來越擴大的電子晶片市場。


6. 綜合多項有利因素,團結、整合來發揮影響力,以便能夠參與標準的制定,並擴大產品的利基。


關心是創意的來源,也提供了無窮的機會,IC設計業特別應注重創意的展現,才會有市場、有行情。


威脅(Threat)

放棄機會、失掉機會就是一種威脅,雖然也有外在的競爭者在虎視眈眈,但終究每一個團體或個人都具有獨一無二的條件,只要彰顯自身、掌握機會就不會有威脅。所以真正的威脅大都來自於本身的問題,因為妄自菲薄或狂妄自大,才產生威脅自己的對象或敵人。威脅在五行中屬於「剋我」的關係,其實有威脅才有反省,也才有進步的動力,所以「剋我」也是給我機會、促我成就的意義。台灣IC設計業現在已造成那些外在的威脅呢?現在歸納如下:


1. 台灣經濟起飛、人民富裕之後,失去勤勞純樸的傳統,工資成本又增加,製造業大舉往中國群聚,促使中國有發展IC設計的條件,如今兩岸IC設計業人才技術已逐漸拉近。


2. 印度人工便宜,又擁有良好的軟體發展環境與人才,在當今應用軟體越來越重要的消費性IC或SoC的設計上,台灣將會失去許多機會。


3. 美國矽谷仍是IC設計業的最大重鎮,而且掌握最大的資源與分配實力,未來可能只是開出規格,然後外包到世界各地做設計實現,以便擴大產能、快速上市,屆時台灣連搶代工都有很多競爭者。


4. 歐美日韓等地的廠商,很多都是IDM大廠,如果發展獨立的IC設計產業,將是進可攻、退可守的強大威脅。


聰明的人應該要把威脅化作助力,具體的方法就是把對手當做合作的對象,那麼威脅馬上就不存在了。事物的發展多是透過意願、號召來成就,例如矽谷只是提供良好的發展環境,那麼人才、資金就從世界各地蜂擁而至了,優勢與機會自然越來越多。所以重點還是要看清本身的特色,然後全心全力的打出名號,如此台灣IC設計業的「我」,就會因為「生我」、「我生」、「我剋」、「剋我」而成長、而偉大。


如何組成夢幻IC設計產業

台灣地狹人稠,物產與天然資源都不豐富,這本來是一項缺點,但對於IC設計業來說,反而是一項利多,因為資源不足,人們只有靠動腦筋來賺錢,凡是知識與創意的產業都得以組成團隊來經營。要組成一個夢幻IC設計產業,在了解前述的SWOT分析之後,把它進一步化為具體的策略來執行,便能夠產生群聚效應來實現。在此分為文化、環境、人力、市場四個重點來說明:


文化

本來文化多元性就是台灣的一項優勢,但並沒有被善用。近來由於民智漸開,很多人開始懂得應用,例如台北故宮博物館已把收藏結合多種的商品形式來經營,如此骨董就不再只是骨董,產生了新的生命與價值。其實,技術的產生來自於背後的觀念,而觀念來自於背後的文化。


台灣並不乏世界一流的IC設計技術,但卻鮮有獨創一格的產品問世,就是因為只以鑽牛角尖的技術成就為尚,到最後還不是只能為文化強盛者所駕馭,永遠在新觀念之後追逐應付;第二是經營不屬於自己的文化,且用來與原來文化的人競爭,如此的企業或產品,不僅不自然而且困難重重,更不會有超越自己或超越他人的可能。


如今大中華區市場的崛起,提供了一個很好的試練機會,因為同屬於中文文化性的台灣,開發這樣的產品就很容易抓住市場的口味與脈動,如此不斷地精益求精,就會產生一種良性循環,當產品或服務本身越來越有特色,也越來越精緻時,就自然會成為世界級的產品,且是一種屬於中文文化性的世界級產品。


環境

以IC設計業垂直整合的特色來將整個半導體產業,乃至軟硬體系統廠商,勾勒成一個非常完整的產業鍊。很多業者將不得不在台灣設立設計中心,甚至歐美日的國際大廠也得將亞太設計中心集中到台灣來互相支援。


因此,台灣必須營造更佳的投資環境,提供方便的生活機能,以及維持區域的和平。另外就是各項工業如紡織、印刷、塑化與五金等也不能偏廢,才能做為IC設計與產品開發的後盾。最後就是要充滿自信與包容,成為一個全球化發展的開放國度。


人力

既然IC設計是目前的明星產業,願意投入IC設計領域的人也會很多,但是迫於師資與學校的不足,每年台灣能培育出的IC設計人才也就不夠市場的需求,即使針對理工科系畢業者來做第二專長的培訓,仍然無法應付業者的殷殷期盼。這不僅是台灣本身人力的不足而已,全球的IC設計人才都很欠缺,特別是類比IC的設計人員。


在創新與系統整合的趨勢發展下,不僅傳統的技術人才難以應付,可能需要花費長時間的教育與學習,其他相關領域的人才也都必須整合進來。因此在數位消費電子的時代,今後的IC設計業必須培養更多元的人才,除了學校教育的配合之外,還要增加產業的培訓機能;同時還可在國外設立分支設計中心,就近晉用各地人才,或是開放各地人才來台灣發展;最後則是要塑造終身學習的環境,培養更多專才、通才與全才。


市場

如今,由於中國已成為新興而開放的市場,加上台灣、香港、新加坡與馬來西亞等華人國家地區便構成了一個所謂「大中華區」的市場。因為這個區域的市場的確很可觀,所以不僅吸引台商積極的投入,許多全球性的跨國企業也都在觀察佈局當中。台灣因為具有中文文化性的特色,所以應該以全球中文文化性的市場來佈局,才能將本身的文化、環境與人力落實在基本的市場區隔上,並進一步因為定位成功而擴大市場、行銷全球。


結語

在進入數位消費電子(DC)為主流的時代,台灣應延續PC產業的精神,以聚沙成塔的模式來建構一個完整的DC產業鍊,IC設計就是其中的源頭,一定得好好掌握。但是IC設計業者所擔負的風險仍舊太高,不符合台灣產業的特色,因此IC設計業應該再做垂直分工,成為另一個群聚效應的產業典範。這就是每個典範下都可以再創造另一個典範的經濟模式,在此一群聚效應下,做IC設計代工也很好,看看台積電就知道;以創新的產品來開發IC也不錯,台灣的研發、行銷與品牌市場也已逐漸成熟。


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