台积电是全球第一的专业晶圆代工，大家看到的台积电，均是其技术的领先，产能的庞大，生产效率的精良。但大家看不到的，是如何使先进的制程能完全满足IC设计者或整合元件厂的需求，如何使IC设计者真能享受及利用到这些先进制程的好处，如何缩短使用先进制程之IC设计的时间...等等。

如果你去一个摩登的现代化城市观光，你会看的是城市中有多少高楼大厦，有多便利的交通，有多繁荣​​及进步的工商经济。你会想到去看看这城市的下水道系统吗？多半是不会的。但你能想像一个现代繁荣的城市没有建构完善的下水道会是一个什么样的景况吗？不下雨时还好，一旦下雨，街道淹水，整个城市都瘫痪了。下水道是外面看不到的，但它的重要性却由此可见。

成功不易看到的另一面

台积电是全球第一的专业晶圆代工，大家看到的台积电，均是其技术的领先，产能的庞大，生产效率的精良。例如何时能进入0.13um量产，每月能出多少片晶圆，晶圆厂的良率多高等等。大家看不到的，是如何使先进的制程能完全满足IC设计者或整合元件厂的需求，如何使IC设计者真能享受及利用到这些先进制程的好处，如何缩短使用先进制程之IC设计的时间，如何增高IC之设计制造成功率，使晶圆厂之先进制程使用率提升，使IC设计的TIME-TO-MARKET缩短，凡此等等。

然而台积电的愿景是：能被所有IC设计业者或整合元件厂视为他们的虚拟晶圆厂。亦即在晶圆制造的层面上，能完全满足及配合这些IC在制造上的需求。这些看不见的功夫，若是不好好做，那做虚拟晶圆厂的愿景就达不到了。这些看不到的却如此重要的功夫，就是台积电的下水道工程，也就是台积电的设计服务组织所做的事。以下我们就分五大项来阐明设计服务组织为台积电所做的下水道工程。

推动制程发展符合设计需求

首先就是推动制程发展，使其确能符合IC设计上的需要。先进制程的发展是一项极繁复的思考与决定的过程，因为其中牵扯到太多的因素要取舍。要把元件做得小，速度可能就被限制住；要把速度做得快，良率就可能低；良率就算能提高，日后的可靠性又可能有问题；拼命把元件做到最小，速度最快，良率及可靠性弄到最高，可能已花了一大笔钱，而又没什么人要用，因为没有太多那样的应用。

在诸多不同又相关的因素中找到恰当的相配方式与比重，以此定为发展方向，远比以各因素之极致做为发展方向来得困难，又有意义。台积电之所以能既满足客户的需要又能有高获利，是因为着眼于「恰当」而非「极致」，又能因着了解客户三五年后的需要而能有效的做制程开发计划。设计服务组织在此扮演的角色，即是本着其深厚及横跨设计与制程双方领域的背景，确实了解IC设计在目前及三五年后的需要，再将此需要转化为制程的规格，并以此帮助制程设计者研发，并验证所发展的制程确实符合这些IC的设计所需。

设计元件资料库的建立

第二，是将此精心研发出的制程转化为IC设计者所能了解的语言，也就是设计元件资料库，以及设计工具所需的制程参数资料库。为的是使IC设计师能以他们的方式充分及正确的利用台积电所开发出的制程。各位读者可将此过程想像为一具有翻译功能的通讯网，不但要能将甲方的意思用乙方的语言传给乙方，也要能验证乙方确已得到此资讯并能真的应用。

在专业分工的情况及趋势下，拥有设计与制程二者合而为一的知识与经验背景的人已非常稀少，一般的IC设计者看制程，都好像对着镜子观看，隔了一层。镜子的透光度不好，再高明的制程也会被误解或扭曲。设计服务组织所做的就是做镜子，或将此镜子的规格给其他做镜子的厂商(设计服务联盟中的元件资料库厂商)，并检验做出的镜子真的符合规格，使IC设计者能透过此镜子看到所有制程的好处并因而设计出充分利用这些好处的IC。台积电也将这些镜子给设计服务联盟中的IP设计厂商，使他们的IP设计也能充分利用制程的好处，促成使用这些IP的SOC IC设计工作。

铺设为制造而设计之路

IC在系统上的应用千奇百怪，不同应用的IC，所需的制程不见得一样，所适用的设计方式也不见得一样。在制程方面，同样的闸宽，也有电压、金属(METAL)层数上的不同。而IC的设计方式，更因所选用的IP、元件资料库、设计工具、IC的复杂度..等等而不同。怎样才能又稳妥又有效的将脑中的IC表达出来，使得制造出的IC具有想要的功能及效率(Functionality & Performance)，是一项不简单的学问。因为所需的知识要横跨IC设计、IP、元件资料库、设计工具、IC测试、包装、制程良率..等等方面。

这一条「为制造而设计」(Design for Manufacturing)的路一旦打开，可嘉惠所有的IC设计者。但若此路不顺畅，则一个构思良好的设计要走多次冤枉路(Physical Design Iterations)才能设计完成，生产之后，又可能要改动多次(RE-DESIGN)才能进入量产。 IC的Time-To-Market及制造厂的产能利用(Fab Efficiency)都大受影响。各位读者想必听过当制程技术日进，制程进步的速率大幅领先设计效率进步速率的情况。路开得不好，是其中一项主要的原因。设计服务组织在台积电中向来就扮演着这些帮客户指路的角色，而今这项重要的开路工程，自然就非由设计服务组织承担不可了。路既开完，将此路呈现在IC设计的客户及设计服务联盟之设计服务伙伴们的面前，嘉惠大家。这是设计服务组织所做的第三件大事。

可靠及快速的设计代工服务

但不见得每一个想来台积电生产的公司都有自行完成整套设计(COT)的能力，尤其因着IC复杂度日益提高，Physical Design日行困难，工具也更加昂贵，需要「设计代工」的人从不见减少。提供可靠及快速的设计代工服务，就成了设计服务组织在台积电的第四项大事。而此大事，却并非靠组织的内部人力完成所有的设计代工需求，而是经由Qualify、Sign-Up，并Manage合格的设计服务伙伴们加入设计服务联盟来共襄盛举。设计服务组织会将客户们的设计代工需求，因着客户所在地及设计本身所需的不同，自行承包或介绍给设计服务联盟中适合的设计服务伙伴承包。并借着监督及在第三项中开好的路的传授，务期不论是内部或外部做的设计代工都能有最好的水准。

快速量产已成功的设计

而最后的一件大事，是使成功的IC设计能快速的量产，亦即缩短Engineering与Production之间的过程。这上面许多的工作，都已在第三项的开路工程中做了，然而并非所有在台积电生产的IC都是经由此路设计的。条条大路通罗马，设计服务组织所开的路，是一些顺畅的高速公路，提供给IC设计者做参考，却并非强要所有的IC设计非走不可。在第二件事中所做的镜子(设计元件资料库、制程参数资料库)，也非要求客户非用不可。

但所有在台积电生产的IC，若有分不清是设计，或资料库，或生产，或设计方式，或测试方式，或包装所出的问题，而影响到制程的良率的，设计服务组织都会贡献其统合的知识及经验，帮助IC设计者及制造者找出问题并解决问题，使IC能成功及迅速的量产。这样的过程，不但在这些IC上帮助IC设计厂的Time-To-Market，帮助Fab的Efficiency，也能将获得的经验累积，展现在第三项开的路中，使后来的人获益。

结语

在现在的时代，讲求专业分工，为的是使各领域都能有更专精的发展。因此有人专做制程开发，有人专做资料库设计，有人专门发展设计工具，有人钻研设计方法，有人专做IP，有人专做Logic设计，有人专做Physical设计，有人专做设计代工，有人专门发展测试程式，有人专做包装..各样事情，皆有其专精。然而这所有的工作，甚至IC在系统上的应用，却是一个可分但绝不可断的环，在这环中，牵一发而动全身。问题是牵一发之后，全身如何动？这问题，唯有具备这整个环的全备且合而为一的知识及经验的人能知道。

以往的ASIC Vendor做的并赖以维生的就是这种环，非常密而契合的环。台积电的设计服务组织，即是因着其10年ASIC的经验，有效的将一群跨此环知识领域的人聚在一起，做环的功能，却不是如ASIC Vendor般的以此环为赚钱的工具，反而是使台积电能以其专精的制程代工，能真正做到IC设计者的虚拟晶圆厂，亦即完全镶入此环之中，并使其设计服务联盟中的其他伙伴们也能恰如其份的镶入此环之中。设计服务组织所做的，不仅是台积电的下水道工程，也是此IC设计与制造环的下水道工程呢！ (本文作者现任职台积电公司)