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台灣發展SIP產業行不行?
從有形到無形──

【作者: 鄭妤君】   2003年06月05日 星期四

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隨著IC設計走向SoC的趨勢,單一IC內部的電晶體密度愈大、內部線路佈局與功能愈趨複雜,不但IC設計的困難度越來越高,設計所需的時程也越來越長;對於IC工程師者來說,若能在設計新IC時,選擇已經存在的、適合的SIP重新組合使用(Reuse),將是節省大量時間、減低風險且符合經濟效益的最佳設計策略,而這也是SIP(Silicon Intellectual Property;矽智財)與SIP相關產業的重要性日益顯著的主要原因之一。


究竟對於台灣IC設計業者來說,SIP具備高度發展潛力的原因何在?目前國內相關業者投入SIP產業的現況,以及目前台灣SIP在技術與環境上仍待解決的困境有哪些?台灣IC設計業者若希望由硬體IC的設計生產轉型為SIP設計,到底行不行?


SIP為IC設計發展之趨勢所在。

SIP日益受到全球IC產業界的重視已是不爭的事實,而全球SIP市場亦因為IC設計業者之間SIP交易的逐漸熱絡與專業SIP供應商(如ARM、MIPS等)的出現,而呈現一片榮景;根據市調機構Dataquest的統計分析,1999年至2005年之間,全球SIP市場年複合成長率達24%,並可望在2004年達到21億5500萬美元的產值,如(圖一)。SIP市場龐大的商機與成長潛力,或許可說是吸引相關業者投入的一大誘因,但除此之外,IC設計業者可選擇SIP作為未來發展方向的原因何在?一個極為簡單而明確的答案是:SIP是IC設計發展的趨勢所在。


《圖一 2001~2005全球SIP市場產值與成長率》
《圖一 2001~2005全球SIP市場產值與成長率》資料來源:Dataquest(2002/07)、工研院經資中心(2003/03)

知識經濟時代下的IC產業──專業分工

為什麼SIP是IC設計發展的必然趨勢?大多數人一定聽說過「知識經濟」這個名詞,該名詞的由來是聯合國「經濟合作開發組織」(OECD)在1996年所發表的一份「知識經濟報告」,報告中指出認為全球經濟型態將因為「以知識為基礎的經濟(Knowledge-based economy)」而產生重大變革;根據OECD的定義,「知識經濟」是指以知識資源的擁有、配置、產生和使用為關鍵生產因素的經濟型態,其中的「知識」又以科學技術、管理和行為科學為最重要的部分。在過去的工業經濟時代,產業的核心要素為資本、有形資產(如設備)和勞動力,但在知識經濟的時代,產業成長的關鍵動力則在於科學技術的創新,無論是任何一種產業,未來在市場中競爭的利器不再是有形的(tangible)雄厚資本、先進設備廠房或是數量龐大的員工,而是公司內部所具備或可創造的無形(intangible)智慧財產權。


而全球迅速發展的高科技產業,即是知識經濟時代產業的典型範例,半導體、IC產業亦為其中之一環;對於知識經濟時代下的全球IC業者來說,若要永續成長,對於技術創新研發的投資遠比設備投資來得更為重要,再加上由於產品上市週期縮短、生產自動化使產品價格競爭激烈等因素,IC業者所面臨的經營壓力與風險相對提高,這也是IC產業由過去半導體整合製造大廠(IDM)獨霸的模式,逐漸走向IC製造上、中、下游專業分工趨勢的主要原因。


知識經濟下的IC設計產業──從有形到無形

無晶圓廠(Fabless)的專業IC設計公司,即是IC產業界為分散風險而發展出的產業分工型態之一,IC設計業者沒有自己的IC生產部門,僅從事IC生產前段的設計部分,IC的製造、封裝測試等中後段流程,則交由其他的專業晶圓代工與半導體封測業者完成。以上的每一種分工幾乎都具備了知識經濟時代產業的特性,皆是以其專業技術做為產業核心價值所在,因此包括IC設計業在內的所有IC產業,創新研發的能力與其內部智慧財產權的累積,即成為競爭力的主要來源。


而創新研發的能力與智慧財產權的建立累積,對於IC設計業者尤其重要;IC設計原就是無形創意的展現,但因為到最後還是有實體IC的產出,往往讓人忽略了其本質所在。無形的SIP是組成IC的功能區塊,可以說是實體IC的原形,當IC設計產業進入再下一波的專業分工趨勢時,SIP設計勢必將是另外被獨立出來的產業型態,也是IC設計業者未來思索轉型、近一步提升競爭力時,不可避免的方向之一。


與ASIC(特殊應用IC)、SoC相較,過去的IC在功能與設計上明顯地單純許多,設計者也容易突破在技術上可能遇到的瓶頸,在這種情況之下,IC設計業者若不能升級至高階技術,或是增加自身的特殊性與附加價值,就很可能在市場中被為數眾多的同業取代而遭淘汰。對中小型IC設計業者為數眾多、且計劃以IC設計產業為國家永續發展主力的台灣來說,這樣的憂慮尤其是必須被審慎思考的課題。


台灣發展SIP具體計畫與環境優勢

矽導計畫勾勒台灣SIP未來遠景

為了促進台灣IC產業的永續發展與國際競爭力的提升,我國目前正積極推動的「國家矽導計畫」中的「前瞻智財開發計畫」,即是希望培養國內相關業者或研究單位開發自有SIP的能力,並仿效國外SIP專業供應商如ARM、MIPS等的成功模式,扶植國內SIP相關產業的發展,藉此進一步達到建構台灣成全球SoC設計中心的最終目標。


在矽導計畫的說明書中將矽智財分為三大類,包括(1)核心智財:(包含內嵌式處理器,如DSP、MCU等、記憶體(Memory)、鎖相迴路(PLL)、類比/數位轉換器(DAC、ADC)、介面電路(peripheral)等等,市場需求量大且發展潛力大的SIP。(2)系統層級智財(System-Level SIP):以無線通訊、寬頻網路、數位電視等系統平台之需求為主要考量而設計的SIP。(3)即時作業系統(RTOS)和應用軟體(AP):包含晶片內嵌式作業系統軟體、開發晶片所需之軟體環境、信號處理程式與編譯器等軟體類的SIP。前瞻智財開發計畫,即是希望針對以上三大類的SIP發展自有技術,藉由逐年增加我國SIP專利的產出,建立台灣在全球SIP的重要性。


除了「前瞻智財開發計畫」對於自有SIP技術的開發的相關規劃,矽導計畫亦藉由「多元化人才培育」、「前瞻平台開發」等計畫提供SIP設計所需人力與工具的支援,以及「新興產業技術開發計畫」中的「設計平台服務產業技術開發計畫」與「智財匯集服務產業技術開發計畫」(即IP Mall),企圖藉由SIP相關配套產業的建構,讓我國未來SIP產業能擁有更加完善的發展環境。


IP標準制定聯盟架構台灣SIP健全交易環境

無論是國內或國外,SIP相關業者儘管積極發展SIP相關技術,希望掌握開發所謂“明星級”的能力,但SIP在交易與流通上,仍因缺乏一共同的驗證標準與買賣規則而充滿風險障礙。對買方來說,所購買的SIP必須是可使用的、且各種不同的SIP間也必須可以整合;對賣方來說,賣出的SIP價格是不是合理、智慧財產權是不是能更得到充分保障,也是必須考量的問題;而這都必須靠一套完善SIP驗證標準與市場規範的建立,才能讓全球SIP產業的發展更加順利。


在國外,目前有歐、美等地的VSIA(Virtual Socket Interface Alliance)、VCX(Virtual Component Exchange)、Si2(Silicon Integration Initiative)以及日、韓的IPTC(Intellectual Property Trading Center)、SIPAC(System Integration & Intellectual Property Authoring)等組織,進行SIP(或稱Virtual Component-虛擬元件)的開放性介面標準(open interface standards)建立、SIP交易規則建立與SIP技術支援等工作;台灣除在2000年1月成立SIP推動聯盟(2001年更名為SoC推動聯盟),結合國內SIP相關產業與學術單位的資源並進行交流之外,亦在2003年4月8日,由工研院系統晶片技術中心(STC)主導、邀集國內多家IC產業代表成立了「IP Qualification標準制定聯盟」,希望能透過各界力量的集結,儘速完成我國SIP相關標準與規範的訂定。


「IP Qualification標準制定聯盟」(以下簡稱IP聯盟)除由STC、國家晶片系統設計中心與中山科學研究院以法人研究單位的身分參與外,其他成員包括了台積電、聯電、創意、智原、源捷、聯發科、威盛、瑞昱、凌陽、矽統、明導、思源等十二家業者,涵蓋晶圓代工、Fabless IC設計、EDA、設計服務(Design Service)與IP Mall等領域。該聯盟首屆主任委員,源捷科技總經理魏益盛表示,SIP是實現SoC的關鍵,但因為國內SIP交易市場的相關機制尚未健全,目前一般擁有SIP的業者很少願意把SIP拿出來交易,因此建立一套可供業界共同使用的SIP驗證標準可說是刻不容緩,這也是IP聯盟成立的主要動機與目標。


以立法院等級的嚴謹程序進行標準草案審查

魏益盛指出,目前IP聯盟的運作方式,是由STC參考國外SIP的相關範例與考量國內SIP的實際情況,來負責SIP標準草案的研擬,先將所有的SIP標準大致分為三個等級(M1-必備標準、M2-理論上必備但可提出說明,與R-建議具備),再依據不同種類SIP制定標準的細節,而聯盟十五個基本會員則是以類似立法院各委員會法案審查的程序,依照時間進度密集聚會針對標準草案內容進行討論與表決;魏益盛表示,IP聯盟目前已經完成三分之一的草案內容,預計在8月以召開公聽會的方式公佈初版的完整SIP標準草案,並藉此廣納各方意見進行內容的修改與調整,希望能完成一個讓SIP相關業界都可接受的共同標準。


魏益盛強調,IP聯盟將來所公佈的SIP標準將是完全免費提供給SIP相關業者參考使用;而一旦聯盟的努力能取得業界的共識與信任,魏益盛表示,在SIP標準的建立工作完成之後,IP聯盟不排除進一步投入SIP認證、SIP交易仲裁甚至SIP交易履約保證等工作,為台灣地區建立更完善的SIP交易環境與機制,並能做為全球SIP市場中的良好範例。


發展SIP產業──台灣到底行不行?

綜合以上的報導,台灣有完整的半導體產業鏈、有政府專門的輔導政策支持,亦有由產學各界組成的IP聯盟進行SIP交易環境與機制的建構,在這樣的優勢條件之下,台灣發展SIP產業的成功機會到底有多大?國內IC設計業者若希望能轉型SIP業者,到底行不行?


關鍵技術的掌握與智慧財產權的保障仍是問題

目前成功SIP業者的典範,仍在掌握了明星級SIP的ARM、MIPS、ARC等國外業者,對於台灣業者來說,想要在全球SIP市場嶄露頭角、出奇制勝,對於關鍵技術的掌握是發展SIP產業的一大前提。瞄準具備140億美元實力的全球MCU(為控制器)市場,在四月推出MCU內嵌式非揮發性記憶體SIP產品“Neobit”的力旺電子,即是一個可參考的的業者範例。力旺電子市場行銷處副總經理張勇毅表示,該公司的這項SIP產品客戶群鎖定在晶圓廠、IDM業者、IC設計業者與設計服務業者四大領域,目前已經開始合作的客戶包括新加坡特許與日本三菱;而力旺之所以將SIP做為公司的主力產品線之一,除了因為應用在MCU領域的“Neobit”屬於應用廣泛、商機龐大的關鍵SIP,有信心可在市場獲利之外,另外一個很重要的原因是該SIP產品的屬性為「Hard SIP」,在智慧財產權上較容易受到保障。


SIP依設計流程又可區分為Soft、Hard與Firm三大類,其中Soft SIP為經過初級功能驗證,但尚未經過模擬、合成等程序的SIP;Firm SIP為Soft SIP經過初步平面規劃與合成後,在邏輯閘層次的線路圖;而Hard SIP為經過完整晶圓製程驗證過的SIP。力旺嵌入式記憶體設計服務處經理沈士傑表示,就因為該公司的“Neobit”是與必須與晶圓廠特定製程結合的Hard SIP,要“拷貝”相關技術比較困難,對於公司來說在智慧財產權方面所負擔的風險比較小,因此是可以較放心投入經營的產品線;但是對於像中國大陸一般,對於智慧財產權保護觀念較為薄弱的地區市場之客戶開發,力旺還是會有所顧忌,萬一產品賣出沒多久,就有業者推出類似的“XXbit”,對公司來說將是重大損失,而張勇毅與沈士傑一致認為,這樣的情況應是台灣發展SIP產業必須面臨的最大課題。


張勇毅亦指出,除了智慧財產權的保障是一大問題,台灣SIP相關開發業者若不能掌握關鍵技術,在獲利與公司營運上就會有困難,而這對沒有晶圓廠支持、沒有雄厚資本的中小型業者來說尤其是必須考量的關鍵課題;張勇毅認為,台灣的確有優良的條件可以發展SIP相關產業,但看來恐有一段很長的路要走。


與國外業者的交流與合作仍需加強

此外,與國外SIP相關業者的相互交流與經驗學習,對國內有意在SIP領域有所發展的業者來說亦非常重要;名列全球十大IC設計公司排行榜的Xilinx,因其可程式化邏輯元件(PLD)產品的特性,與SIP相關產業的接觸極為頻繁,也具備自行開發SIP的能力。Xilinx亞太區軟體暨智產(Software & IP)行銷經理鄒志雄表示,擁有內容豐富的SIP資料庫,對於可程式化邏輯業者來說是提高競爭力的必備條件,Xilinx目前的SIP資料庫有一百八十多個來自外部供應者的SIP,內部自行開發的SIP則有八十多個,這些SIP都經過Xilinx嚴格的品質審核與驗證流程,亦與SIP供應者簽定正式授權契約,以確保客戶在使用這些SIP時沒有整合上的問題與智財權的爭議。


鄒志雄指出,目前亞太地區的SIP交易市場最大的問題所在,除了許多國家對智慧財產權保護的觀念不夠、讓SIP供應者卻步外,SIP授權費用缺乏一套共通標準,也讓SIP交易容易產生爭議或糾紛。鄒志雄表示,台灣雖是亞太地區IC設計產業發展蓬勃的市場,但目前Xilinx主要的SIP夥伴仍以歐美等地業者為主,與台灣地區SIP供應業者的合作機會並不多,但Xilinx亦非常願意與台灣地區的SIP相關業者相互交流,尤其目前台灣已經開始進行SIP標準的建立工作,相信在環境機制的完整建構之後,台灣SIP市場可有進一步發展。而對於IC設計業者是否能轉型為純SIP業者的問題,鄒志雄則表示,這對於中小型業者來說恐怕有營運上的困難,尤其SIP市場的競爭亦十分激烈,一旦SIP陷入價格戰,中小型SIP業者就很難生存。


結語

台灣地區近幾年來在半導體產業方面的豐富發展經驗與成就,造就了極佳的IC設計產業發展環境,國內中小型的IC設計業者如雨後春筍般數量不斷成長,產值亦呈現逐年成長的趨勢;但對於國內的IC設計業者來說,若要在全球市場中保持優勢,勢必要思索產業升級轉型的相關課題、創造IC設計的附加價值,才能在激烈的競爭中生存並永續成長,而具備高度發展潛力的SIP相關產業,正是國內IC設計業者可掌握的一大契機。


但依目前情勢看來,台灣IC設計業者要往SIP產業的方向發展,仍有一段需要努力的空間──除了國內SIP產業環境仍在建構中,IC設計業者是否能將眼光放遠、將SIP視為可投入的領域,也是問題所在;而這一切都需要政府與相關業界、學界的共同努力。


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