全球半導體產業的製程技術依照Moore's Law推估的速度持續成長，然而IC設計技術卻遠落於後，所以靈活應用公司內部的設計重複使用（Design Reuse）或大量引用外來矽智財（Silicon Intellectual Property；SIP）所製成的系統單晶片（System On Chip；SoC），遂成為目前平衡兩者間差距的重要技術，也因此成為眾所矚目的發展趨勢。

隨著資訊家電的風潮所引領的產業變化，與強調SIP重複設計使用、縮減上市時間、低耗電、輕巧及價格更低廉的產品特性之SoC應用特性相符；而我國又是電子資訊產業系統產品的生產基地，若能結合關鍵IC技術能力，便可更加提昇國內電子資訊產業競爭力；因此，隨著資訊家電、個人服務通訊時代的來臨，SoC市場潛力就變得十分驚人，無疑也是產業發展的趨勢，其所衍生的市場與利潤也將是未來產業發展的重要指標，帶動整體半導體產業產值得以提昇。

系統單晶片（SoC）是時勢所趨

SoC早在十幾年前即已普遍存在，例如：4-bits Micro-controllers（4位元微處理控制器）即是系統單晶片，多年來已普遍應用於冷氣機、洗衣機、微波爐、錄放影機、各種家電及各式各樣新穎的電子玩具上。這些小型的電子應用系統，由於其所包含的電晶體數目以及功能都較為有限，故以1微米以上的製程技術，即可將整個電子系統完全集於單一晶片上。

系統單晶片到底有什麼好處呢？其最大優點是將記憶體與邏輯控制線路做在同一顆晶片上，可以將兩者之間的頻寬從64bits～256bits，一下子大幅加大至1000～2000bits，使系統效能大幅提升20～30倍，Sony Playstation II Game Console的影像系統號稱能做到虛擬實境（Virtual Reality）的境界，靠的就是將記憶體與邏輯控制線路做在一起。系統單晶片的第二個好處是，能將積體電路（IC）與電子元件數目由多顆減少至一顆或最少，但絲毫無損整個系統的功能，以實現輕、薄、短、小的產品設計目標，微小型手機就迫切需要運用系統單晶片，即是最佳的例子；此外，IC與電子元件數目減少的另一好處是系統穩定度將因而提升，且耗電量則大幅下降。如果對系統單晶片的趨勢仍有所存疑的話，只要想像一下五年後電子產品的功能，都將數十倍於今日，即可確信系統單晶片的必要性與必然性。

系統單晶片（SoC）產業遭遇障礙與挑戰

不過到目前為止，SoC仍有許多障礙與嚴苛的挑戰橫亙在眼前，需產業界長久的共同努力，方可催生SoC時代的早日到來。

半導體製程技術挑戰

很多IC、電子元件（邏輯元件、靜態記憶體、動態記憶體、非揮發性記憶體、混合訊號類比元件、射頻元件、影像感測元件及光學元件）原先都各自運用不同的製程技術，而SoC製程技術平台則須多元地將這些元件加以整合在同一個晶片上，其製程的複雜度與良率的挑戰，足以令人怯步。

功率消耗的挑戰

在IC的設計上，低功耗設計的重要性已大幅提升，甚至凌駕多數的設計考量因素。而由於可攜式電子產品功能快速的演進，對於電力的需求快速的增長，但是電池技術的演進明顯趕不上電力的需求，形成相當的落差，因此低功耗設計逐漸成為設計可攜式電子設備的重要考量，亦是SoC設計上之一項重大課題。

對IC設計技術的挑戰

數百萬、數千萬個電晶體的晶片設計，若要端賴IC設計工程師從零開始純以手工打造，一來線路太龐雜而難以駕馭，再者目前尚缺足夠強大的設計自動化軟體（EDA Tools），三來太冗長的設計時程勢必無法符合上市時程（Time-to-Market）的需求，此外經驗老到的IC設計工程師培養不易，這些都是很艱鉅的挑戰。

對IC封裝技術的挑戰

SoC晶片的接腳數可能多達1000～2000，傳統的封裝技術不但腳數不足以因應，且高效能的SoC IC也需創新性的封裝技術，來達到小型化、雜訊降至最低、減少訊號延遲等需求。

對IC測試的挑戰

SoC晶片的測試也是令人極為頭痛的問題，要對這麼龐雜的晶片進行測試，不但困難度高，所需測試時間可能也令人難以忍受，要能針對IC裡各個矽智財與功能方塊進行個別測試與整合測試，也需相當創新性的做法。

目前由於半導體製程能力倍增，已使得設計SoC成為可能，但在市場競爭壓力下，如何在很短的時間內開發出多種多樣的產品，則須建立Design for Reuse的技術及開發環境；此外，無線通訊、網際網路、多媒體資訊的應用，則需要開發射頻以及其它混合訊號IC等核心技術，並將這些技術落實在各類產品上。

全球與我國半導體產業發展狀況

全球半導體市場狀況，根據Gartnet Dataquest的預估，2005年全球半導體銷售值在最好的情況下，可達2408億美元，比起2004年成長9.3％，在最近幾年當中，全球半導體市場主要的成長驅動力來自於消費性產品和通訊產品，2003～2008年複合成長率分別為12.3％和13.4％，高於整體產業的11％。(圖一)是2002～2008年全球半導體銷售值預估。

《圖一　2002～2008年全球半導體銷售值預估》

全球半導體產業市場的分佈，根據不同區域來區分，亞太地區市場越來越重要，如(圖二)全球半導體市場佔有率分佈圖所示，亞太市場（粉紅色區塊）佔全球半導體市場的比例逐年遞增，尤其在2001年亞洲地區（含亞太及日本）的產業市場佔有率也首度超過50％，目前已經是全球最重要的區域市場，而在亞太市場中，特別是大陸市場呈現高速成長的態勢，2001～2004年複合成長率為37.2％。

《圖二：全球半導體市場佔有率分佈（左）；2001～2004年大陸IC市場產值（右）》

在我國半導體產值方面，根據工研院IEK的估計，2004年半導體產業產值為新台幣1兆990億元，比起2003年成長34％，預估2005年半導體產業產值為新台幣1兆1724億元，比起2004年成長7％。另根據WSTS的估計，全球IC市場的規模2003年為1664億美元，比起2002年成長18.2％，2004年持續成長19.4％。而在我國半導體產業方面，2003年產值為新台幣8188億元，比起2002年成長25.4％，2004年產值突破1兆元新台幣，達1兆990億元新台幣，比起2003年成長34％，我國IC產值連續兩年成長均高於全球平均值。我國在半導體產業產品之世界市場佔有率與產值分別如(圖三)和(圖四)所示。

《圖三　2003～2004台灣半導體產業產值與市場佔有率》

《圖四　2002～2006台灣半導體產業產值（左）；產品產值（右）》

在全球SoC市場方面，根據Dataquest的預估，SoC的表現將優於整體半導體市場表現，如圖五（左）所示，SoC的產值佔半導體產業產值的比重由2002年的16.6％，大幅成長至2008年的21.9％，同時達到656億美元的產值規模，2003年至2008年都是SoC市場成長率要高於半導體市場，甚至是預計2006年可能會面臨另一波的半導體景氣循環情況下，預計半導體市場將有2.2％的小幅度衰退，但SoC市場仍將以6％的幅度繼續成長。

《圖五　2002～2008全球SoC與半導體市場規模（左）；成長率（右）》

我國電子資訊相關產業近年來在資訊系統產品的帶動下快速成長。以2003年為例，IC產業產值位居全球第四，其中晶圓代工及封裝更居世界第一；隨著後PC時代來臨，網際網路的使用日益普及，行動化和寬頻的通訊與資訊擷取，已成為21世紀的風潮，具備易使用、隨時、隨地皆可使用之資訊、通訊、光電與家電整合系統成為下一世代的產品趨勢。此一輕、薄、短、小、行動化、寬頻及整合性的系統需求，使得行動化資訊技術、電信系統技術、光資訊技術成為未來產業發展的關鍵系統技術，而支援這些系統所需要的系統整合晶片技術遂成為最重要的基礎技術。

然而在我國半導體產業產值快速成長下，且有具備全球獨一無二之垂直分工體系產業鏈、專業分工且上下游配合度高、產業群聚效果顯著、週邊支援產業完善、具備高營運彈性與擁有優異之成本管控能力，如(圖六)所示，但我國產業創造附加價值的比重仍以製造為主，創新產品次之，自有品牌行銷到全球市場則少之又少；因此，台灣過去IC產業雖已達世界頂尖的地位，但也無法使台灣往更高附加價值的產業結構發展，並且容易為他國侵蝕，尤其近年來幾個亞洲開發中國家（包括大陸與東南亞），挾其絕對低價與源源不絕之勞工資源，迫使台灣過去以低成本、高效率製造的優勢逐漸在快速消散之中。

《圖六　我國半導體產業定義與範疇（2004年）》

目前我國電子產業也面臨其他的發展瓶頸，因已為我國創造經濟奇蹟的資訊電子產業，過去多以代工為主，缺乏規格制定能力及標準主導權，關鍵零組件如CPU及作業系統等，皆受制於國外大廠，在面臨產業持續外移的壓力下，急需突破創新研發的瓶頸；而我國IC產業主要偏重於製造代工，產品創新不足，我國IC設計業產值雖已佔全球第二位（2004年產值為新台幣2608億元，世界佔有率為28.2％），然產品主要的競爭力在於低價、Niche及跟隨者產品，如(圖七)所示；另外，我國IC產業生產技術集中於CMOS製程，缺乏高頻/高速製程技術；而產品多集中在數位資訊應用，在射頻和類比產品的技術投入較少；在SoC方面，除了設計技術明顯落後之外，也缺乏SoC應用載具，在新產品開發上仍有一段差距；同時，專業人才和研發規模不足、缺乏關鍵矽智財、國際標準制定參與程度低、產品測試、驗証環境薄弱等也都是目前遇到的主要問題。

《圖七　IC設計產業分析－我國名列前矛》

我國半導體產業分析與發展策略

我國半導體產業SWOT（優勢、弱勢、機會、威脅）分析如下：

優勢

弱勢

機會

威脅

而有關國內IC設計業發展則已逐漸朝向下列方向前進：

針對上述狀況，政府也配合產業界需求研擬出強化我國半導體產業的發展策略如下：

總而言之，由於從系統到晶片的整合設計能力，我國仍相當欠缺，產業所需之關鍵晶片系統設計技術目前大多掌握在歐美國家，若我國亦能在此產業領域佔有一席之地，產業產值大幅提昇絕非難事，因此政府和產學研界都積極推動矽導國家型晶片系統科技計畫，以建立創新產品的設計能力，加速我國產業升級。未來SoC設計環境與設計技術的成功，即可望創造優質生活之兆級多元化整合技術（Heterogeneous Giga-Scale Integration for Better Life），完成SoC系統整合相關應用技術、晶片系統前瞻設計技術及SoC設計人才培育與環境建構等工作，對於我國以設計創新為主軸的產業躍昇，並在全球知識經濟產業扮演更重要的角色，其影響深遠宏大；相信在相關政策推動與努力執行下，應有機會協助達成我國半導體產業發展目標，如下所示：

矽導國家型晶片系統科技計畫發展狀況

我國產業的未來出路絕非僅以成本競爭為核心的大規模製造，而是希望先建立以設計與創新價值為主體的新興產業，然後逐步累積其中的核心競爭力；進而發展以智財、設計、軟體及系統為核心的新興產業產品—光電、網路、資訊、通訊等產品產業，最終目標為建立新市場。

矽導國家型晶片系統科技計畫的目的就是在未來八年間為我國建立豐富的矽智財（SIP），並整合電子設計自動化軟體（EDA），以提供優良的設計環境供全球客戶使用，使我國能在製造利基上繼續做強有力的發揮，同時再開創出新的設計優勢，從而在世界半導體、資訊電子業扮演舉足輕重的角色。

本計畫第一期是為因應未來晶片系統產業發展趨勢，結合產官學界規劃發展矽智財與設計自動化流程設計（EDA Flow）及服務相關之研究、產業生根及人才培訓，其重點領域有下列五個項目，其關聯如(圖八)所示：

《圖八　晶片系統國家型科技計畫第一期工作內容關聯圖》

本計畫第一期願景為「建立台灣成為世界系統晶片設計與服務中心」（IP Promotion），其總目標如下：

第一期計畫執行至今雖短短兩年的時間，但在全面推廣SoC技術上，成效已相當顯著。然而一個能影響全球的產業技術，很難短短三年的時間內見到影響深遠的成效，必須持續的耕耘才能落實；因此，本計畫提出為期五年的第二期構想（2006～2010年），為產業升級繼續努力以竟全功。第二期的規劃構想將會以擴大第一期的成果、改善第一期缺失、進而開創新的產業與技術，奠定下一波產業躍升的基礎。據此第二期計畫提出『創造優質生活之兆級多元整合技術』為執行主軸。該整合技術是基於「矽晶圓製造為根，晶片系統設計為幹，創造優質生活為果」的基本精神而推動。以我國發展完善的晶圓半導體產業為根基，建構高效率的晶片設計技術與環境，利用系統晶片的實體產出，推動跨領域創造優質生活的創意產品開花結果。促使晶片系統設計與創新產品開發，成為我國未來於國際市場競爭中的新核心競爭力；此一計畫的落實，有賴產官學研共同研擬目標，積極推動，落實執行。

第二期計畫分為兩大類型，分別是分項計畫與專案計畫。分項計畫以產業整體需求為著眼點，著重於建構完整之晶片系統設計、製造、驗證之能力與環境；而專案計畫則針對我國較為薄弱的核心技術，以專案方式整合分項計畫的資源，重點發展以求時效，第一、二期比較與關聯如(圖九)所示。

分項計畫

專案推動：

《圖九　晶片系統國家型科技計畫第一、二期工作內容關聯圖》

第二期願景為「創造優質生活之兆級多元化整合技術」（IP Integration），其總目標如下：

延 伸 閱 讀	大陸IC設計公司家數雖然已超過200家，但仍屬中小型的設計公司，即使是產業排名第一的杭州士蘭微電子在2001年的銷售金額也僅約2.3億人民幣，整體產業仍處於萌芽階段。相關介紹請見「 大陸IC設計產業未來發展分析」一文。 針對發展IC設計產業投資領域，鄧傑提出相當精確的計算公式，在投入與產出之間最為重要的是將投入資金進行放大的過程，這樣的放大程式其放大值應該大於1，而其產出則等於放大的倍數與投入金額的相乘值，這同時反映了風險投資公司在IC領域投資和回報的態度。你可在「 投資家看中國IC設計產業」一文中得到進一步的介紹。 隨著IC設計的重要性的凸顯及我國IC設計大環境的改善，IC設計企業規模小、水準較低等日益成為困擾我國積體電路產業發展的難題。做大做強是我國IC設計業的必經之路。 在「 打造IC設計產業航母」一文為你做了相關的評析。

市場動態	工研院經資中心指出，臺灣IC設計產業的市場集中度將持續提高，連帶壓縮到中小型IC設計業者的生存空間，在市場綜效考量下，合併或策略聯盟將是未來趨勢。你可參考 「明年台灣IC設計產值仍為中國５倍」一文。 在IC設計產業一片蕭條之際，台灣IC設計廠商在電源管理IC大舉竄出，向上挑戰更高難度的類比IC領域，將會是台灣IC設計產業持續與國際廠商的競賽中，最重要的看盤焦點之一。 你可在「台灣IC設計另個崛起的新希望」一文中得到進一步的介紹。 四個轉變完善ＩＣ設計業體系。機遇是美好的，但並不意味著一帆風順。對ＩＣ設計業也是如此。 隨著積體電路設計產業的發展，國內ＩＣ設計業原有的政策服務和支援體系也將面臨諸多新的情況。轉變是必需的。從平臺服務轉到市場需求服務。 .在「2004 解析IC設計業的機遇和變局」一文為你做了相關的評析。