台積電是全球第一的專業晶圓代工，大家看到的台積電，均是其技術的領先，產能的龐大，生產效率的精良。但大家看不到的，是如何使先進的製程能完全滿足IC設計者或整合元件廠的需求，如何使IC設計者真能享受及利用到這些先進製程的好處，如何縮短使用先進製程之IC設計的時間...等等。

如果你去一個摩登的現代化城市觀光，你會看的是城市中有多少高樓大廈，有多便利的交通，有多繁榮及進步的工商經濟。你會想到去看看這城市的下水道系統嗎？多半是不會的。但你能想像一個現代繁榮的城市沒有建構完善的下水道會是一個什麼樣的景況嗎？不下雨時還好，一旦下雨，街道淹水，整個城市都癱瘓了。下水道是外面看不到的，但它的重要性卻由此可見。

成功不易看到的另一面

台積電是全球第一的專業晶圓代工，大家看到的台積電，均是其技術的領先，產能的龐大，生產效率的精良。例如何時能進入0.13um量產，每月能出多少片晶圓，晶圓廠的良率多高等等。大家看不到的，是如何使先進的製程能完全滿足IC設計者或整合元件廠的需求，如何使IC設計者真能享受及利用到這些先進製程的好處，如何縮短使用先進製程之IC設計的時間，如何增高IC之設計製造成功率，使晶圓廠之先進製程使用率提昇，使IC設計的TIME-TO-MARKET縮短，凡此等等。

然而台積電的願景是：能被所有IC設計業者或整合元件廠視為他們的虛擬晶圓廠。亦即在晶圓製造的層面上，能完全滿足及配合這些IC在製造上的需求。這些看不見的功夫，若是不好好做，那做虛擬晶圓廠的願景就達不到了。這些看不到的卻如此重要的功夫，就是台積電的下水道工程，也就是台積電的設計服務組織所做的事。以下我們就分五大項來闡明設計服務組織為台積電所做的下水道工程。

推動製程發展符合設計需求

首先就是推動製程發展，使其確能符合IC設計上的需要。先進製程的發展是一項極繁複的思考與決定的過程，因為其中牽扯到太多的因素要取捨。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，日後的可靠性又可能有問題；拼命把元件做到最小，速度最快，良率及可靠性弄到最高，可能已花了一大筆錢，而又沒什麼人要用，因為沒有太多那樣的應用。

在諸多不同又相關的因素中找到恰當的相配方式與比重，以此定為發展方向，遠比以各因素之極致做為發展方向來得困難，又有意義。台積電之所以能既滿足客戶的需要又能有高獲利，是因為著眼於「恰當」而非「極致」，又能因著了解客戶三五年後的需要而能有效的做製程開發計劃。設計服務組織在此扮演的角色，即是本著其深厚及橫跨設計與製程雙方領域的背景，確實了解IC設計在目前及三五年後的需要，再將此需要轉化為製程的規格，並以此幫助製程設計者研發，並驗證所發展的製程確實符合這些IC的設計所需。

設計元件資料庫的建立

第二，是將此精心研發出的製程轉化為IC設計者所能了解的語言，也就是設計元件資料庫，以及設計工具所需的製程參數資料庫。為的是使IC設計師能以他們的方式充分及正確的利用台積電所開發出的製程。各位讀者可將此過程想像為一具有翻譯功能的通訊網，不但要能將甲方的意思用乙方的語言傳給乙方，也要能驗證乙方確已得到此資訊並能真的應用。

在專業分工的情況及趨勢下，擁有設計與製程二者合而為一的知識與經驗背景的人已非常稀少，一般的IC設計者看製程，都好像對著鏡子觀看，隔了一層。鏡子的透光度不好，再高明的製程也會被誤解或扭曲。設計服務組織所做的就是做鏡子，或將此鏡子的規格給其他做鏡子的廠商(設計服務聯盟中的元件資料庫廠商)，並檢驗做出的鏡子真的符合規格，使IC設計者能透過此鏡子看到所有製程的好處並因而設計出充分利用這些好處的IC。台積電也將這些鏡子給設計服務聯盟中的IP設計廠商，使他們的IP設計也能充分利用製程的好處，促成使用這些IP的SOC IC設計工作。

鋪設為製造而設計之路

IC在系統上的應用千奇百怪，不同應用的IC，所需的製程不見得一樣，所適用的設計方式也不見得一樣。在製程方面，同樣的閘寬，也有電壓、金屬(METAL)層數上的不同。而IC的設計方式，更因所選用的IP、元件資料庫、設計工具、IC的複雜度..等等而不同。怎樣才能又穩妥又有效的將腦中的IC表達出來，使得製造出的IC具有想要的功能及效率(Functionality & Performance)，是一項不簡單的學問。因為所需的知識要橫跨IC設計、IP、元件資料庫、設計工具、IC測試、包裝、製程良率..等等方面。

這一條「為製造而設計」(Design for Manufacturing)的路一旦打開，可嘉惠所有的IC設計者。但若此路不順暢，則一個構思良好的設計要走多次冤枉路(Physical Design Iterations)才能設計完成，生產之後，又可能要改動多次(RE-DESIGN)才能進入量產。IC的Time-To-Market及製造廠的產能利用(Fab Efficiency)都大受影響。各位讀者想必聽過當製程技術日進，製程進步的速率大幅領先設計效率進步速率的情況。路開得不好，是其中一項主要的原因。設計服務組織在台積電中向來就扮演著這些幫客戶指路的角色，而今這項重要的開路工程，自然就非由設計服務組織承擔不可了。路既開完，將此路呈現在IC設計的客戶及設計服務聯盟之設計服務夥伴們的面前，嘉惠大家。這是設計服務組織所做的第三件大事。

可靠及快速的設計代工服務

但不見得每一個想來台積電生產的公司都有自行完成整套設計(COT)的能力，尤其因著IC複雜度日益提高，Physical Design日行困難，工具也更加昂貴，需要「設計代工」的人從不見減少。提供可靠及快速的設計代工服務，就成了設計服務組織在台積電的第四項大事。而此大事，卻並非靠組織的內部人力完成所有的設計代工需求，而是經由Qualify、Sign-Up，並Manage合格的設計服務夥伴們加入設計服務聯盟來共襄盛舉。設計服務組織會將客戶們的設計代工需求，因著客戶所在地及設計本身所需的不同，自行承包或介紹給設計服務聯盟中適合的設計服務夥伴承包。並藉著監督及在第三項中開好的路的傳授，務期不論是內部或外部做的設計代工都能有最好的水準。

快速量產已成功的設計

而最後的一件大事，是使成功的IC設計能快速的量產，亦即縮短Engineering與Production之間的過程。這上面許多的工作，都已在第三項的開路工程中做了，然而並非所有在台積電生產的IC都是經由此路設計的。條條大路通羅馬，設計服務組織所開的路，是一些順暢的高速公路，提供給IC設計者做參考，卻並非強要所有的IC設計非走不可。在第二件事中所做的鏡子(設計元件資料庫、製程參數資料庫)，也非要求客戶非用不可。

但所有在台積電生產的IC，若有分不清是設計，或資料庫，或生產，或設計方式，或測試方式，或包裝所出的問題，而影響到製程的良率的，設計服務組織都會貢獻其統合的知識及經驗，幫助IC設計者及製造者找出問題並解決問題，使IC能成功及迅速的量產。這樣的過程，不但在這些IC上幫助IC設計廠的Time-To-Market，幫助Fab的Efficiency，也能將獲得的經驗累積，展現在第三項開的路中，使後來的人獲益。

結語

在現在的時代，講求專業分工，為的是使各領域都能有更專精的發展。因此有人專做製程開發，有人專做資料庫設計，有人專門發展設計工具，有人鑽研設計方法，有人專做IP，有人專做Logic設計，有人專做Physical設計，有人專做設計代工，有人專門發展測試程式，有人專做包裝..各樣事情，皆有其專精。然而這所有的工作，甚至IC在系統上的應用，卻是一個可分但絕不可斷的環，在這環中，牽一髮而動全身。問題是牽一髮之後，全身如何動？這問題，唯有具備這整個環的全備且合而為一的知識及經驗的人能知道。

以往的ASIC Vendor做的並賴以維生的就是這種環，非常密而契合的環。台積電的設計服務組織，即是因著其10年ASIC的經驗，有效的將一群跨此環知識領域的人聚在一起，做環的功能，卻不是如ASIC Vendor般的以此環為賺錢的工具，反而是使台積電能以其專精的製程代工，能真正做到IC設計者的虛擬晶圓廠，亦即完全鑲入此環之中，並使其設計服務聯盟中的其他夥伴們也能恰如其份的鑲入此環之中。設計服務組織所做的，不僅是台積電的下水道工程，也是此IC設計與製造環的下水道工程呢！(本文作者現任職台積電公司)