話說天下大勢(6):台灣與新加坡半導體戰略對比
半導體產業能在台灣開花結果,其實是個美麗的偶然。1970年代的台灣風雨飄搖,退出聯合國,與美日斷交,產業仰賴的是加工出口區的廉價與優質人力。聯發科董事長蔡明介在參加RCA計畫之前,就是在加工出口區工作。第一個做二極體,且在台灣成為第一家上市電子公司光寶創辦人宋恭源也是,他們都是在那個困難的時代,成為產業發展的英雄與見證人。第一代參與RCA計畫的前輩都成了英雄,1980年代,日本在廣場協議的壓抑下,給了台灣與南韓半導體產業上的發展契機。基本上,台灣的半導體業是本土型產業,所有的戰略思考可以專注於台灣的競爭力。新加坡則不然,新加坡一方面把製造業維持GDP在25%以上當成國家目標,小國寡民的新加坡,要發展科技產業必定要仰賴外力,基本上台灣是因為成果豐碩,各國爭相禮聘、邀約,是「Inside-out」的產業議題。新加坡沒有本土工業,卻有9座晶圓代工廠,這些來自海外的企業設廠,基本上是「Outside-in」,但不能說新加坡半導體業是「無根」的產業,新加坡的貢獻在於「把公務當成商務在運作」,政府的公共服務就是貢獻,也創造非常傑出的產業價值。李顯龍說:「新加坡將在中美兩強中找到最恰當的平衡」,一旦政治上取得平衡,就可以取得在商業、經濟上最大的利益;而經濟上的連結,也可以促使新加坡以小國周旋G2兩強之間。但新加坡行,台灣為何不行?限制在哪裡,不如新加坡的內涵是什麼?台灣受到中國制衡,導致政治上的分歧與不安定,外籍學生、人才流入的意願、數量都受到影響,特別是東協的華人,在2000年以前並不喜歡剛從動亂中脫胎不久的中國。2000年之後,兩岸都加入世界貿易組織(WTO)的同時,中國採取更開放的外資政策,但台灣卻開始「Inward-looking」的政策,爭執台灣是不是華人的政府,讓華僑不再視台灣為母國。在大環境的現實下,台灣只會愈來愈小,連召募海外工程師、學生都受到影響。相較於新加坡的務實,台灣似乎很不識相的與國際大潮背道而馳。台灣能找到與國際結盟的可能方案嗎?全球唸電機、資工的科技人才是有限的,而台灣是最成功的典範,只是缺人、少地的台灣,真的能夠再創奇蹟,更開放、具前瞻視野的產業政策將會是成敗的關鍵。
話說天下大勢(5):印度成為制衡中國的力量
相較於其他產業,IC設計業對於少子化與本土科技人才不足的感受顯然更為深刻。根據DIGITIMES調查,印度當地僱用的IC設計人員是5.6萬人,美國是8.6萬人,中國是12.1萬人,台灣是4.7萬人。事實上,印度沒有IC設計產業,所有的IC設計人才是幫各國大廠打工的專家、工程師。包括高通(Qualcomm)、英特爾(Intel)、三星電子(Samsung Electronics)、聯發科都在印度當地有龐大的研發團隊。類似MindTree這些當地的業者,也不是真正設計產品在市場上銷售的半導體公司,而是為外籍業者打工的外包服務商。缺乏資本市場的支撐,印度人才楚材晉用,但這個大趨勢正出現鬆動。在美中貿易大戰的氛圍中,國家結構與中國相近的印度顯然成為最主要的制衡者、受益者。1980年中國改革開放之初,中印GDP的經濟總量相去不遠,但現在中國GDP總量超過印度6倍以上。研究中國崛起、以中國為假想敵的印度論述,成為印度菁英社會的顯學,過去7年印度所得倍增,主要城市的交通等基礎建設已經大幅改善,加上美國在制衡中國崛起的過程中,偏好印度、善用印度也是必然的作為。印度政府以培養IC設計人才為基礎的C2S(Chips to Startup)計畫,將在2022~2026年間培養8.5萬名IC設計工程師。近幾年,印度積極以PLI計畫引領外資到印度設廠生產,印度手機的進出口,已首度在2022年出現順差。而台系的鴻海、和碩、緯創生產的手機貢獻過半的數據,顯示從中國往外移動的生產軌跡,正從東協的越南、泰國往印度延伸。印度的ICT產業供應鏈會從手機、NB延伸到半導體嗎?過去幾年,大家談到印度建立半導體工廠的計畫都嗤之以鼻,但預期在2030年時,GDP總量將超越日本、德國的印度,國家戰略不會是單純仰賴外資的消極作為。台灣的鴻海、力積電都表達了興趣,而印度方面也放話,將在近期宣布更具體的半導體產業戰略,甚至傳言台積電也有印度計畫。產業訊息真真假假,但三年疫情肆虐期間,印度的軟體代工業與台灣NB製造業都是「Work from Home」的受益者,印度機場、高速公路、現代賣場,甚至整片的智慧城市在郊區如雨後春筍般的出現,與5年前、10年前相比已不可同日而。加上穆迪政府的積極態度,10年之內,印度必須被視為全球半導體業重要的角逐者,甚至可能是繼中國之後,真正有實力角逐國際市場的要角。
話說天下大勢(4):兩岸IC設計業者短兵相接
負責執筆台灣IC設計產業白皮書的DIGITIMES副總經理黃逸平指出,中國營收達1億美元以上的IC設計業者比台灣更多,兩岸在2020年前ISSCC論文數量差距不大,但現在中國業者遙遙領先,這些都是中國崛起的例證。兩岸的IC設計業者中,龍頭企業是聯發科,2022年前三季的營收,也只有台系的聯發科、瑞昱、聯詠超過30億美元,在兩岸IC設計前20大公司中,台灣的三大業者維持領先。但台灣業者當中,挑戰比28奈米更先進製程的公司很少,相較於中國全力發展半導體業,且從成熟製程到先進製程全面出擊的產業發展戰略,首當其衝的必然是台灣廠商。美國施壓,進行多重管制,一方面讓台商有了喘息空間,但另一方面中國業者必然在成熟製程上積極發展,實行進口替代,加上中國政府的補貼政策與蓬勃發展的手機與EMS製造業,中國的威脅顯而易見。例如,用於智慧電視、Android平板、真藍牙無線耳機(TWS)、機上盒等消費電子SoC,及顯示驅動IC、電源管理IC、類比訊號處理元件等,中國新興設計業者都虎視眈眈。加上台系業者大多規模較小,如何彙整資源,成為台灣IC設計業者嚴厲的挑戰。如果大趨勢沒有改變的話,到2026年時,台灣IC設計產業全球市佔率,將從目前的18%下跌到17%,而中國將從現在的15%提高到18%,成為全球IC設計業的第二大國。以上的假設是基於目前的產業環境來預測的,但中國挑戰並不小於台灣。超過12萬名的從業人員,卻只有315億美元的設計業產值,顯示中國的人力效率與單位產值不高。而太多缺乏實績的業者分享產業資源,加上政府優渥的補貼,當然會形成過多資源追逐有限人才的弊端。與台灣最大的差異是,在美中貿易大戰的氛圍下,中國必須更仰賴本土市場,台灣過去以中國當地市場與來自歐美客戶的OEM商機並行,紅色供應鏈能否維持過去幾年的成長動能,也將影響中國IC設計產業的發展。其次,汽車與工控用途的商機也是業者關注的新焦點。過去20年是中國基礎建設的黃金機遇期,加上一帶一路的需求,給了工控業者極大的商機,但基礎建設已經接近飽和,以國內商機挹注產業發展的時機已過,這是中國業者的挑戰。再者,2022年全球電動車的總產量接近1,000萬輛,其中,中國業者貢獻高達59%,如果大趨勢不變的話,中國必然成為全球電動車生產大國,也可以順勢帶動相關半導體的需求。從2023年初以來,中國生產與出口的電動車出現多起品質的疑慮,加上國內市場無止境的殺價競爭,中國的車用半導體產業顯然出現裂縫,這是中國IC設計產業發展上的隱憂。簡而言之,中國不再擁有「外卡」,未來參與國際市場的角逐時將面對真刀真槍,甚至反向的制衡,在沒有國家保護、失去國內市場優勢的中國業者還能出線嗎?這些都是產業發展的未知數。
話說天下大勢(3):IC設計業是天邊的彩虹?
不久前,國際半導體產業協會(SEMI)總裁馬諾查(Ajit Manocha)在印度舉辦的「亞洲經濟對話論壇」(Asia Economic Dialogue)中說,未來50年仍是半導體的時代,我深以為然。半導體動見觀瞻,而IC設計業更是未來應用驅動時代,引領跨產業連動的關鍵產業,這個產業美如天邊的彩虹,除了美國之外,僅台灣佔有一席之地。南韓半導體業的營收是1,008億美元,佔全球比重高達18%,關鍵在於三星電子(Samsung Electronics)、SK海力士(SK Hynix)在記憶體市場與IDM型態的高額市佔率。但南韓的IC設計業,2022年總營收僅有28億美元,相較於台灣有400多家IC設計業者,398億美元的營收,其中近百家已是上市櫃的公司,甚至有3家名列全球前十大廠,台灣遙遙領先,堪稱碩果累累。南韓的人口是台灣的2.15倍,但台灣IC設計業的營收卻是南韓的14倍,關鍵在於南韓電子製造業過度集中於少數幾家業者,南韓在地IC設計業者的商機無法與國內產業共創、共榮,而台灣卻擁有龐大的電子製造業。光是2022年,包括鴻海、和碩、緯創、廣達、仁寶等500家上市櫃的電子產品量產製造業者,背後5,000億美元的產值,創造將近4,000億美元的零件需求,這些本土業者的需求,是台灣IC設計業者發展的溫床。台灣電子製造業本身規模龐大,在全世界前30大EMS製造廠的營業額中,台商貢獻率超過7成。NB、手機這類產品的BOM零件材料成本接近8成,台灣產業擁有先天優勢,但也因為過度集中於電腦與手機,在產業往電動車等多元應用發展時,也面對新的壓力。台灣IC設計業的隱憂,可以從IC設計走跌的全球市佔率看出來。台灣市佔率從2012年的20%,跌到2017年的19%與2022年的18%。如果缺乏有效、具體的措施,DIGITIMES估計到2026年時,市佔率還會進一步跌到17%,甚至可能會被中國的18%所超越。全球半導體市場5,751億美元的規模中,有33%進入電腦運算產品,台灣擅長NB、伺服器,加上35%歸屬於手機為主的通訊產業,台灣也是全球主要的代工廠,因此台灣IC設計業在NB、伺服器、手機的數位IC項目上也有近水樓臺的優勢。但在物聯網大趨勢下,應用驅動的新格局,將給台灣IC設計業帶來新的壓力。汽車、工控應用、軍用的商機,都是台灣IC設計業者相對陌生的領域。在繁榮的背後,台灣IC設計業有很大的隱憂。
麥克風的問世
ChatGPT橫空出世,推動人工智慧(AI)更大的浪潮,也革命性地改變舊有技術。例如人工智慧在麥克風增強應用方面扮演重要角色。結合自然語言處理和AI技術,麥克風可進行多種創新應用,包括語音識別、情感檢測、聲音分析、噪音消除和多語言翻譯等。麥克風是Emile Berliner發明的語音輸入裝置。早期麥克風主要用於錄製黑膠唱片。貝里納成立留聲機公司Gramophone,並以畫家Francis Barraud的作品《His Master’s Voice》作為商標。商標中的小白狗名叫Nipper。Nipper有一次發現一部留聲機,充滿疑惑地歪著頭打量,這個情景被Barraud捕捉下來,成為Gramophone的商標靈感。1901年,Berliner在美國成立勝利唱機公司(Victor Talking Machine Company),後來被收購並更名為RCA(Radio Corporation of America)。圖一:Emile Berliner(1851~1929)。林一平 麥克風技術的後續精進歸功於David Hughes。Hughes在1878年對愛迪生麥克風的音量做出重大改進,並申請專利。這項發明在1920年代仍在不斷改良,最終演變成大眾今天使用的碳粉式麥克風。作為一名音樂家,Hughes的麥克風發明還挽救長笛在爵士樂中的地位。長笛的音量較小,當與其他樂器如小喇叭或薩克斯風一起演奏時,往往會被掩蓋。因此,長笛通常只能在音高較高的部分做些裝飾性演奏,讓聽眾勉強察覺它的存在。有了麥克風的幫助,長笛的可用音域得到顯著擴大,終於能在爵士樂演奏中大顯身手。筆者的研究團隊正發展麥克風的AIoT技術,稱為MusicTalk,希望利用AI技術改善麥克風產出的聲音,其關鍵在於運用音律的原理。音律的原理是誰發明?應該是十六世紀朱載堉。朱載堉是明宗室鄭恭王朱厚烷嫡子,發明演算法將八度音切割為十二等分,並製造出新法密率律管及新法密率絃樂器,是世界上最早的十二平均律樂器。理論很難,做法卻簡單。在調整琴弦時,將第一音弦的長度除以密率(亦即2的十二次方根),就可得到第二音弦的長度。以此類推,到達第十三次時,就會得到一個完全的八度音。遠傳饒仲華博士與筆者曾寫過一篇論文,設計手機音樂語言,可以調整手機麥克風收音後的優化,其音律校正,源自於朱載堉的理論。圖二:朱載堉(1536~1610)。林一平
話說天下大勢(2):台灣半導體產業的三本柱
2022年全球半導體市場是5,751億美元,這個數字僅包括IC設計與IDM兩種類型的業者,但如果涵蓋晶圓代工、封測、設備、材料、EDA/IP在內的周邊生態系,整個半導體產業的總產值,其實接近1兆美元。從市場面看台灣,台灣的影響力只有8%,但如果涵蓋半導體市場與整個供應鏈,台灣的比重超過17%,而且在先進的晶片製程上領先全球,這才是大家所熟悉,產業實力僅次於美國的半導體王國「台灣」。2022年整個台灣半導體業的產值是1,748億美元,這個數據來自台灣上市櫃的半導體公司產值,並不包括外資企業在台灣的營收。如果包括美光(Micron)、ASML、應用材料(Applied Materials)或EDA等周邊公司的營收,台灣半導體產業的影響力比大家理解的還要更高。台灣半導體的主力產業中,晶圓代工的產值是909億美元,佔台灣半導體產業產值的52%;封測貢獻226億美元(13%),而IC設計業的產值是398億美元,是整個半導體業產值的22.8%。台灣的優勢在於相互支援的產業生態系,小國寡民的台灣,反倒因為「小」而成為產業效率最高的國家。此外,IC設計業在台灣總體GDP中所佔的比重是2.4%,雖不如半導體製造業的6.8%,但仍高於電子產品量產製造業的2%。鴻海、廣達、和碩、仁寶、緯創為主的電子產品量產製造業,以生產NB、手機、伺服器、工控設備為主,更創造了龐大的零件需求。以上三者加總,整個電子業對台灣GDP的貢獻率高達11.2%。在經濟成長動能上,台灣電子業貢獻居功厥偉,而半導體出口值更對台灣總出口的貢獻率將近40%,貿易盈餘接近1,000億美元,台灣堪稱電子王國,電子業中的半導體業更是台灣產業經濟的中流砥柱。GDP是附加價值的概念,所以必須以IC設計業的附加價值率推算IC設計業對整個產業的貢獻值。台灣IC設計業不到6.2萬名的從業人員,工程師則是5.2萬人,這些人貢獻了GDP約2.4%,與其他國家相比,這個比例絕無僅有,而小國寡民的台灣,成功故事也激勵了全球很多中小型的國家,參與角逐半導體產業的企圖心。聯發科董事長蔡明介說,台灣IC設計業的人均產值將近新台幣2,000萬元,相較於其他產業,單靠腦力的IC設計業無疑是其中的翹楚。以研發比重而言,晶圓代工業研發經費佔營收比重是7%,晶圓製造業是14%,但IC設計業高達28%。這是個高度仰賴優質人力的產業,在少子化、老齡化的大趨勢下也面對極大的挑戰。參與IC設計產業白皮書規劃的奇景光電執行長吳炳昌、群聯執行長潘健成一致表示,IC設計業最關鍵的挑戰是科技人才不足、缺乏總體的戰略目標,以及在專長領域如何面對中國業者的挑戰。
話說天下大勢(1):全球半導體市場的結構分析
DIGITIMES接受台灣半導體產業協會(TSIA)的委託,以IC設計業為核心,加上亞洲供應鏈的觀點,論述我們所看到的全球半導體市場與產業現況,並針對產業的發展提供戰略上的看法。話說天下大勢(1):全球半導體市場的結構分析2022年全球半導體產品市場規模為5,751億美元,市場規模的數據來自擁有自家產品的半導體設計(Fabless)與系統整合元件製造廠(IDM)兩種類型的公司,從自有產品的角度看,在世界舞台上,美國、韓國是主要的角逐者,其餘依序是歐洲、台灣、日本的業者。美國的IC設計業者中,高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、NVIDIA與超微(AMD)不僅佔有全球前四大IC設計業者的地位,年營收也都超過230億美元,光是美國IC設計業1,355億美元的營收,就佔了全球半導體市場的24%。除了IC設計業之外,英特爾(Intel)、德州儀器(TI)這些頂尖的IDM大廠,也都在全球市場上舉足輕重,佔有26%的比重。我們可以很清楚的理解,美國在全球半導體市場上,佔有半壁江山,喊水會結凍,更是真正訂定規格,掌握半導體走勢的領導大國。除了美國之外,市佔率比例最高的是以記憶體為主力的韓國廠商,包括三星電子(Samsung Electronics)與SK Hynix在內的兩大廠,佔有全球記憶體市場的2/3,因此以1,008億美元的市場貢獻值,成為全球第二大的半導體供應大國。但名列全球第二的韓國,高度仰賴三星與SK Hynix兩家記憶體大廠,與台灣的產業結構大不相同。名列第3~6的分別是歐洲(加總)、台灣、日本與中國。也許您會好奇,為何聲名遠播的台灣明明是半導體大國,為何在市場上的佔有率不如既有的印象。關鍵在於台積電、聯電、日月光這些業者,都是「製造服務」的業者,並無自己的產品,因此不在市場佔有率排名之列。台灣除了營收398億美元的IC設計之外,還有營收81億美元的整合元件製造廠,這些廠商包括旺宏、華邦、南亞,因此2022年台灣的半導體產品,以479億美元的營收,貢獻全球8%的比重,略高於日本的466億美元,但也略低於歐洲的506億美元。歐盟國家雖有506億美元,但恩智浦(NXP)、意法(STM)與英飛凌(Infineon)幾家廠商來自歐洲不同的國家。至於後進的中國,正以365億美元緊跟於後,在美中貿易大戰的緊張氛圍中,中國正積極發展本土的IC設計業,因此後勢看漲,也最可能威脅台日韓廠商。全球半導體產業真正形成產業的時間,應該從1970年代初期英特爾推出4004微處理器算起,一開始美國產品風靡全球,但日本在1976年後,由日本通產省主導的積體電路發展計畫超越了美國,甚至迫使英特爾放棄記憶體的發展。但受挫的美國以「廣場協議」制衡日本,也提供了台灣與韓國在半導體產業,分別以晶圓代工+IC設計業、記憶體搶到一席之地的發展契機,這是今日全球半導體業的大格局,由美日韓台四強主導的源頭。誰會是第五個崛起的大國呢?大家看好中國,那麼印度呢?現在已經有5.6萬名IC設計工程師的印度,擁有全球最龐大、最年輕的族群,加上許多的軟體工程師與印度裔的產業領袖,沒有人敢輕忽印度的潛力。我們可以從產業大勢,詳細對比幾個重要國家的成長潛力,如果我們同意未來是「應用驅動」的時代,那麼在元宇宙、ChatGPT的大潮中,印度就不該是會被忽視的族群。
台北與大肚山之間的距離(2):知識焦慮與數位創新商機
很多企業面對數位轉型時充滿焦慮,因為對手正以各種不同的面貌出現在市場上,打敗自己的可能是生態系的改變。我們已經可以看到「報社」關門時機不遠,不僅僅是網路巨擘搶食廣告商機,更可怕的是,報社的競爭對手還是UberEats,因為送報生都去送FoodPanda了!明明是科技人組成的人工智慧公司,但卻裝扮成線上雜貨店,而DIGITIMES明明是專業資訊服務公司,假裝成報社,這樣也活了25年。傳統的報社只是將報紙送到客戶手上,用讀者的閱讀量換取廣告收入。1998年DIGITIMES創業時,以「電子時報」的樣貌面對市場,但25年後,「電子時報」的營業額只佔DIGITIMES不到3%。DIGITIMES的經營規模不如另外兩家財經日報,但營收與獲利品質則有另外不同的面向,談輸贏並無意義,因為我們是用不同經營模式的事業體。蛻變中的企業經營型態,正在改變我們對企業的認知。已經有不少前輩指出,未來的企業都是人工智慧企業。李開復稱,在ChatGPT大潮下,10個未來風險最高的職業,有媒體記者與產業分析師,而這兩種類別的員工,佔了DIGITIMES約一半的名額。但我堅信李開復的論點,是以中國、美國或者世界的大趨勢做為論述的基礎,台灣與眾不同,可以根據產業的特點找到善用人工智慧的方法與工具,我預期這些改變將為DIGITIMES帶來龐大的商機。我開始想像,如何善用ChatGPT幫企業建立戰情室,也開始籌劃將台灣產業資訊國際化的布局。台灣與眾不同,您也與眾不同,因為與眾不同,就可以在細微的差異中,以數位工具創造更大的經營價值。建議企業可以從商業模式與營運模式兩大區塊中,找到數位創新與經營聚焦的方法,對我而言,因為與眾不同,我從未有知識焦慮的壓力,反倒可以遊刃有餘的面對新的情境。限制DIGITIMES發展的,是自己的能力與面對問題的企圖心而已!企業或業務人員可以善用自己的優勢、特長,在關鍵領域提供專業的服務給客戶,完全數位化的公司擁有更多的選項。以前是「將本求利」,車商把汽車生產成本,加上利潤後銷售給客戶,藉以創造價值;但現在是透過批次、加值、延伸的服務創造價值。換句話說,DIGITIMES可以從顧客的使用經驗中,為顧客創造價值,也可以從顧客的參與,共同創造新的價值。DIGITIMES擁有可能是台灣最龐大科技閱讀族群,每天報名參加研討會的人數將近700人,而論述的主題可以從低軌衛星、第三類半導體、伺服器+資料中心,到電源管理IC與印度東協議題。專業、專注的讀者群,讓我們有深化價值的機會,台灣與眾不同,為何要東施效鼙呢?我多次在大肚山產創協會、中菁會、逢甲大學講課,深刻體會到中部企業「大旱望雲霓」的心情,而我也看到更多北部的企業開始將事業的布局涵蓋本土的企業,這些需求更應透過各種產業合作平台相互激盪。2023年要面對通膨、市場需求緊縮,絕對是面對經營挑戰的一年,但也可能是台灣先蹲後跳的一年,我們預告,找對方向的話,未來十年將是台灣的黃金十年,信不信由您!
台北與大肚山之間的距離(1):數位創新與經營聚焦
從台中到台北出差、工作,大家覺得天經地義,但台北人到台中出差的頻率,卻跟出國出差差不多,關鍵在於過去工業時代的知識、資訊需求,都是「由上而下」的線性關係。對台北人而言,到台中、台南、高雄都是不得以而為之,而中南部的經濟活動,甚至文化饗宴都儘量與台北掛勾,以爭取最佳的商機。數位創新與無限連結數位轉型的核心概念是將所有的資產數據化,透過不同數位模組的連結與虛實整合,將所有的數據資產無限延伸,相互激盪,以創造最佳的效益。所有商業模式的策略目標都是將價值極大化,經營者嘗試差異化的深度經營,並可以透過數據資產的無限連結建立競爭者的進入障礙。毫無疑問,數位轉型是台北「天龍人」必須正眼看待中南部商機的另一關鍵變化,但這也是中部企業最大的挑戰。人類可以做到人工智慧做得到的任何事,但卻無法達到人工智慧可以做得到的經濟規模。其次,將所有的資料數據化,就可以「模組化」各種資訊需求,這是管理者最大的挑戰與機會,公司型態的發展正在改變,而少子化的環境下,這些工作的重要性已經毋庸置疑。過去我們認為規模擴大、多元化,必然對製造商帶來管理的難度,同時也會增加製造的成本,但事實並非如此,能夠善用數位資產與數位科技的公司,反倒能跳脫傳統的經營架構,並取得「指數型」的領先優勢。經營聚焦,也要深化價值過去台灣的產業都是出口導向,中部地區擅長的精密機械、車用產品,多數瞄準海外市場,也都成果豐碩,甚至很多企業以「隱形冠軍」自豪。名列隱形冠軍的企業,不少是延續幾十年的家族企業,隱形冠軍CEO年資超過20年以上的比比皆是。由於過去的成功經驗,就算面對數位轉型的挑戰,還是認為可以用過去的方式繼續持盈保泰。但時代的工具、大環境都已經有顯著的變化,如果再以傳統方式因應,恐怕只是將過去弊病延續到下一代而已。您可以嘲弄ChatGPT答案不符所需,但不可以低估幾年後人工智慧、機器學習可能帶來的衝擊。其次,在中美爭霸的背景下,G2格局已經形成,基於爭取世界主流市場與資金等多重因素的考量,加上中國生產成本日高,台商回流已經也為中南部帶來新商機。更多返台的企業將新的工廠設在中南部,而返台的工廠多數不再是勞力密集,取而代之的更是以智慧製造為基礎的智慧工廠。如果用戶抱持懷疑、排斥的態度,也可以預期未來中南部業者可能面對的困境。製造業是創造數據最大的來源,台灣躬逢其盛,也無可迴避,只是如何創造彼此之間的「數位」連結,將成為中部企業最大的挑戰。
Tesla減少碳化矽用量 替代方案有解
近期外電及本地媒體大幅報導Tesla宣告將減少電動車中碳化矽(SiC)元件的使用量,並造成了幾家SiC供應商頓時股票大跌,包括Wolfspeed、意法(STM)、安森美(Onsemi)及英飛凌(Infineon)等。接下來隨即即有專家開始討論,Tesla是如何達到減少75%的SiC用量?半導體功率元件跟摩爾定律最大的不同在於,IC每進入一個新的製程節點,面積就會縮小一半,功率元件遠遠做不到。於是就有不同的組合被提出來,包括由原先的平面式(planar)SiC MOS電晶體,改為先進的溝槽式(trench)電晶體;或者因為電動車的電池系統要由400V改為800V,SiC MOS耐壓也要由650V挺進到1200V,由於電流可以減少一半,SiC MOS晶片面積得以等比例減少。但是,再怎麼算也到不了減少75%。最後只得加上馬達所需功率的減少,才勉強可以湊足。可是Tesla同時又宣布,未來馬達設計不使用稀土元素,這使得馬達效率的提升更形困難。Tesla此舉的目的是要降低成本,以建構與其他競爭者的障礙。但不論就使用溝槽式或1200V SiC MOS,的確晶片面積是可以減少,製程卻變複雜,實際成本下降反而有限,再加上這些都是所有競爭對手知道的趨勢,因此這會是個假議題嗎?在提出個人解答之前,筆者想先談一下製造產業的學習曲線。陳良榕先生在友刊的文章中提到,張忠謀在德儀(TI)及台積電,就是利用學習曲線創造出與競爭對手的差距,這在以製造為導向的產業是非常的重要。試想一個資本攤提完成的半導體廠,不僅成本最低,良率最好,同時單位的產出也最多,而新進競爭者,還在學習曲線的初期,是看不到台積電的車尾燈。Tesla現在也是利用所經歷學習曲線的優勢,來創造競爭優勢,而逆變器(inverter)所使用的SiC MOS就是個可以發揮的項目,因為價格不斐。個人的淺見認為,Tesla是使用Si IGBT(insulated-gate bipolar transistor;絕緣柵雙極性電晶體)取代SiC MOS,並使用SiC二極體(Schottky diode),作為IGBT所需的飛輪二極體(freewheeling diode;FWD)。電晶體分為兩類,一為雙極性(bipolar),另一為單極性(unipolar),也就是MOS。雙極性電晶體中電流與電壓之間的關係是指數函數(exponential),而MOS電晶體電流與電壓是1~2次方關係。所以雙極性電晶體在輸出電流驅動的能力是大於MOS,但是雙極性電晶體是靠輸入電流來工作,MOS則依靠絕緣柵極的電壓來動作,故雙極性電晶體比較耗電。IGBT的誕生即結合此二者優勢,在輸入端使用絕緣柵極(insulated-gate),而輸出保留高輸出電流的特性(bipolar)。逆變器主要的應用在於將電池的直流電轉換為三相交流電,用以驅動馬達。電晶體在此是作為電路的開關,MOS因為是對稱的元件結構,可以處理逆向流過的電流。但是IGBT的元件結構不對稱,需要額外並聯1個FWD。以SiC二極體作為FWD,可以大幅提升其效率,同時IGBT的高輸出電流能力,也可以提高逆變器的轉換效率。Tesla在Model 3使用SiC MOS之前,也是使用Si IGBT以及Si FWD,現在只需將Si FWD改為SiC。IGBT的缺點在於操作頻率較低,無法高溫操作,且耐壓不如SiC MOS,但這些在現行電動車系統,皆非嚴重問題。由於二極體電流與電壓的關係也是呈指數函數變化,再加上現行Tesla每一相開關是使用2顆SiC MOS並聯,筆者估計在相同輸出電流條件之下,使用SiC二極體的晶片面積,應該可以是 SiC MOS面積的25%。而二極體是製程最簡單的半導體元件,也最便宜,所以在SiC的費用上可以下降到原先的10~15%。只是還須加上個Si IGBT,因此總成本可為原先的30-40%。Tesla擁有別家車廠沒有的學習曲線,要拉大與競爭者的差距,如果筆者是Elon Musk,選擇Si IGBT加上SiC二極體的排列組合,降低SiC整體用量。
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