王志強博士2022年中推出的第二代星鏈（Starlink）衛星，本體長度為7公尺，重量1,250公斤為第一代的5倍重。第二代的設計規格考慮到SpaceX新的發射系統「星艦號」（Starship）直徑為9公尺，長度7公尺的衞星剛好可以躺平、疊放在艙內的衞星發射架上。本文還是從第二代Starlink衛星的火箭發射談起：火箭發射第一代Starlink與台灣的福衛五號衛星，都是由「獵鷹9號」（Falcon 9）發射到低軌道– Falcon 9的第一節火箭（Booster）使用9具Merlin液態火箭。載運第二代Starlink衛星的「星艦號」（Starship）所使用的「超重型火箭」（Super Heavy Booster, B7）安裝33具SpaceX自行研發的「猛禽引擎」（Raptor）（註一）。 大部分的液態火箭的燃料是採用精煉煤油RP1，優點是常溫下為液態、容易儲存，缺點是燃燒後產生「焦化污漬」（Coking）。因為過去大部分的火箭是一次性使用，所以焦化不是問題，但是如果需要重複使用火箭引擎，清理引擎上的「焦化污漬」會是個頭痛的問題。SpaceX的「獵鷹九號」（Falcon 9）使用的Merlin 火箭引擎就是使用RP1為燃料，每次回收後都需要花上數週的時間做清理。為了避免coking的問題，有些液態引擎採用液化氫為燃料（例如如太空梭主引擎），SpaceX則採用「液態甲烷」（就是液化天然氣CH4），猛禽引擎使用CH4為燃料也是前所未有的創舉。附帶一提，Blue Origin開發的BE4引擎也採用甲烷為燃料。天然氣燃燒後沒有焦化的問題，這個優點使得快速清理Starship上的33具火箭引擎成為可能。第一代Starlink衛星Starlink最初的服務對象設定在沒有基地台的偏遠地區，或是海洋中的船艦及空中飛行的飛機–要達到這個目標，Starlink衞星之間必需要能夠「互相傳訊溝通」（inter-satellite communication）。第一代Starlink衛星並沒有這項功能，當時是依靠建立地面站來解決信號傳輸問題：除了在使用者自家安裝19吋圓盤或20 x 12吋方盤天線外，還得靠附近的「地面接收站」（Ground Station），以及電信營運商既有的地面光纖網路。一般一個400平方公尺圍籬的地面接收站設有9個直徑2.86公尺的雷達天線（參見下圖）。 以美國為例，共有32個「地面接收站」（Gateways），每一個接收站方圓800公里（500哩）的用戶，利用自家平盤天線，經由通過上空的䘙星和鄰近的地面接收站連接；換句話說，地面接收站和自家天線必需鎖住同一顆衞星，因為第一代Starlink衞星之間沒有互相溝通的功能。用戶上傳或下載的訊號都需要透過現有的地面/海底的光纖網路傳輸，再依賴靠近住家附近（800公里內）地面接收站的Ka-band電磁波，傳送到正在通過上空的某顆Starlink衞星，這顆Starlink衛星再將訊號傳到用戶的天線上，這也是為什麼在海洋上沒有Starlink網路的原因。第二代Starlink衛星Starlink衛星從第1.5代就開始就有inter-satellite communication 的能力，第二代Starlink衛星（註二）間通訊是利用雷射光作訊號傳輸（Laser Inter Satellite Link；LISLs）；光在太空中傳播速度要比在光纖上更快，大約快30%，在真空中以光速直接傳輸，比起經由地面站、透過光纖網路，信號延遲可降低50%，而且由於當前技術可以有效控制雷射光束精度，更可以大大的增加通訊頻寬。第二代Starlink衛星在2022年中已經出現，它的功能比第一代至少增強5倍。第一代與第二代同樣使用四片「相控陣列天線」（Phased Array Antenna）（註三），其中兩片用來跟「地面站」（Gateways）連繫，另兩片用來跟地面用戶連繋的。Starship可運載150公噸荷載到「近地軌道」（LEO），一次可運載110~120顆第二代Starlink衛星。這個數目的衞星剛好可以一次佈滿一個軌道面，而「星鏈星座」（Starlink Constellation）在53度傾角，550km高度的「殼層」共有72個軌道面。根據SpaceX說法，當第二代Starlink衛星開始量產，再加上Starship的巨大運載能力，第二代Starlink衛星的成本將會比前一代更低，可以預期前一代的Starlink衛星會被淘汰，獵鷹9號的Starlink發射任務也將終止。看完本系列的三篇文章，讀者是否可以看出Musk要在低軌道建立起6G通訊網路的商業版圖？ 台灣廠商曾經幫助Tesla開創出電動汽車市場，「星鏈計畫」所衍生的龐大商機，不正是台灣ICT產業的強項，台灣廠商又怎能缺席！註一：SpaceX的「猛禽引擎」（Raptor）註二：「星鏈計劃」（Starlink）現況註三：星鏈（Starlink）相控陣列天線

最早以調頻技術（Frequency Modulation；FM）研製的無線電對講機（Radio Receiver/Transmitter）係於1940年，由摩托羅拉（Motorola）研發成功。當時設計的對講機是放在背包，可揹著邊走邊說，因此被暱稱為「Walkie-Talkie」。早期對講機的研發，主要人物是Daniel Earl Noble（1901～1980）Noble在學生時期就鑽研無線通訊，一手設計並建立美國康乃狄克州（State of Connecticut）的雙向警用無線電系統。這是全世界第一套雙向FM 無線行動電話系統。1940年這套系統建置成功後，Galvin Manufacturing的老闆Paul Galvin見獵心喜，力邀Noble加入其公司。於是，Noble擔任Galvin Manufacturing的研究部門主管，其第一個任務是為美國通信兵（U.S. Signal Corps）建置無線電對講機，成果豐碩。1949年後，Noble為Motorola設立第一個半導體研究室。這個實驗室發展出和無線通訊相關的電晶體如功率電晶體（power transistors）及射頻電晶體（radio frequency transistors）1940年Galvin Manufacturing設計的對講機研發團隊由Noble領軍，定調採用FM技術。射頻工程師（RF engineer）是波蘭人Henryk Władysław Magnuski（1909～1978）。Magnuski早年貧苦出身，幫波蘭軍隊修理收音機來養活自己和妹妹。1934年Magnuski在華沙的公司Panstwowe Zaklady Tele i Radiotechniczne工作。1939年其被公司送到美國進行一項無線電接收器的研發計畫。沒多久德國入侵波蘭，Magnuski回不了家，只好待在美國落地生根，大戰之後也不再返回波蘭。Magnuski的兒子彰顯老爸在無線電專業的貢獻，在伊利諾大學的電機資訊工程系設立一個講座來紀念父親。Motorola於1946年開始生產「車用電話」，可讓人在車上打無線電話到公共電話網路。當時通話效果很好。然而，用戶增加後，卻面臨無線線路不足，無法服務大量用戶。後來貝爾實驗室發明蜂巢式行動電話技術後才解決。1983年，美國FCC批准Motorola DynaTAC 8000X，這是全世界第一支商業化行動終端設備（Cellular Device），號稱「黑金剛」，由Martin Cooper帶領的研發團隊完成。當年行動電話是昂貴的奢侈品，只有派頭十足的有錢人和黑道角頭老大才用的起，因此有了「大哥大」封號。Cooper於2007年還曾來台北參加COMPUTEX 展覽。

Elon Musk的核心商業理念著重在：「垂直整合」（Vertical Integration）、降低營運成本、持續改良，將這套核心商業理念應用到太空事業，就不難理解為什麼SpaceX會從開發液態火箭引擎起步。火箭發射發展太空事業的三大重點就是：LV、LV、LV – LV就是「火箭發射器」（Launch Vehicle；LV） 。沒有「火箭發射器」（LV），設計再好的衛星都無法進入太空軌道；如果委託火箭發射營運商代為發射，衛星的總營運成本（Total Cost）就無法降低，難以具備市場競爭力。Musk看明白這一點，亞馬遜（Amazon）創辦人Jeff Bezos也明白這一點，所以Musk的SpaceX與Bezos的Blue Origin，都從開發自家使用的液態火箭引擎起步。在SpaceX與Blue Origin成功開發出火箭前，世界上的火箭多半是傾國家之力開發，例如中國的長征火箭（註一）、法國的亞利安（Ariane）火箭（註二）、以及俄國的聯合號（Soyuz）火箭（註三）。火箭引擎Musk要創造出「價格負擔得起」（affordable）的火箭，就必須降低成本 – 非必要的零組件不使用軍規，儘可能採用現成的商規成品，再加上模組化的軟體，可重複使用的硬體（即火箭回收），從而建立起一套「垂直整合」（Vertical Integration）的創新商業模式。SpaceX發展的第一枚火箭Falcon 1是兩節的單引擎液態火箭，總共投資將近一億美元；經歷三次發射失敗，SpaceX幾乎破產，終於在第四次才發射成功。Falcon火箭的靈魂就是SpaceX自行開發的液態火箭引擎Merlin，使用的燃料是從煤油精煉出來的RP1噴射機燃油，氧化劑則是低溫液態氧。Merlin 液態火箭引擎經不斷地改良，現在已經進入第四代。為求增加火箭總體運載能力，SpaceX開發出「獵鷹九號」（Falcon 9）– 「9」代表Falcon 9的第一節推進火箭（Booster）有9具Merlin液態火箭引擎，第二節火箭僅使用Merlin單引擎；這十具火箭引擎由三組獨立又互相監控的電腦系統控制，達到三重安全保障。Falcon 9 的起飛推力，大約等於12架波音787客機的推力總和。 SpaceX應用「垂直起降技術」（Vertical Take Off and Landing；VTOL），成為火箭VTOL回收的始祖，第一節火箭在海拔100公里左右脱離，它會自動返航降落在指定的陸地定點、或是外海的無人平台上；第二節火箭回收不符合經濟效益，因為第二節火箭的分離速度約為第一節火箭的4倍，而且離開發射點已經很遙遠。按照據Musk的說法，Falcon 9 的大部分組件可重複使用100次，目前火箭回收已超過十數次，這種紀錄在十多年前是難以想像的。火箭與衛星第一代（v1 、v1.5）Starlink衛星的重量約為250公斤，每顆衛星造價25萬美元，由SpaceX「獵鷹9號」自行發射、分批次運送到440公里高度的低軌道上，連同發射費用每顆衞星總成本約60萬美元。第二代Starlink衛星在2022年中就已經出現，衛星本體長度為7公尺，重量1,250公斤為第一代的5倍重。第二代的設計規格考慮到SpaceX新的發射系統「星艦號」（Starship）直徑為9公尺，長度7公尺的衞星剛好可以躺平、疊放在艙內的衞星發射架上，Starship前端有一窗口，可以把衛星像提款卡一樣、一片一片的推入軌道（參見下圖）。 Starlink衛星發射超過3,000顆（計劃發射42,000顆），衛星設計就已經從第一代進入第二代，重量從250公斤增加5倍，發射系統從Falcon 9改為Starship（為登陸火星設計）– 這一切舉措都非常符合Musk「持續改良」的核心商業理念。福衛五號台灣的「福衞五號衛星」在2017年8月25日就是搭乘Falcon 9火箭，從美國加州范登堡空軍基地升空，進入720公里高度的「太陽同步軌道」（Sun Synchronous Orbit），相較於「地球同步軌道」（GSO）的高度約為36,000 公里。 台灣國家太空中心（NSPO）利用「福衞五號衛星」為發展平台（註四），與國內產業界及研究單位合作發展遙測衛星關鍵元件，包括指令與資料管理單元（CDMU）、電力控制與分配單元（PCDU）、飛行軟體（Flight Software）、遙測酬載電子單元（RSI EU）、CMOS型聚焦面組合（CMOS Type FPA）等五項。下一篇會繼續介紹「星鏈計畫」（Starlink）現況（註五），包括2022年推出的第二代Starlink衛星及所衍生的商機。註一：長征系列運載火箭（維基百科） 註二：亞利安火箭（維基百科）註三：聯合系列運載火箭（維基百科）註四：福爾摩沙衛星五號註五：「星鏈計畫」（Starlink）現況

Motorola創辦人Paul Vincent Galvin（1895～1959)出生於美國伊利諾州的一個小鎮，父親是愛爾蘭籍調酒師。由於家境貧困，Galvin並未完成大學教育。不過，Galvin是天生企業家，最先將收音機整合 於汽車。1928年Galvin與兄弟Joseph於芝加哥成立Galvin Manufacturing Corporation，第一項產品是收音機的交流電轉接盒（Battery Eliminator）。1930年公司改名為Motorola。這個字是由 「Motor」（汽車）及「Victrola」（彼時最有名黑膠唱片機的品牌名稱）2個字組合而 成。當時Galvin正在生產汽車用收音機，因此想到借用「Victrola」這個品牌名稱。Galvin第一任太太麗麗蓮（Lillian Guinan）是Galvin的高中甜心，小倆口於第一次世界大戰後結婚。1942年，麗麗蓮不幸在家中被謀殺，警察一直無法找到兇手，成為懸案。1945年，Galvin數次邂逅年輕的薇吉妮亞（Virginia Galvin Piper）後，閃電結婚。1955年，Motorola將公司企業識別改成很時尚風格的「M」，由2個三角尖拱成M，代表一波波接續的領導風格。Galvin於1959年去世，而Motorola的業務持續蒸蒸日上。1960年，Motorola推出全世界第一部19吋大螢幕電視機。1974年再推出全世界第一支彩色電視映像管，同年Motorola將電視事業賣給Panasonic。Motorola於1991年在德國展示第一支GSM 手機；1995年推出第一套雙向呼叫系統（Two-way Pager ）。2000年Motorola發展出第一支GPRS手機，並且和思科（ Cisco）合作販售第一套 GPRS行動網路系統給英國 BT Cellnet 。Motorola在無線通訊領域頗有一席之地，但在電信等級的交換機，則較無作為。2014年1月，Motorola Mobility被併入中國聯想集團。雖然Motorola在手機市場已不如往日雄風，讀者們若上網搜尋，仍可看到相關產品。尤其是Motorola最早發明的雙向對講機「Walkie-Talkie」，仍然是防災應急必備，有通用對頻對講機、軍工對講器、兒童戶外小機、迷你飯店工地萬能手臺、避難對講機等，讓我回憶起當年摩托羅拉的全盛時期。 

王志強博士談低軌道衛星商機前，必須先瞭解Elon Musk是如何起家，他的商業模式以及星鏈計畫（Starlink）版圖全貌為何。Elon Musk起家Musk從電子商務支付系統PayPal賺得創業第一桶金，再以eBay在2002年以15億美元買下PayPal的資金，設立SpaceX以及其他幾家新創公司，其中包括生產電動車的Tesla。Tesla能夠成功打開電動汽車市場，供應高達75%零件（註一）的台灣廠商居功厥偉，例如馬達動力系統（富田電機、和大、中鋼）、車電系統（和碩、台積電、亞光、同欣電）等。商業模式Musk的太空事業版圖是，提供衞星發射服務開始，SpaceX的核心商業理念在於：實現「垂直整合」（Vertical Integration），提供一條龍服務，降低營運成本，並持續改良演變 。SpaceX從開發「獵鷹九號」（Falcon 9）液態火箭引擎（註二）起步，逐步進入通信衛星產業星鏈計畫（註三）。 亞馬遜（Amazon）創辦人Jeff Bezos的Blue Origin所推出Kuiper衞星計畫（註四），與SpaceX的星鏈計畫（Starlink）的商業模式如出一轍。星鏈計畫在星鏈計畫（Starlink）進入衛星通信市場前，HughesNet 和Viasat是兩家比較著名的全球「寬帶衞星網路」（Broadband Satellite Network）營運商 – HughesNet有20多顆衛星，Viasat也有6顆衛星，上述兩家公司的衛星全都分布在「地球同步軌道」（Geosynchronous Orbit；GEO）。一般GEO通信衞星都放置在飛行高度達36,000公里的GEO軌道上，好處是涵蓋面積廣，壞處則是信號傳輸距離遠，會造成顯著的「信號延遲」（latency）；平均延遲時間約為100至300「毫秒」（ms）。一般來說，視訊串流（video streaming）與電子遊戲是無法接受100~300「毫秒」（ms）的信號延遲。造成通信信號延遲的原因不只一種，本文所提到的延遲主要是因為距離所造成的「信號傳播」（propagation）延遲。一般而言，手機的cellular信號延遲小於5毫秒，而衞星通訊信號延遲往往超過100毫秒，主要是因為地球同步衛星離地面太遠、而且頻寬較小。並不是世界上每個角落都設有基地台，所以在偏遠地區，以及一些第三世界國家沒有「網格網路」（cellular）的基礎建設，最便捷的通訊設備還是得靠衞星通訊。低軌道衛星通信Musk看準了這個商機，計劃逐步在「地球低軌道」（Low Earth Orbit；LEO）發射4.2萬顆小衞星，佈建出一個低軌道通信衛星網（參見上圖）。低軌道通信衛星網共分為三層：底層在340公里、中層為550公里、上層在1,110公里左右，目的就是要將信號延遲數字降低到25毫秒以下。在Starlink加入衛星通信戰局前，全球發射的軌道衞星總數累計為12,480顆，目前大約只有4,900顆還在運作。Starlink目前已經發射超過3,000顆衛星到低軌道，Starlink能夠快速佈置低軌道衛星，就是靠SpaceX的火箭發射能力 。「獵鷹九號」（Falcon 9）火箭一次能運載60顆250公斤的小衞星到低軌道；Falcon Heavy甚至可以一次運送245顆衛星；而SpaceX的衞星製造工廠每個月可生產約120顆衛星。Starlink Internet目前的服務地區，侷限於美國高緯度地區及加拿大、英國、丹麥、比利時、法國、德國、荷蘭、澳洲及紐西蘭等地，估計到2023年底才能完整覆蓋全球各國。在俄烏戰爭中，Musk對烏克蘭無償提供Starlink衛星通信服務，不得不承認他不僅是經營長才、科技天才，更是位市場行銷高手。星鏈計畫難道只是瞄準沒有「網格網路」（cellular）基礎建設的偏遠地區與第三世界國家？當然不是，所以台灣廠商需要洞悉星鏈計畫的商業版圖全貌。下一篇會繼續為讀者介紹SapceX火箭發射器、Starlink衛星本體、用戶端天線與相控陣列天線的演變及所衍生的商機。附註一：電動車產業卡位戰 特斯拉75%零件MIT （Yahoo 新聞） 附註二：漫談太空旅行（四）附註三：馬斯克的「星鏈計畫」（Starlink）附註四：不讓馬斯克專美於前！亞馬遜旗下Kuiper計劃明年發射首批低軌衛星，劍指SpaceX「星鏈計畫」 作者王志強博士曾任美國麥道太空系統公司（MDSSC）空氣動力學專家，1992年加入台翔航太（TAC）協助民航機產業發展；曾歷任安達信 企業戰略經理，中國和光集團戰略長、鴻海董事長特別助理、友達營銷高階主管、林肯電氣合資公司廣泰執行副總、美世顧問台灣區總經理、上海佳格營運長等。

半導體產業要因應汽車產業趨勢和現象所必要的變革，可從過去半導體產業的歷史中取經。車用半導體有一小部分需要用到高階製程，譬如L4、L5的自駕晶片，其中具備的機器學習功能，所用的製程自然與GPU類似，需要最先進的製程；其餘大部分的晶片則以較成熟製程對付即可。但這不表示這些晶片非屬高科技產品－高科技產業需要持續的投入資金研發，不斷創造新的經濟價值。譬如功率元件（power device）雖然毋需精細製程，但是其元件的材料和結構仍然還在持續研發當中，以求提升耐壓、高頻、可靠性等性能。現在高壓功率元件使用的是寬頻隙（Wide Band Gap；WBG）半導體如碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN），但是超寬帶隙（Ultra Wide Band Gap；UWBG）半導體如鑽石（diamond）、氧化鎵（Ga2O3）、氮化鋁鎵（AlGaN）、氮化鋁（AlN）等新材料，與使用這些材料設計的高壓功率元件研發已然上路，所以車用半導體零件的高科技特性仍然穩固，這一點對如何因應產業環境變化的策略制定是很重要的基礎因素。這2類汽車半導體對於汽車廠的需求與現象，也應該各自有策略性的回應。對於需要先進製程的晶片，代工模式仍然有明顯的優勢：集世界各式邏輯晶片需求之力，取得研發的規模經濟；相較之下，汽車廠的內部垂直整合半導體製造模式難以施行，因為存在利益衝突。即使客戶大如華為、Tesla，從來也只想自行設計，而非自行製造高階晶片。所以對於先進製程晶片，半導體產業所欠缺的只是區域供應鏈—Tesla計劃在台積電美國廠用先進製程生產高階自駕晶片，其中當然有源於疫情期間武漢汽車零件供應斷鏈事件，以及半導體產能不足問題取得教訓的考量。是故，這類車用半導體所需要的改變只是生產設施接近客戶，並且有分散來源及產能調配能力。這是目前半導體業乃至於電子業正在發生的事。其他類的半導體汽車零件就比較麻煩，如功率元件、MCU、感測器、通訊元件等。這類半導體零件，有個行之已久的半導體策略，因應區域供應鏈以及汽車產業內垂直整合的趨勢與現象：製訂產品統一規格、建立公用的測試驗證平台。一旦產品有統一規格，產品的設計者與應用者無須另行繁複的溝通；而有公用的測試驗證平台，產品也無須針對個別汽車廠，另外進行逐個內部冗長的驗證程序。半導體中最大的次產業DRAM就是受惠於此發展策略。所有公司生產的DRAM的所有規格是一樣的，並且可以互換使用，所以DRAM也被戲稱為「大宗商品」。DRAM公司之間用以差別化彼此產品者，只有產品的推出時間、價格與可靠性等幾個因素。因為有這統一規格的因素，市場形成完全競爭，產品價格大幅下降，在使用者端—在過去是電腦廠商，而後又加入手機廠商—傾向於大量使用以提高系統效能，此又進一步促成擴大DRAM市場，DRAM遂成半導體的最大次市場，相關製造業者也有能力累積足夠資金，成為2000年以前整個半導體產業製程技術的推手，持續半導體為高科技產業的屬性。此外，其主要的應用，如產業電腦和手機也得以快速發展，這是一個半導體產業與系統產業雙贏的策略。將此策略施用於汽車半導體零件，很可能也會有類似的效應。事實上半導體的行業組織國際半導體產業協會（SEMI）正在先推動功率半導體的統一規格—因為電動車的量產會先行發生，期待此一措施可同時促進半導體產業及汽車產業的發展。筆者看到半導體之於汽車產業的圖像，乃以下景況：半導體產業將分散製造廠址，滿足區域供應的需求，這已經是現在進行式；但是仍會保持集中研發，以加大研發的規模經濟，維持半導體產業的高科技屬性，這是現在完成式也是未來式。在產品面上，汽車廠會保有自駕晶片的設計。這是汽車廠的核心競爭能力，無可讓予。其他的零件則會逐漸建立統一規格、公用測試驗證平台，這會提供汽車廠多元的、便宜的零件供應來源，而半導體產業也同時受益於市場擴大、交易成本降低以及規模經濟的形成。至於汽車產業內垂直整合半導體製造的企圖，這是過去已驗證過的艱難道路，他們有我的祝福。

在地緣政治的影響以及疫情造成的斷鏈之後，往昔的全球貿易正在重整供應鏈，可能的方向之一是區域供應鏈。對於台灣經濟倚賴甚重的半導體而言，區域供應鏈也可能帶來結構性的變動，也需要一些對策來因應這些變革，本文想探討的主題。與半導體較緊密相關的產業分別是資訊產業、汽車產業以及通訊產業。此3個產業也是現在與未來半導體產業的主要應用市場。車子賣出後　才是長期服務的開始台灣對汽車產業特別寄以厚望。一方面是汽車半導體零件市場目前的成長率較其他產業要高，預計到2030年，半導體有望佔汽車製造成本50%；另一方面，由於台灣的半導體優勢以及汽車產業中過去的「引擎障礙」消失，台灣有可能一圓當年在工業化過程所錯失的夢。汽車產業遠較消費性電子產品複雜。製造、銷售完才是長期服務的開始。汽車的平均使用年限在美國平均近12年，如果計入統計的長尾，維修零件的備料要求可能長達20年。法律、基礎建設、召回等市場環境及風險影響營運的重大因素，也非汽車廠能單獨掌握的，這些都需要長期的部署。毋怪豐田在面對這麼許多的電動車、自駕車的後起之秀時，仍然氣定神閒—這些部署都需要區域性而且是長期的努力。台灣有半導體產業的基礎，固然有利於切入電動車乃至自駕車產業，但是要從中獲利並非必然結果。區域化供應鏈會讓從零件生產製造一路到維修的產品，需要有強而有力的當地因素，特別汽車產業具有前述的因素，台灣要以自有的品牌建立全產業鏈的區域化服務，近乎平地起高樓。如果只做半導體零件呢？畢竟這部分市場有機會佔汽車製造成本的50%，在更長遠的未來，更有可能攀升至70%。即使現在無法做品牌、整車的全流程服務，單只是半導體零件本身就是一個極其龐大的市場，可能大過電腦和手機的總和。但是在目前的狀況是，部分車用半導體零件需要客製化，而其產品驗證是一個極漫長的過程，保證供應期又遠超過一般晶圓廠平常願意承擔的期限。車用半導體垂直分工　已是現在式從汽車廠的觀點，如果產品主要的經濟價值絕大部分由其他產業創造，則汽車廠有淪為裝配廠的危機。另外，汽車廠在此次疫情也吃足傳統汽車零件以及半導體零件供應短缺的苦頭，所以汽車廠也開始考慮垂直整合進半導體設計、製造，特別是從電動車起就會開始使用的功率元件，譬如博世（Bosch）和比亞迪，目前都已擁有自己的晶圓廠設計、製造功率元件。這是個新的現象。這個考慮早在手機年代就開始浮現，像華為建立海思，掌握手機最主要加值的部分。Tesla以及通用汽車（GM）旗下的通用自動化巡航（Cruise）也開始自己設計L4、L5 高階的自駕（Advanced Driver Assistant Systems；ADAS）晶片，動機也是類似的，只是其企圖到目前只止於晶片線路設計。設計公司、晶圓廠附屬於汽車廠內部在晶片設計，在產品驗證上擁有內部溝通的優勢，可以大幅縮短時程。另外，近乎穩固的供給與需求對應關係也在發展早期容易生存。缺點是設計公司、晶圓廠不太容易有外部客戶，可能存在的利益衝突難以避免。回顧半導體發展的歷史，很多的系統公司都曾經歷系統設計製造和半導體零件設計製造垂直整合的階段，最早移轉半導體技術給台灣的RCA（Radio Corporation of America）就是一個典型的例子。但是這些垂直整合的晶圓廠最後多以消散告終。主要原因之一就是前述的利益衝突使得其經營的規模經濟無法成長，回過頭來這也限制營業利潤與可使用的研發資金，在需要持續投入資金做研發的高科技產業無異自絕前路。汽車產業電動化及自駕化，為半導體產業開創快速成長的新市場，但是區域供應鏈及汽車廠與晶圓設計、製造垂直整合的趨勢與現象也對半導體產業構成挑戰，策略性的因應這兩個挑戰將無可迴避。

綜觀近年來物聯網（IoT）、人工智慧（AI）、5G等智慧技術，在各個領域的導入風起雲湧。不過，相較很多領域的蓬勃發展，智慧製造在全球智慧應用的統計「數據」中屬於後段班的，顯示其複雜度所導致的難度，遠比其他領域困難。一場世紀疫情對供應鏈所造成的衝擊，迄今尚未完全解除，加上各方對2023年經濟情勢的預估都偏悲觀，「K型反轉」態勢將拉開業界勝敗輸贏之間的差距。預估在疫情逐漸解封後，Ｋ型走勢也將出現在積極與消極布局布局的業者之間：口袋夠深且危機入市的業者，可望在下一波復甦中加速成為贏家。相較2021年致力倡議元宇宙發展的Meta執行長Mark Zuckerberg，近期裁員超過超過1萬人，另一隻K腳卻在元宇宙的實踐中，出現有趣的上行反差。鴻海團隊則提出「元製造解決方案」，整合將雲端、地端進行整合服務，透過工業物聯網完成軟硬體互聯、虛實整合，透過讓AI、XR、5G打通數位孿生（Digital Twin）的各個環節，打造智慧工廠與智慧供應鏈，「工業元宇宙」一詞甚囂塵上，成為業者因應全球新保護主義的最佳利器。加上工業元宇宙的建構十分複雜且具挑戰，高門檻一但被建置之後，競爭者將難望其項背，競爭力高下立分，也構成上行K腳的寡佔優勢。有調研研究機構推估工業元宇宙的風潮帶動對智慧製造的投資，全球市場規模於2025年將突破5,400億美元。從德國2012年提出工業4.0倡議後，各國依樣畫葫蘆地推出類似政策，殊不知德國以其雄厚的工業基礎底氣向上堆疊各種可能，此與工業基礎不足的經濟體所擁有的資源與可能發展的路徑截然不同。無奈2022年一場俄烏戰爭重擊德國的能源結構與工業發展的前景，加上美國在工業化的倡議吸引著更多美國與全球布局的想像。Siemens於2013年9月投產的成都智慧工廠，是德國安貝格工廠的實體孿生（2座工廠的規劃與機台完全相同），這個布局與數位孿生可謂相輔相成，因為只有智慧機械不足以成事，即便數位化、智慧化工廠都尚未能竟全功。思維架構必須以全面營運的觀點，觀照所有上下游供應鏈智慧化。因此，Siemens的布局可謂既深也廣，以其工業設備的既有優勢，鋪墊工業4.0的核心數位孿生，建構工業元宇宙的生態系與其競爭力。所有生產製造領域中，半導體產業在內的電子業具備高度標準化的特性，甚至在流程上已接近化工業的連續生產。不過，高度標準化的製造與營運流程並非所有產業的現況。目前智慧製造的關鍵節點在於可程式化邏輯控制器，而且多數仍在擷取數據的Outbound模式。工業元宇宙的應用以「程式化邏輯控制器」（Programmable Logic Controller；PLC）為雙向生產數據的轉運站，將大幅提升單機、整線、與整廠的聯網效能。若以每一台PLC作為一個IP節點，架構5G應用的工業元宇宙，情境本位的規劃（Scenario-based Planning）可推估一個數位透通的供應鏈將大幅提升企業專網的應用價值，但前提是關鍵節點之間彼此的聯通，以及從聯通數據後所創造具有意義的管理價值。大處著眼、小處著手，依舊是聯通成功的唯一路徑。布局工業元宇宙除了技術面的挑戰外，組織間的挑戰更為嚴峻！掙脫資訊孤島的限制，長久以來都有賴軟實力的發揮，部門之間、廠區之間、上下游之間，倘若資訊全面透通，效益自不在話下，但有許多管理面的障礙需要克服。首先，以過去供應商與客戶間在追求成本優勢時的擠毛巾做法，遺留許多夥伴關係中不信任的變數。其次，等化（Synchronize）供應商與客戶之間的智慧化水準涉及重大投資，合理化相關投資報酬，方能通過董事會的決議。第三，組織間的文化與流程的異質性需要被理解與有效銜接，上述情境本位的規劃才有機會實現。最後，資訊安全這項大哉問，依舊考驗新次世代供應的建構進程。面對各國新保護主義的新局，以科技創新突破政策桎梏，反映科學發展觀，反制人為政策對市場經濟的干擾，但在實踐科學技術打開僵局之際，有待同步排除策略與組織面的障礙。台商在這一波工業員宇宙技術新布局階段，除了新設備的投資外，全面翻新組織架構與企業流程，即可在下一波競爭中脫穎而出。

中國發展現代半導體技術迄今已超過30幾個年頭，國家資本對於產業的支持比日、韓、台早期發展時的政府支持，有過之而無不及，而資金支持及政策優惠在產業經發展已達4分之1世紀後，仍然是現在進行式，甚至力度還在增大之中。然而發展結果與預期並不相符，至少與產業性質稍似的中國面板產業的發展結果大相逕庭。主要原因自然是半導體產業的本質較複雜，但是我想討論的，是因發展體制可能造成對於半導體產業成效的影響。中國半導體產業發展體制所影響的第一個因素，是因發展初期半導體廠資金需求相對龐大，國有資金無可避免的必須扮演主要角色。但是國有資金在其投入後並未功成身退。雖然後來半導體企業開始自公開市場募取資金，國有資金仍然保有主導權。純粹利益取向的社會資金在半導體產業中無法促使企業天擇淘汰，形成完全競爭。這項因素現在已經被清楚地意識到，中國官方新立的半導體研發項目在目前的規定中，對於國家資金的佔比是有最高限制的，這也許能消弭部分過去所見的不利影響。但是國家資本因為地緣政治此時的介入，只能持續的投入。目前中國的一般社會資金仍視半導體為極高風險的產業，適宜進行半導體新項目投資的，似乎只有相關連的大企業，譬如汽車、手機、家電等相關企業，具有充足資金、並追求半導體零件與系統的垂直整合利益。然而，如此的投資模式在上世紀各國經歷過長期考驗，因為與晶圓廠客戶存在利益衝突的可能，不利於晶圓廠規模經濟的成長，企業本業的管理模式也未必適用於晶圓廠管理，這是可能有副作用的權宜之計。第二個因素是企業負責人的任命，這項因素與前項因素息息相關。由於國家資本佔主導地位，負責人自然也由國家資本方指派。在過去的例子中，具有行政、管理、財務等專長的居多數。但是在高科技產業中，特別是半導體產業，負責人具有科技背景、產業經驗絕對是企業成功的關鍵因素之一，至少此現象在統計上有極其顯著的意義。此道理也很淺顯，企業負責人要具有產業技術趨勢的遠景，才能做有競爭力的長期規劃以及重要判斷。這一點日前似乎也被關注到了。從最近重整後長江存儲董事長陳南翔的任命即可以看出端倪。陳南翔具有半導體工程背景、長期產業經驗。雖然此新任命案不能說一定是新趨勢，但是至少這是一個新思維的開始嘗試。再來是人力資源的配置。目前中國的半導體產業就業人口與計畫需求還存在巨大缺口，還缺20萬人以上的差距（2022年統計估為25萬人）。但是在教育體系的供給面上，這並非是一個重大問題，中國近期微電子專業的本科生（即台灣所指的大學生）和大專生1年約有20萬人左右畢業（2020年時人數約為21萬人），這個缺口並非無法填補，要解決的是就職意願的問題。在中國目前的經濟環境下，許多薪資原先超過半導體的產業，如金融、銀行、網路、房產等，在目前的經濟發展狀況有可能逐漸被半導體超越。但是這些就業人員的專業養成過程和專業配置，即使在中國內部也是具有爭議性的議題。遲至去年（2021年），微電子才正式成為中國高校（大學）的基礎分類系別。中國的半導體從業人口，絕大部分是微電子專業、少部分是物理系，這與其他國家的遠較廣泛的專業配置—包括電機、化工、機械、材料、物理、化學、資工等—截然不同。在目前半導體產業的增值手段已從單純的製程微縮，變成較多元的製程微縮、先進封裝、創新材料，甚至再加一點點的生命科學的多元趨勢，如果人力資源過於集中於微電子專業，顯然不利於中國半導體產業更長遠的發展。另外，中國半導體產業2022年有80%的就業人口是本科／大專學歷，碩博生比相對較低，這與高科技產業的特性—以持續的研發創造新經濟價值—是有所扞格的。最後是產業規模經濟的視角。高科技產業需要持續投入研發以維持獲利競爭力，而持續的研發活動其經費自然是從營業利益中產生。要產生足夠的獨立自主研發經費，公司的營業額需要在其所在的次領域中至少佔相當比例，這個比例粗略的來說大概是世界市場的15%。從嚴格的意義上，中國目前還沒有先進的晶圓製造廠已進入了穩定的良性迴圈之中，世界市佔比最接近此比例的是中芯國際和長江存儲。這個產業宏觀考慮最近似乎也進入中國產業調整思維之中，已有幾個缺乏規模經濟的個別公司有合併的想法。至2022年10月為止的統計，中國半導體自足率僅達16.7%。中國在半導體市場基礎科研上具有相當的優勢，檢視過去體制、重新調整發展方向可能是中國半導體產業新發展階段的有效手段之一。

先從一張彌足珍貴的老照片談起。筆者於2014年借調國家實驗研究院營運長時，受智融基金會之邀，參與時任宏碁董事長的施振榮先生搭建之歐亞峰會平台（Europe X Asia；EXA），前往柏林參與各類型的大小會議。其中一站來到了德國媒體集團Axel Springer總部，在頂樓的展覽館裏四處閒晃，無意之間看到了這片被壓克力隔開的石塊碎片。這幀照片的主題是1989年柏林圍牆拆除時的一個碎片，相信當時有很多人都蒐藏了類似的碎片，但上面的三個簽名，是它之所以能被安置於歐洲最大媒體集團閣樓中的原因，由下順時針的簽名分別是那個波瀾壯闊年代的關鍵政治領袖：美國總統老布希、德國總理柯爾與蘇聯總書記戈巴契夫。在柏林圍牆倒塌的兩年半前，老布希的前任美國總統雷根應邀在柏林發表演說，他站在象徵凱旋的布萊登堡門下，對著豎立已超過26年的柏林圍牆，簡潔卻鏗鏘地宣示「戈巴契夫先生，推倒這堵牆！ 」（Mr. Gorbachev, tear down this wall! ）呼籲的是政治的、軍事的、經濟的、人道的多重命題。觀賞過電影《間諜橋》的讀者，對於凜冽的冬天都不陌生，更加刺骨的是那一道牆所隔開的世界。1980年代，在美國雷根總統和英國佘契爾夫人聯手打造的新自由主義全球架構中，那堵167.8公里的牆就顯得特別格格不入。約兩年半後，這堵牆跨了，蘇聯也瓦解了，世界頭也不回地奔向了接下去的三十年全球化。柏林圍牆倒了十年間，網路啟動了商用化契機、亞洲經歷了金融風暴、社會學家歸類的Z世代（Generation Z，指1990年代末至2010年代前出生的人）新人類出現。在非典型政治人物川普出現前，世界各國狂歡沉醉於全球化所許諾的美好未來中。突然之間，美墨邊境開始築起了高牆，川普反雷根三十年前拆牆之道而行，掀起了新保護主義。繼任者拜登在2021年在大國博弈中也開始了脫鉤的政策走向，其背後是美國智庫提出的小院高牆（Small yard, high fence）框架。川普總統吹起了新保護主義的號角，繼任的拜登總統在政策上不僅沒有回頭的跡象，甚至巧妙地運用如《降低通膨法案》（Inflation Reduction Act；IRA）這類法案逼得各國供應鏈不得不讓美國再度偉大。唸過國際貿易理論的人都知道，補貼是比關稅戕害自由貿易更烈的政策。看來這一波各國紛紛加碼的補貼政策，所豎立的已經超越看得見或看不見的牆，所拆毀的已經是自由經濟的根基，鐘擺不僅擺回1980年代，甚至擺幅已達顛覆1944年布雷敦森林協定（Bretton Woods System）的程度。近年來的G2博弈已延燒到數位貨幣政策，加密貨幣最近雖然有如落水狗，但難謂在未來幾年中不會改變世界金融、貿易與投資的格局。小院，不會只在美國；高牆亦然。淨零永續在歐洲已經滴答滴答預告了碳邊境調整機制（Carbon Border Adjustment Mechanism；CBAM）的迫近，未來各國在各種貿易障礙中會運用各種名目將經濟活動在地化，因為全球化的課題並非僅僅停留在產業布局與貿易赤字的層面，更涉及選票、也關乎政治。世界貿易組織不意外地將日薄西山，反正WTO的功能距「We Talk Only」也不遠了。自由貿易遠颺了嗎？台商豈是吃素的？植基於經略國際市場的多年經驗，未受疫情的影響的布局早已深入各個新市場格局中，例如，台達電在底特律的研發中心有300人的編制，早已默默布局美國的電動車充電樁生態系。但各種策略正在動態對應各種法令環境的巨變。針對四十年來牆的變遷，謹提出二個巨變中的智能對案芻議：對案一：加速工業4.0的進程。分散式在地化的產業鏈相較於前一代集中式全球化的產業鏈一定有得有失，但唯一不變的重點就是如何將IT與OT進一步融合！智慧製造在各種智慧應用中堪稱是最緩慢的一個區塊，好不容易建置個關燈工廠或有個入列「燈塔工廠」的消息，總是被大肆宣揚，但那只是一個里程碑，並非終點。對案二：統籌全球在地化布局。全球在地化要兼具彈性（或更夯的韌性）供應體系，同時保有成本優勢，並非一件易事。台商若欲延續製造優勢，是必須要強化IT（線上、虛擬、軟體）的優勢，以全球化戰情室連結各地流程與循環，異質資料庫的資料交換將是管理決策的致勝關鍵。從資料庫著手，導入智能決策工具，才能兼得全球化與在地化的優勢，方能成為下一代的霸主。《新聞小辭典》布雷敦森林協定（Bretton Woods System）：第二次世界大戰後以美元為中心的國際貨幣體系協定。