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智慧農業的成功因素
在台灣,農業物聯網感測設備供應商眾多,然而通訊技術和資料傳輸格式卻千差萬別,導致資料在不同系統間的流通和加值應用面臨著困難。為了解決這一重要問題,農業部於2023年4月27日推出「智慧農業感測資料格式標準與測試規範」。透過推動資料格式的標準化,提高農業物聯網應用領域中資料串接的效率,同時也降低開發成本,推動農業物聯網的深入應用。由中華電信負責「智慧農業感測資料格式標準與測試規範」的制定,遵循台灣資通產業標準協會(TAICS)所規範的制定流程。該標準參考國際標準組織(OGC)提出的物聯網標準框架,並收集來自產業、政府、學術界和企業等領域的專家意見。經過近一年的密集開會、討論和評審,最終完成標準的制定工作。「智慧農業感測資料格式標準與測試規範」確定59種不同的裝置類別代碼,同時提供農業系統平台層的應用程式介面(API)和資料傳輸格式,例如感測裝置的量測單位等。如果智慧農業系統能夠遵循這一標準交換資料,將能夠降低開發成本,實現資料的流通和數據的有效應用。此外,這一措施還將有助於推動多元化的智慧農業整合應用服務的發展,為農業領域帶來更大的創新和進步。為了推廣本標準規範的應用,農業部舉辦2場公開說明會。說明會中,我被邀請擔任講師,分享「智慧農業數據標準化與互通化之效益」,希望藉此激發更多智慧農業的創新應用和跨界合作機會。我的主題演講提到台灣數位轉型所面臨的主要困境,是大數據運用能力不足,特別是在資料格式定義上的不嚴謹以及不同格式之間的互通困難。儘管農業和環境資訊的量很大,但缺乏系統性的整理,導致這些資訊未能得到廣泛運用。大多數資訊都是個別使用,無法串聯和擴大規模。農業部的主導至關重要,尤其是在提供有效的機制方面,將小數據(規模在幾十萬以下)集結起來,擴大為大數據(規模在幾千萬以上),將有助於促進資料的更好利用和整合,推動智慧農業的發展。我同時提供一個巧妙的資料應用案例,透過資料生成技術,將白草莓病變檢測的準確率從87.50%提升至96.88%。這成果已在國際一流期刊上發表,並被日本雜誌《Pen》專題報導,主題為「2033年,科技的未來會是怎麼樣的?」其中,農譯(AgriTalk)使用5G技術的有機無毒白草莓成為台灣受到報導的智慧農業技術。透過分享這一主題,我與現場的農業資訊服務提供者深入交流,激發更多跨領域農業資料應用的想法,加速資料格式標準化的推動。台灣智慧農業已經邁入另一個發展階段,特別是在農業物聯網應用中的資料格式標準建立方面,其重要性日益凸顯,加速智慧農業創新發展更為必要。同時,農業部也鼓勵農業相關部門、企業以及學研單位共同合作採用這一標準,共同致力於打造智慧農業的美好未來。
細究台積電在車用晶片市場影響力 關鍵力量已不容忽視
車用晶片是2022~2027年營收年複合成長率最高的半導體應用類別,台積電在車用晶片市場的影響力究竟有多大?為何台積電在歐洲投資設立晶圓廠獲得相當大的關注?2023年8月8日台積電發布該公司董事會通過在38億美元額度內,投資位於德國德勒斯登的合資公司ESMC,ESMC將由台積電營運,台積電股權佔比將達70%,另由英飛凌(Infineon)、恩智浦(NXP)、博世(Bosch)各取得10%股權,預計ESMC的12吋晶圓廠在2027年底投產,採用12/16、22/28奈米製程,將以車用及工業用途半導體為主。以營收規模來看,汽車應用佔台積電營收比重從2021年的4%、2022年的5%,提升至2023年第2季時的8%,2021及2022年台積電的車用晶片營收年成長率,分別達到51%及74%,可見其成長動能。台積電與車用客戶互利共生DIGITIMES Research預估2023年台積電的美元計算營收雖將年減1成,但其車用晶片營收仍可達3成以上年成長率。台積電前十五大客戶中,在車用及工業用晶片市場較知名的有恩智浦、意法半導體(STM)、英飛凌及Sony等4家,其中Sony已經與台積電在日本熊本合資設12吋晶圓廠,此次與恩智浦、英飛凌的合作,將更深化與主要客戶及歐洲車廠的合作關係。台積電的前卅大客戶中,以非通用會計準則(non-GAAP)計算的毛利率平均超過50%,舉例來說, NVIDIA在2024會計年度第1季(至2023年4月30日,1QFY24)毛利率為70%(2QFY24尚未公布,但在AI伺服器帶動高階GPU需求下,預期將更高)、Marvell (至2023年4月29日)60%;第2季則包括超微(AMD) 50%、聯發科 47.5%(未公布non-GAAP毛利率,推估可增加1~2個百分點)、恩智浦 58.4%、意法半導體 49%、英飛凌 46.2%、Mobileye 72%、瑞薩(Renesas)57.4%、Microchip 68.4%等等。 非通用與通用會計準則主要差距,出現在股票基礎的獎酬,以及因企業購併產生之無形資產增值攤銷,這些在半導體等科技業常常發生。在通用會計原則下,這些需要扣除,進而影響企業財報上毛利率。上述10家公司最近一期的non-GAAP毛利率平均值為57.9%,由於客戶群還有毛利率更高的博通(Broadcom)、德儀(TI)、Analog Devices等公司,以及今年(2023年)毛利率較低的英特爾(Intel)及許多主攻消費性電子用晶片的公司,高低互抵之下,預估2023年客戶委託台積電代工晶片,產品毛利率平均55%。車用晶片終端市場影響力 台積電沒說出口的故事這其中,車用晶片毛利率通常比工業用、資料中心網通基礎建設用晶片再低些,例如瑞薩第2季工業用(含物聯網)晶片毛利率為62.6%,車用則為51.5%,可以根據恩智浦、意法、英飛凌及瑞薩4家與車用晶片較相關IDM廠商毛利率數據,得出主要車用晶片廠商平均毛利率51.3%。車用IDM/無晶圓廠(Fabless)客戶委託台積電生產晶片後,平均還能取得51.3%的毛利率,假設晶圓代工佔客戶銷售的晶片成本(Cost of Goods Sold;COGS)比重為75%(另包含封測及其他製造相關成本),表示台積電每1,000美元的代工產值,在半導體市場上的影響力,大約是2,738美元(即:1,000÷0.487÷0.75=2,738)。預估台積電2023年車用晶片營收可達54億美元,以1比2.74的影響力換算,台積電為客戶生產的車用晶片,在車用半導體終端市場的價值達到148億美元,相當於2023年全球車用半導體市場的20.6%。此一比重相較2022年全球前兩大車用半導體業者英飛凌、恩智浦市佔率各自約11~12%更高。雖說台積電生產的車用晶片由客戶再銷售到車廠或Tier 1車用零組件業者,因此台積電在車用晶片終端市場並無佔有率,但就晶片的終端市場價值或影響力而言,其實不亞於兩大車用半導體業者,具備相當重要的地位。台積電最先進的車用晶片3、5奈米製程仍將以台灣為生產基地(已發布N3AE 3奈米製程藍圖),海外晶圓廠則以日本、歐洲車廠較需要的12~28奈米製程為主。畢竟許多車用晶片並不需要7奈米及以下的先進製程,尤其是功率半導體及感測器。台積電在車用晶片代工市場的競爭者?只是,為何台積電前十五大客戶之一、全球第三大車用半導體業者意法半導體未參與此次合資設廠計畫?主要是意法半導體已經跟格羅方德(GlobalFoundries;GF)簽訂投資意向書,在法國Crolles合資12吋晶圓廠,該投資案亦將取得有關當局的補助。另外,GF在德國的德勒斯登本就有1座12吋晶圓廠,累積投資額超過120億美元,是2022年以前歐洲地區最大的半導體投資。台積電在2023年第2季車用晶片代工營收約12.5億美元,年成長38%;GF同期車用晶片代工營收雖然僅2.45億美元,與台積電有一大段落差,但第2季GF車用晶片代工營收是2022年同期8,200萬美元的3倍,急起直追態勢值得關注。
印度崛起:長期展望與當前發展
聯合國於2023年4月宣布印度總人口於該月超過中國,正式成為全球第一大人口國,讓世人更加重視印度的市場潛力。2023年7月28日在時代雜誌網站上,有篇公認是舉世頂尖印度經濟專家、哥倫比亞大學印裔教授Arvind Panagariya的文章,標題是「How India's Economy Will Overtake the U.S.'s」,美國是全球第一大經濟體,即便未來被中國大陸超越,仍可維持全球第二,難道現在就要把印度經濟超越美國提上企業國際布局的時程了嗎?Panagariya提到,在COVID-19(新冠肺炎)爆發前的15年間,印度實質GDP成長率保持在8%左右,美國不到2%。若印度能在未來20年間保持此一勢頭,並在其後維持5%的經濟成長,而美國始終保持2%的成長率。Panagariya認為這兩個假設都是有可能的。那麼,印度到2073年將超過美國的經濟規模。與其看法相呼應的,高盛(Goldman Sachs)在2022年12月出具名為「The Path to 2075」的長期全球經濟展望報告,預估2075年印度經濟規模將超越美國。高盛指出,2024~2029年實質全球經濟成長率預估為2.8%,其後每十年的CAGR會逐步往下,從2030~2039的2.5%,降至2070~2079的1.7%,主因來自於勞動力成長力道的趨緩,尤其到2075年時,全球人口已處於近乎成長停滯的情況。印度之所以在未來扮演更重要的經濟火車頭角色,在於其身為全球最大國的人口規模及人口紅利。但高盛報告與Panagariya文章共同指出,驅動印度經濟成長的關鍵是其勞動參與率及勞動生產力。勞動參與率需要更多的勞工,尤其是女性勞工。據統計,印度只有4分之1的15歲以上女性投入職場,而美國及中國的比例則都在5分之3以上;勞動生產力則需要更有技能的勞工。我的問題是,擴大勞工供給、提升勞工能力,都是在勞動供給端的改善,但需求端呢?誰來僱用勞工?2014年印度總理Narendra Modi於第一任總理提出的「Make In India」政策,目標是讓製造業產值年增12~14%;2022年前新增1億個工作機會;2025年製造業佔GDP達到25%。Modi第二任總理時,提出印度自給自足「Self Reliant India」政策,一方面強化在地生產,鞏固產業中上游,達成供應鏈自給自足;另一方面,增加國際競爭力、促進出口,也推動14個生產連結獎勵(PLI)計畫,透過高額補貼促進關鍵產業的在地化發展。若以2023年5月印度政府所公布的2022財年數據,印度目前製造業附加價值佔GDP比重僅為14.7%(以當前價格計),離2025年佔GDP 25%目標還有10個百分點差距,看來屆時是不可能達標了。而印度出口在2020~2022年3個財年間佔GDP比重逐年從18.7%提升至23.1%,看來是有所進展,但進口佔GDP佔比卻也從21.0%提升至26%,以致於仍有約500億美元的貿易逆差。但不可忽視印度政府拉抬本地供應鏈的決心。以最新突發的PC進口管制措施來看,若以2021年海關6碼HS Code檢視,印度貿易逆差前十大產品中,NB名列第八,勝於排名第九的手機零組件。印度激進做法背後有其本地化決策考量。從近日美光(Micron)宣布設立封測廠,及鴻海6億美元投資,乃至於印度製手機出口量持續提升,都可看到逐步升溫的產業發展動能。Panagariya在文章開頭,引用已過世的全球經濟史大師Angus Maddison的研究成果,說到:「印度在長達一個半世紀的時間裡一直是全球最大經濟體,到1820年為中國所超越,但在西方工業革命和歐洲殖民統治的雙重效應下,1870 年後英國成為世界最大經濟強國,至1900 年後再為美國所超越。然而,在人們愈來愈多談論亞洲崛起的情況下,世界經濟現在是否準備好恢復到原來的常態?」印度接下來的發展進程,50年後超越美國似乎過於遙遠而無需列入企業決策評估,但過往眾家經濟預測機構多估算印度至2030年後才將成為全球第三大經濟體,國際貨幣基金(IMF)2023年4月最新預測卻顯示,印度至2027~2028年便會超越德(第四)、日(第三),提早達成,那麼印度接下來的市場與產業發展就值得企業投以更多的關注了!
EV帶動功率半導體需求 2Q23車用半導體業者衝出佳績
2023年第2季半導體廠商法說會及財務報告陸續發布,在半導體五大應用領域,包含資料處理、通訊、車用、工業用、消費性電子中,預估2023全年僅有車用半導體的銷售額確定能較2022年成長,年增率預估達12%以上。其他四大應用中,僅工業用半導體銷售額大致保持2022年相當水準,其他三大應用均呈衰退。因此,全球前廿大半導體業者中,車用營收比重較高的業者,其營運也相對較傑出。延續上季營運表現所做類似的預估,全球前廿大半導體業者中,2023年營收確定可較2022年成長者僅有NVIDIA、博通(Broadcom)、英飛凌(Infineon)、意法半導體(STM)、Microchip等少數幾家。由於車用半導體是2023年第2季唯一表現亮麗的主要應用,因此安森美(Onsemi)及恩智浦(NXP)也由原先預估的2023年營收較2022年微幅減少,調升為2023年營收相較2022年-2~+2%,浮現正成長的機會。相較整體半導體市場較2022年預估減少12%,上述7家業者在對抗景氣循環衰退週期時,展現各自競爭力所在。2022年全球前六大車用半導體業者分別是英飛凌、恩智浦、意法半導體、德儀(TI)、瑞薩(Renesas)以及安森美,2023年第2季上述業者各自車用半導體事業營收,分別較2022年成長約25%、9%、34%、20%以上(具體數字未揭露)、3.4%以及35%。德儀表示,第2及第3季僅車用需求維持高水準,其他應用多呈弱勢。再觀察上述6家車用半導體業者,可以發現年成長較高的3~4家都是在功率半導體市場有較高佔有率的業者。隨著電動車的持續成長,帶動英飛凌、意法以及安森美有更為突出的表現。2022年全球車用功率半導體市佔率前四大廠商分別是英飛凌、意法、德儀以及安森美,這4家業者的2023年第2季車用半導體事業營收年增率均達20%以上。綜合各大廠看法,2023年第3季車用半導體銷售展望大致上與第2季持平,算是五大半導體應用中,少數能見度較好者。不過,從中可看出車用半導體的成長動能,在第3季有減緩的態勢。中長期而言,未來5年電動車相關的半導體需求年複合成長率上看20~25%,先進駕駛輔助系統/自動駕駛(ADAS/AD)相關半導體年複合成長率則在15~20%,兩大因素有助帶動車用半導體市場規模的成長。儘管每一台車所使用半導體金額愈來愈高,但隨著電動車零組件數量及架構的精簡,汽車平均銷售單價反而可能下跌,這一點跟單價愈來愈高的伺服器(尤其單價甚高的AI伺服器出貨量佔比愈來愈高)、智慧型手機(因配置更先進製程的應用處理器、功能更強大的鏡頭及更高解析度的CIS感測器,以及軟性/折疊式AMOLED螢幕等,使手機材料成本更高),倒是有所區別。
讓數字說話:What gets measured gets managed
這句話是管理學大師彼得.杜拉克(Peter Drucker)說的。表面黏著技術(SMT)是電子產品生產線最主要的設備,各國或主要企業擁有的SMT生產線,往往也反映該國或該企業的量產製造能力。DIGITIMES副總經理黃逸平搜尋過去10年全球主要國家進口的SMT設備,根據這些數據,我彙整出幾個看法給大家參考。A. 2018年以前,中國是世界工廠,但在2018年川普總統揭開美中貿易大戰的序幕之後,新興國家爭搶G2大戰背後的商機,中國進口金額的變化就值得大家參考了。根據調查,中國的進口金額從2018年的92.74億美元,減少到2022年的84.28億美元,佔全球的比重也從2018年的20.9%,減少到2022年的17.7%。中國進口的SMT設備會不會繼續減少,相當值得注意。B. 美國、德國是工業大國,進口的金額仍然高居二、三,倒是墨西哥以25.65億美元,超過越南的16.85億美元,分別列名四、五進口大國,而在2021年之後進口增幅明顯擴大,顯示兩國量產製造實力更上層樓。亞洲的製造大廠對墨西哥的生產狀態相對陌生,未來也應有適當的追蹤機制,瞭解墨西哥在美中貿易摩擦之後的角色變化。C. 台灣在2018年的進口金額為6.95億美元,佔全球3.8%,排名第十,但2022年的進口增加到10.55億美元,全球佔比提高到5.7%,這應與2018年以後台商回流,帶回超過700億美元的投資資金有關。2000年時,台灣因為產業外移,製造業佔GDP比重跌到剩下19.8%,但根據台灣官方統計,2022年台灣製造業貢獻GDP的比重陡增到37.7%,這是個非常明顯的變化,基本上可以說是台灣從「去工業化」走入「再工業化」的過程,與地緣政治的變化息息相關。D. 最後是印度,印度希望透過PLI等招商機制,加速印度製造業的進化,滿足國內市場的需求。印度已經是全球第三大汽車市場、第二大手機市場、第一大的兩輪摩托車市場。過去印度在PC時代,因為沒有具實力的本土品牌,因此很難吸引製造廠到此設廠,但不少業者看好印度市場的潛力,積極提升印度在地生產的比重。三星電子(Samsung Electronics)早已布局印度,三年多前便在諾伊達(Noida)設置年產1.2億支的手機生產線。而基於蘋果(Apple)等相關業者的要求,台灣的鴻海、緯創、和碩都在印度設置生產線,過去幾年印度進口的SMT生產設備穩定成長,但在2022年卻出現走跌的現象。是大家認為「水太深」,一時半刻難以掌握前進印度的運作模式嗎?《印度之旅》書裡有一句話:「英國人管理印度一、兩百年,但印度還是印度人的印度!」,沒有足夠的想像力與長期耕耘的決心,印度就像是可口的蛋糕,但咬下去卻是滿口的沙子,這是一位南韓大公司印度主管對印度的評論。
科學家,核子武器與政治
利用周末時間觀賞剛上映的電影〈奧本海默〉。在當學生的時候,就聽聞過「奧本海默事件」以及在美國的「麥卡錫主義」(McCarthyism),但這次是以奧本海默(J. Robert Oppenheimer)本人為中心,以電影手法完整地交代事件始末,包括二戰期間製作原子彈的「曼哈頓計畫」(Manhattan Project)。在二戰前,整個學術的重心都在歐洲。Oppenheimer在完成哈佛大學學業後,就負笈歐洲,最後在量子力學大師Max Born的指導下完成博士學位。通常博士候選人,都會被口試委員嚴格且鉅細靡遺地拷問,其目的是要讓新科的博士們知道:你的學術生涯才開始,不要太得意。但據聞Oppenheimer的口試很快就結束,其中一位委員說,還好我溜得快,Oppenheimer已經開始質疑口試委員了,由此可見其桀傲不遜的個性。曼哈頓計畫是由愛因斯坦(Albert Einstein)具名,寫信給美國羅斯福總統(Franklin D. Roosevelt),憂心納粹德國已經領先發展毀滅性核分裂武器所衍生而出,並由Oppenheimer擔任製作原子彈的計畫主持人。然而在第一顆原子彈還未試爆完成前,納粹德國就投降了,但日本還在頑強抵抗中。當時科學界開始遊說,希望停止曼哈頓計畫,但接任羅斯福的杜魯門總統(Harry Truman),為了減少美軍在太平洋戰爭的損失,先後丟擲2顆原子彈在日本的廣島與長崎。片中有一段敘述Neil Bohr訪問洛色拉莫士(Los Alamos),帶來納粹德國在發展核子武器的最新訊息,而納粹計畫主持人正是另一位量子力學大師Werner Heisenberg。Heisenberg在核分裂的理論計算上犯了個錯誤,導致納粹原子彈的發展受挫,而他本人在二戰後表示其有意拖延納粹在這方面的進展,但這至今仍是個科學懸案。美國最後能領先納粹德國製作出原子彈,除了Oppenheimer主持的曼哈頓計畫外,另一位關鍵人物是義大利裔的費米(Enrico Fermi)博士。費米博士恐怕是物理學史上,最後一位在理論與實驗都有傑出表現的科學家,就如同棒球場上的二刀流。費米博士在芝加哥大學足球場看台的地下室,建立核子分裂的反應堆。在最後關鍵時刻,他親自核對計算及調整實驗的反應堆,完成了人類第一次能夠控制且持續核子分裂的鏈鎖反應。實驗成功之後,對外所使用的暗語是義大利航海家登上新大陸。芝加哥大學在足球場原址也立了個紀念碑。Oppenheimer最終在戰後因被認定為共產黨的同路人,而被剝奪在原子核領域接觸新知識與發展的權利。影片中的泰勒博士(Edward Teller),被譽為氫彈之父,在曼哈頓計畫與Oppenheimer有不同的意見,執意要發展核融合的氫彈,導致他在戰後Oppenheimer的聽證會上,做出不利於Oppenheimer證詞,而後不見容於學術界。泰勒博士本人在四十多年前,曾受邀訪問台灣,全程由浦大邦博士陪同,訪問全台多所大學。當時我才大三,但有機會與泰勒博士近距離的接觸,並得到簽名及合照,他非常津津樂道與楊振寧教授的師生關係。在當時戰後的芝加哥大學,楊教授原本希望跟費米博士研習實驗物理,因為要建設中國需要實作為基礎,但無奈其動手做實驗的火候不夠,最後泰勒博士說服楊振寧教授跟他做理論的計算。當時,我們曾問泰勒博士在研究過程中,是否會因遭受挫折而產生低潮,他的回答居然是,我從沒經歷過低潮時刻。無獨有偶地,舊蘇聯時期的物理學家Andrei Sakharov,因為從事氫彈的開發,被譽為是蘇聯的氫彈之父。之後他本人開始致力於限制核武器的擴散,成為人權鬥士,卻不見容於蘇聯當局,而長期被軟禁在一小公寓內。他於1975年獲頒諾貝爾和平獎時,蘇聯甚至拒絕他出境領獎。不論是Oppenheimer、Heisenberg以及Sakharov,這幾位參與毀滅性核子武器的科學家,當初都基於愛國情操而參與,最終卻是由政治凌駕一切。Oppenheimer在甘迺迪(John Kennedy)總統時代被平反,而Sakharov在戈巴契夫(Mikhail Gorbachev)當政時也被平反了。但是遲來的正義會是正義嗎?李遠哲院長有次在訪問以色列,晚宴席中他請問鄰座政壇人士,如何解決以色列與巴勒斯坦間的問題?對方回答,你們科學家就只想要解決問題,我們政治人物是要與問題共處的。試想如果問題都解決了,就不存在政治人物了。愛因斯坦在美國使用原子彈結束二戰後接受訪問說,沒想到他們政治人物真的使用原子彈,我寧可去當個修錶匠,內心充滿著無奈。
川普先生別鬧了(3-3):八強經典賽,美台都是天選之國
半導體是菁英匯聚的產業,也是資本密集、技術密集,加上經營智慧長期堆疊的策略性產業,誰擁有半導體業,誰就有產業制高點。我以棒球八強經典賽(Quarterfinal Classic)來形容這個賽局。美國是世界八強的種子團隊,他們擁有最尖端的技術、設備,也是遊戲規則的制定者。台韓各自擁有晶圓代工與記憶體產業,也都是世界半導體業領導地位有力的角逐者。歐盟與日本工業基礎雄厚,也有設備、材料工業,不會被遺忘在賽程中。倒是中國如何延續半導體業的計畫,而印度如何善用大量的IC設計人才,以及未來的元宇宙商機,都是值得大家注目的。八強賽的最後一席,應是由參與會外賽的國家取得外卡。可能角逐的潛力國家,可能是近年來成為電子產品生產基地的墨西哥、印度,擁有豐沛自然資源的澳洲、加拿大,以及以行政效率取勝的新加坡。1994年我派駐矽谷,我的堂姊夫40歲,他是當時在英特爾(Intel)邏輯IC設計團隊,專攻486 CPU的成員,團隊的負責人就是1961年生,現任英特爾執行長Pat Gelsinger。當時Gelsinger以34歲的「幼齡」擔綱,成為矽谷半導體產業的佳話。美國是個尊重創意,願意承擔風險,不論資排輩的傳統工業體系,也因為這樣,美國至今還能引領風騷。美國市調公司指出,全球半導體市場的規模是5,750億美元,這個數字是從市場端,結合IC設計與系統整合元件製造廠(IDM)兩種產業的總和。從這個角度觀察,美國IC設計業貢獻全球63%,IDM業者的貢獻率也有42%,兩者合計的總營收是全球市場的49.7%。也就是說,全球半導體產品有一半的機會是掛著美國的品牌在市場上銷售的。美國之外,南韓的三星電子(Samsung Electronics)、SK海力士(SK Hynix)因為擁有DRAM與NAND Flash兩大產業,靠著上述兩大品牌,在全球市場就有17.5%市佔率。再其次是以IC設計業取勝的台灣、日本與中國。至於晶圓代工、封測屬於製造服務,EDA是設計工具,與材料、設備都是供給面支撐半導體產業發展,如果把之前需求面的IC設計與IDM業者統括在內,美國廠商依舊貢獻全球的39.8%,其次才是台灣的18.3%、南韓的13.9%,以及日本、中國的9.8%與8%。以上五個國家,是目前全球半導體業的主要角逐者,歐洲雖有英飛凌(Infineon)、意法(STM)、恩智浦(NXP)以及設備廠ASML,但分散於不同的國家,歐盟如能整合,並在車用半導體上相互支援,未來仍是非常關鍵的力量。隨著電子工業的重心從NB、手機走AIoT的新時代,半導體產業的營運重心正在改變,甚至所謂的「尖端晶片」也從過去的微處理器、應用處理器主導的架構,走向AI專用晶片等更多元的結構。不僅如此,頂級的晶圓製造正從前端延伸到後端的封測,而過去總是說量產不易的砷化鎵(GaAs)、碳化矽(SiC)等功率半導體,也會有新的進展。在AI晶片進展的同時,三星記憶體也開始強調HBM-PIM的功能,Edge端商機也不再是空中樓閣。
川普先生別鬧了(3-2):2008年是半導體業轉捩點,下一波動能呢?
2008年的次貸危機、金融海嘯,不僅讓全球金融業重新洗牌,在半導體業的世界裡也是天翻地覆的一年。在金融危機之後,台韓兩國,特別是台積電與三星電子(Samsung Electronics)都採取逐年加碼投資重裝備,擴大領先差距的積極戰略。2008年主辦北京奧運而獲得舉世讚賞的中國,不僅自信爆棚,在2009年的GDP總量也超過日本成為世界第二大國,在超級電腦、國防軍工產業的需求下,也開始試圖加速發展本土的半導體產業。全球半導體設備市場因此水漲船高,如果把過去15年的半導體設備市場分成2008~2012、2013~2017、2018~2022三個階段,第一個五年全球累積的半導體設備市場是1,658億美元,第二階段是2,037億美元,第三階段甚至暴增為4,058億美元。蘋果(Apple)iPhone在2007年上市,從此手機進入智慧應用的新時代,雙向傳輸數據的手機,需要更強大運算功能的應用處理器。這15年間,台積電、三星為爭取晶圓代工主導權而競爭。誰搶到蘋果、高通(Qualcomm)、聯發科應用處理器的訂單,誰就是贏家。台積電脫穎而出,也對比出台灣比其他國家更積極的半導體設備投資企圖。在2008~2012的第一個五年中,台灣購買的設備佔全球市場的23.3%,台韓日中等東亞以外的國家,也貢獻了35%。但在2013~2017的第二個五年中,台灣貢獻了26.2%,而東亞以外的國家也貢獻26.4%。到第三個五年(2018~2022),台灣貢獻了23.7%,而非東亞四強的國家僅有18.9%。這樣的態勢,導致2021~2022年間車用零件缺貨的問題,且將責任推到台灣、南韓廠商身上,這不是解決問題的做法。就像19世紀的淘金熱賣圓橇、鋤頭的商人一樣,起步較早的歐美日設備大廠都能取得先機,東亞的製造廠投資,最後賺錢的可能是歐美的設備原廠。在現代的競爭社會中,誰更努力就更有競爭優勢,這是我們的普世價值。最後,中國採購的半導體設備金額在2018年後大幅成長,關鍵是「大基金」激勵民間投資的結果嗎?在中國進口的設備中,有多少是三星、SK海力士(SK Hynix)、台積電、聯電、美光(Micron)在中國投資的設備呢?在「中國製造2025」的背後,容易出現「過多資金在追逐有限人才」的問題,中國如何導引資源的正確流動,以及中國在美國單方面的技術制裁背後,如何說服國內外的菁英一如既往的繼續努力,這將是中國產業政策主事者需要克服的障礙。對設備原廠而言,如何在分散型生產體系的背後,如何創造另外新的主流需求,也將是歐美設備原廠的重要挑戰。南韓或是台灣半導體廠的成功經驗,能複製到新興國家嗎?有為者,亦若是,也許設備原廠邀請南韓、台灣專家到新興國家分享產業發展經驗,更容易激起新興國家發展半導體產業的興趣,而與南韓、台灣廠商合作,也可能是各國發展半導體產業最快的終南捷徑。 
電信流量工程之父Agner Krarup Erlang
丹麥人Agner Krarup Erlang是第一位研究電話網路流量的專家。Erlang是天才兒童,小學畢業後,以14歲之姿高分通過哥本哈根大學(University of Copenhagen)入學考試,大學當局考慮半天,還是決定不讓他入學。Erlang只好摸著鼻子回家,直到18歲時,再度贏得獎學金,進入哥本哈根大學。Erlang專精數學、天文學、物理及化學,並於1901年順利畢業。他講話精簡,不善交際,喜歡當一個旁觀者,朋友暱稱他為「Private Person」。Erlang於1908年加入哥本哈根電話公司(Copenhagen Telephone Company),開始研究電話交換機的效能。Erlang將機率理論應用於電話流量(Telephone Traffic)分析,在1909年發表第一篇相關論文,證明隨機的電話(Telephone Calls)到達電話交換機的時間,遵循Siméon Denis Poisson的分布法則(Poisson's Law of Distribution)。為了研究一個鄉村的電話交換機運作過程,Erlang親自帶著梯子在哥本哈根街頭趴趴走,並經由街道的人孔,爬入地底下的機房進行量測工作。Erlang最重要的成果,發表於1917年論文《Solution of some Problems in the Theory of Probabilities of Significance in Automatic Telephone Exchanges》。他提出完整電話流量的分析論述,發明有名的Erlang公式(Erlang's formula)來計算電話交換機忙線的機率。美國貝爾實驗室的研究員為了能夠讀懂Erlang的原始論文,還特別學習丹麥文。由於Erlang在排隊理論及流量工程(Teletraffic Engineering)有極大貢獻,因此在1944年,流量的量測單位以「Erlang」命名。將指數(Exponential)變數相加的新分布也以Erlang命名,稱為「Erlang Distribution」。瑞典電信大學創造一種電腦語言Erlang Programming Language,此語言後來移轉到瑞典電信巨擘愛立信(Ericsson)的開放電信平台實驗室,之後又被釋出成為開放源碼的計畫。愛立信採取這個名字,還有另一個原因:Erlang也是Ericsson Language的簡寫。這個語言精簡好學,很符合開發大型工業用即時系統(large industrial real-time systems)的分散式、容錯、多核心軟體的需求。Erlang有一特點,可以幫助我們思考和互動,進而寫成程式。它的程式碼可以「熱抽換」(Hard Standby;亦即可以一邊執行一邊升級,不用先暫停服務),如果移到多核心處理器的環境中執行,速度會自然變快(甚至有可能達到線性加速,n個核心就提升n倍)。電信商如T-Mobile,都使用Erlang開發分散式系統。除了電信系統外,Erlang也被用來開發財務系統或各種伺服器系統。我的實驗室發展物聯網平台IoTtak,也曾考慮使用Erlang開發分散式系統,聯接大量的物聯網設備。
川普先生別鬧了(3-1):台韓半導體業都是危機入市的成果!
不久之前,美國前總統川普受訪問時說:「台灣人搶走了美國晶片製造的工作」,聽起來很刺耳,但做為大國博奕中最脆弱的籌碼,台灣得引經據典,不卑不亢地證明這是台灣應得的!半導體製造往東亞移動始於1980年代,三星電子(Samsung Electronics)、海力士(Hynix)從1983年開始,台灣的聯電創始於1980、台積電是1987,他們都是從會外賽打起的,幾經艱困才有今天的局面。做為一個從事半導體與台韓科技產業研究將近40年的老兵,我知道半導體業幾個重要轉折,以及今天川普為什麼有這樣的埋怨。本來台灣與南韓根本是二線的科技產業發展國,無論從基礎科技或整體產業實力觀察,能有一席之地就該滿意了,不可能是四強準決賽的入圍者。台韓都得感謝美國在1986年簽署「美日半導體協議」,要求日本必須讓外商在日本擁有20%以上的市佔率,這個協議讓全球市佔過半的日本業者綁手綁腳,同時也給了台韓半導體業者一個機會之窗。1986年後,台韓火力全開,兩個新興工業國在往後將近20年間,以「取用於國,因糧於敵」的巧力爭得一席之地。南韓在記憶體稱孤道寡,台灣則是獨樹一幟,在晶圓代工領域集中有限的資源,在這個剛被張忠謀定義的新市場中取得壓倒性優勢。今日全球半導體產業的格局,3分之2的記憶體市場由南韓半導體雙雄獨佔,3分之2晶圓代工領域由台商一手掌握。特別是90%以上高階晶片在台灣生產,加上台海風雲緊急,更讓大家憂心位於西太平洋的台韓,在地緣政治上似乎又重回冷戰時期的角色與地位。孤懸於東海的第一島鏈,一旦烽火連天,全球供應鏈必然受到嚴重的衝擊,而現階段的產業樣態,似乎又證明台灣人、南韓人搶走了美國人的工作。其實,台韓兩國在2008年以前,只是個不錯的生產基地,還談不上稱霸全球半導體市場的實力,但2008年美國的次貸危機、金融海嘯給了台韓一個「轉大人」的契機。當時台系記憶體業者積欠銀行的融資貸款高達4,000億元(約130億美元),南韓的海力士、日本的爾必達(Elpida)也岌岌可危。此時,三星玩起「危機入市」、「膽小鬼遊戲」的戲碼,加碼投資記憶體,擴大與其他廠商之間差距。台灣記憶體產業從此被拋在領先群之外,日本爾必達破產關門,連海力士都在政府的協調下,由在電信市場獲利豐厚的鮮京集團接手,並改名SK海力士(SK Hynix)。從此三星與SK海力士成為南韓記憶體產業的雙保險,也以3分之2的市佔率笑傲全球。台灣2008年情況與南韓相近,多次強調自己是「學習曲線信仰者」(Learning curve believer)的張忠謀重掌兵符,以鉅額的資本支出「梭哈」全球的產業,那也是危機入市。台積電、三星的投資布局,也顯現在國際半導體產業協會(SEMI)公布的全球設備市場資料中。台韓砸重金,美系的設備廠跟著獲利,川普何來埋怨呢?下一篇文章,我們將以2008年以後的半導體設備投資為基調,檢視過去15年全球半導體產業的投資模式,並探索如何激勵更多國家投入半導體業的角逐。