韓青秀／專訪 2021-09-02
半導體產業缺貨缺料的火熱話題不斷持續，產能供不應求恐在短期內難以緩解與平衡，正迎接了難得一見的強大拉貨潮。晶片身價暴漲引起了各國政府高度關注，美國大張旗鼓喊出將半導體製造拉回本土、歐盟也祭出千億歐元規模以提升晶圓自給率、南韓朝向完整半導體布局、日本也積極整備半導體生產、中國自建供應鏈的雄心不減，在國家級的戰略指導下，全球半導體產業的區域艦隊隱然成形。
半導體產業供應鏈大洗牌，對產業帶來契機、也帶來了挑戰，鈺創董事長、台灣人工智慧(AI)晶片聯盟會長盧超群曾率先提倡，矽4.0時代下「異質整合」(Heterogeneous integration)將驅動產業突破瓶頸，如今更進一步提出半導體產業將邁向「4個1T」發展，並透過同體 / 異質整合(Monolithic & Heterogeneous integration)的加乘效果，將推動產業於2035年達到1.2兆美元產值的爆發力，而AI應用將驅動記憶體與邏輯運算進入整合的改革轉捩點。
問：您如何看待半導體產業的未來展望與趨勢？
答：台灣半導體產業正處於極度供應短缺，甚至影響到全球各大廠的業績表現，根基來自於台灣過去30年將產業基礎打得很好，因而趕上這一波榮景，但下個10~20年將和以前截然不同，以前是在時代洪流下浪濤洶湧，未來20年各方湧來的川流將紛紛聚集匯流、支流越來越複雜，也越來越難控制。
如今半導體已經被視為各國重點發展的產業，對於未來10年產業展望，我提出4個1T :
第一個T是「One Trillion Dollars Investments Worldwide」：全球將投入1兆美元的投資金額，這也是前所未有的，2021年半導體產業的產值將超過0.5兆美元，相對20年前，當時景氣投資到投資額僅約1億美元，現在卻有上千倍的投資規模正躍躍欲試，產業競爭是山雨欲來風滿樓，現在已可看到風刮起來了。
第二個T為「One Transistor in New Structure & Materials」：過去外界爭議摩爾定律即將終結，摩爾定律的根基在於一個電晶體可以控制電子流動，延伸出各項技術應用，但未來的變動更大，因此摩爾定律並不是快到終結的尾聲，而是新的異質整合(Heterogeneous Integration)與摩爾定律使用方式。
第3個T是「One Trillion Devices on Die & Multi-Trillions in HI」：現在大約幾百億個電晶體堆疊在單晶片上，未來將是一兆個或數兆個電晶體透過異質整合，堆疊於單晶片，未來5~10年內預計將會看到手機將比現在增加數十倍以上的能力，比20~30年多了數百倍。
第4個T為「One Trillion Dollars Revenues with Golden Techs」：台灣半導體產業在1990年代找到對的發展道路，2000年全世界半導體產值約2,000億美元，進入2010年的10年內，產值增加50%至3,000億美元；到了2020年產值達到約4,400億~4,500億美元，已經超過4,000億美元的預期。
若根據摩爾定律，在2030年應該會達到6,000億或7,000億美元(約4,500億元x1.5倍)，但我認為在同體 / 異質整合(MHI)發展下，到2035年或更早，全球半導體產業產值將會達到1.2兆美元，且這次淘汰賽將比以往來得更激烈。
問：可否解釋將要如何達成您提到的4個1T？
答：鈺創從2000年開始提出異質整合，不僅曾獲得英特爾(Intel)頒獎肯定，也幫台積電打下江山，鈺創與台積電的合作是異質整合的開端，將多元性晶片做在一個封裝體內。
上述提到的4個T是產業現象觀察及未來發展預估，至於要如何達成？不能只受限於摩爾定律或異質整合，必須要進一步聚焦至超級智能系統(Super intellgent Systems)的成形，此一系統組合涵蓋了各種具自我解決問題的「Self-Smart」微系統及網路，藉由同體 / 異質整合來完成最大化。
根據估計，2021年半導體產值將達到5,000億~5,500億美元，已高於在摩爾定律時代預估的4,000億美元產值，且進入矽2.0+矽3.0時代的整合系統，推動每10年就能再增加成長1,000億美元，成為人類的輝煌時代。
如今矽4.0世代才正開始，2022年仍是半導體產業的好年，產業將延續供不應求，週邊供應鏈如基板、封裝、測試也都延續需求，半導體智能需求空前成長，過去我曾提出矽4.0時代的異質整合架構，將大量促進產業創新，現在提出更新的理論為同體 / 異質整合(MHI)新趨勢，將推動產業在2035年達到1.2兆美元的產值。
鈺創近年來的轉型與調整，讓自身肌肉更為結實，尤其AI應用更需要進行異質整合，如果沒有加入記憶體協作將無法完成，故達到性能和功效的發展目標，將必須要透過異質整合，鈺創最近推出PRC DRAM晶片更耐壓及耐熱，即藉由異質整合設計來達成。
問：矽4.0時代下同體 / 異質整合的發展趨勢，何時會爆發呢？
AI應用與趨勢已在發生中，對於處理資料與運算力與10年前截然不同，因此半導體勢必要經過徹底改良。在2010年提過矽4.0時代的預測及看法，就是要充分利用異質整合技術，以結合半導體和應用系統終端技術，而半導體不是應用科學，方法論的基礎將會決定產業勝負與轉變。
在矽1.0時代屬於摩爾定律的世代，每2年在單位節點面積內增加1倍電晶體數量，是指同質晶片的發展進程；矽2.0時代主要依靠面積微縮法則(Area Scaling)，以有效延續摩爾定律的主軸；而矽3.0時代進入體積微縮法則(Volumetric Scaling)，台積電導入InFo設計架構而獨吃蘋果(Apple)大單。
矽4.0時代是在異質整合技術上，結合非半導體技術的應用系統端，以同體 / 異質整合的概念來說，也就是把矽和非矽材料裝置的同體 / 異質整合最佳化，用來創造由奈米矽核心與AI技術支援的Self-Smart微系統，而多個Self-Smart微系統連結成為超級網路，構成更大的超級智慧系統，預期此一趨勢可望於未來10年內爆發。
從發展趨勢來看，人類對於資料需求將遠超過現有5G網路的負荷，全球總人口約達70多億人，而每個人資料需求量在未來將是100倍成長。以前是技術主導應用驅動，未來將是資料需求拉著半導體產業在走，預估2035年達到1.2兆美元甚至可能是被低估的，驅動成長的技術基礎就是同體 / 異質整合。
外界在問半導體產業2022年會不會崩盤? 我認為，市場可能會喘息、但產業不會崩盤，因為人類的資料使用率成長太快，用1兆美元的資金投入半導體產業也填不滿人類對資訊的需求。
問：記憶體在AI產業扮演的角色為何？記憶體如何與邏輯進行整合？
答：現在DRAM、NAND Flash產業規模日漸龐大，但也面臨到與邏輯整合問題，記憶體的功能是儲存資料，若要增加價值就需導入邏輯運算，但兩者之間差距極大，由於記憶體技術是自成一格，成為無法極大化同體 / 異質整合的關鍵。
將DRAM譬喻為大卡車，專門負責運貨；而邏輯則是跑車，速度很快處理龐大資料，但資料處理產業的需要是跑車加上大卡車，故要將大貨車加把馬力、讓跑車加上容量，兩者結合變成巨大的跑車，這個理想將在未來世代即將到來，其差距需透過新的同體 / 異質整合記憶體。
雖然現階段已經有將DRAM加入邏輯電路的記憶體內運算解決方案，以及SRAM、MRAM等新型記憶體發展，但無論是「in-memory Computing」或「near-memory computing」，在製造量產還沒有出現新的顯學途徑。此外，NAND取代傳統HDD成為資料儲存主流技術，製程堆疊越來越高，但從DRAM與Flash也存在整合落差。
從邏輯、SRAM到DRAM的變化將是未來一大寶藏，記憶體整合將取得新力量，不只是在SoC、類比與電源進行整合，更要從介面開始進行改革，鈺創已經啟動布局，將邏輯與記憶體之間整合為新的記憶體型態，就是所謂同體 / 異質整合Memory，將在未來5年內出現大變革。至於同體 / 異質整合要如何進行與定義，將由各家各憑本事，也是決定未來成敗的關鍵。
問：您如何看待半導體供應鏈缺貨的問題，以及對鈺創的影響性如何？
台灣半導體過去30年來建立深厚基礎，正好趕上了2020年以來這一波榮景，疫情造成對資訊壓縮需求爆發，半導體產業在全球疫情嚴峻時期時立了第一大功，現在半導體供應鏈的嚴重缺貨，未來5年需求集中於這2年爆發，2020年我已提出警告，但沒想到會來得這麼猛烈。
這一波缺貨不同於過去需求與產能供給湊不起來，現在是需求大量來臨，且各領域都蓬勃發展，進而引發產業鏈供給混亂。但蓋一座晶圓廠需要3~5年才發揮效應，龍頭大廠預期直到2023年都將缺貨，這不是供應鏈的「長短腳」問題，而是系統端的異質整合沒有跟上、拖累跑不動。在資料數據、車用、AI等不同領域都面臨此問題，系統端必須要湊足更多零組件及材料，導致供應鏈缺貨更為嚴重。
由於整個晶圓及材料都持續上漲，鈺創自然無法免於其外，但漲價不能只是反應材料成本，而是要提供附加價值，如RPC DRAM、KGD等產品價值超過成本漲幅，不是菜價貴才漲價，而是把菜做得更精緻美味。過去6年鈺創一直陸續進行轉型，不再靠著衝量來支撐營收，目標是轉型到品質提升。
從產業長期發展角度，直到2035年半導體產業景氣與市況可能會有上下起伏的變化，但不會缺乏應用及成長的機會，鈺創的新發明能否引領全新MHI趨勢，當前仍處於發展階段，但絕對可以做出前所未見的產品。如果上游晶圓供應吃緊，鈺創更要能證明自己的價值，是晶圓廠能夠永續經營的合作夥伴。
問：對台灣新世代的半導體人才養成，您認為現在面臨了哪些問題？
台灣現在半導體人才培育處於「題材不缺、人才缺；人才不缺、錢財缺」，全球各國家將半導體產業視為戰略性支持產業，並積極推動必要投資，其他國家科技計畫動輒以百億或上兆美元為單位，但台灣年輕人的新創公司難以籌措資金。
如今半導體產業的成長遠景是毋庸置疑的，不只是春燕來了，更是處於豔陽高照的盛況，但卻缺乏足夠的資金活水給創業家。過去產業競爭是先要有人才、再講技術、再講資金，現在的環境是投入資金與其他國家相差太遠，雖然台灣半導體產業的規模已經很大了，但其他國家提出的是數倍大的投資金額。 未來競爭優勢將取決於資金、投資與產業獎勵制度，呼籲政府與企業應一同出資，以投入先進製程開發以及成立台灣智能研發製造中心，隨著全球新一波的全球半導體資訊大戰即將開打，台灣需要老、中、青不同世代共同協力面對。