針對台灣半導體發展必須解決的問題,特別是學術界育才、攬才、留才提出建議後,鴻海研究院諮詢委員陽明交通大學前校長張懋中博士指出,政府與產業界對於半導體下一步發展的思維及佈局,會是決勝負關鍵。
以技術而言,台積電已將摩爾定律發揮到極致、電晶體密度做到最高(integration scaling),但張懋中指出,儘管電晶體密度愈來愈高,但是個別電晶體的效能(performance)並沒有更好,「超過28奈米之後的performance越來越差,擠了更多的電晶體在電路裡,單一電晶體能夠表現的效能不如從前。」因此,半導體產業要維持成長,台積電要持續鞏固「護國神山」的地位,還有其他方向能夠努力,以突破現況繼續成長。
追求摩爾定律不是唯一方向
張懋中舉例,像是半導體效能的擴張(performance scaling),就必須從材料著手。半導體材料已經從第一代的矽、第二代的砷化鎵(GaAs)/磷化銦(InP)、演進到第三代以氮化鎵(GaN)及碳化矽(SiC)為主的化合物半導體(compound semiconductor)。材料的更換可以讓電晶體承受更高電壓、運算速度更強,有效提高個別電晶體的效能。
另一個擴張的方向則是從功能著手,一直以來,電晶體運算歸運算、發光歸發光,未來則是將不同功能整合在同一個元件裡,透過多合一元件支援更多功能應用。為了達到這樣的目標,半導體材料的異質整合也是重點之一,不同代的半導體材料可視其特質及需求整合在同一個元件上,「三代同堂」將成為可能的趨勢。
張懋中強調,未來的半導體不但需要持續追求更高的密度,還要同時兼顧效能更強、功能更多,「需要best junction for the function。」反之,如果只是一直追求晶片愈來愈小,有很多功能必須外掛,因此設備會愈來愈貴,將形成發展瓶頸,「瓶頸會是成本上的,而這正是未來能否繼續成長的關鍵。」
美國、台灣對於半導體思維不同
技術發展之外,長期在美國任教,同時擔任中研院、美國工程學院及美國發明家學院院士的張懋中也提醒,美國跟台灣對於半導體的看法並不相同。
他說,美國產業界認為半導體是一個重要的工具,用來定義未來系統、市場的技術,但真正決勝負的關鍵,在於提出具有超越現有供應鏈與解決方案的遠見。半導體只是組成這些願景的內容之一,並非真正的目標。
而台灣則習慣以成為「解決方案提供者」做為最大使命,差異在於,「台灣要培養solution provider,美國是要培養定義未來的人,」張懋中強調,能夠定義未來的人才能發展未來;不會定義未來的人,只會跟著別人走。假設典範一移轉,可能就全部lost掉。就像台灣的PC、NOTEBOOK要變成世界第一之前,突然發現世界變了,行動、雲端出現,改寫了原本的典範。
找尋台灣獨特的目標與競爭力
「所以建議政府,投資未來要有遠見,有持續性、更要有roadmap(藍圖)。」張懋中直言,表面上看來,台灣似乎常有遠見,但這個遠見是「別人做什麼我們就做什麼」,並沒有獨特的目標跟競爭力,也沒有特別打造一個合適的環境來達到目標。「沒有目標,就沒有roadmap,因為沒有目標可以追求。」
實際上政府應該做的,並不是隨機跟著世界潮流發展一些研究項目,而是需要有系統的規劃國家要達成的目的,「哪一年要完成什麼樣的研究環境、成果,或是工業要進階什麼目標,才能在市場有競爭力、超越競爭者。」
有了目標後,再鉅細靡遺的把如何達到目標的藍圖畫出來,「出發點在哪裡?是材料、軟體、硬體、系統?大家的會合點在哪裡?checkpoint在哪裡?科技技術的選擇是什麼?發展重點何在?投資規模如何調適?」
要成為什麼國家 就往什麼方向努力
張懋中說,這些規劃是縝密而細膩的,需要由專業人才來進行,有受過訓練專業政府的政策策略人才,配上產業界的遠見,定目標,訂定路線,分辨各個重要節點產出,才能做得出來。
最忌諱的是球員兼裁判,如果又是一堆教授來訂一個方向,然後教授們再進來競爭案子,意義就不是太大。「我相信台灣不是沒有人才,甚至不一定非得是台灣人不可,」張懋中舉例,台積電訂產業目標就邀請外國顧問一起來協助,也是可行的方法。
洛杉磯時間晚上8點,台灣時間隔日上午11點,透過視訊會議,張懋中殷殷提醒:「我們自己要成為什麼國家,就要往什麼方向努力。」台灣要能掌握自己的未來,就不能只滿足於提供解決方案,「要更注重定義未來,甚至發明未來。」(延伸閱讀:張懋中:加大步伐用不同方法,才能發明未來)