2010年1月4日

塑造經濟奇蹟的跨界合作—台灣半導體研發與產業發展

作者/史欽泰(任職清華大學科技管理學院)

半導體是人類現代文明不可或缺的組件,台灣在這項技術發展時洞察機先,在政商學界的通力合作下,建立了獨步全球的科學園區模式,成為創造台灣經濟奇蹟的一大推手,也是一項科學與產業結合的佳例。

2004年新竹科學園區營業額突破新台幣1兆元,六大產業中積體電路(integrated circuit, IC)產業的營業額,也首次突破7000億元規模,為竹科營運的核心產業,也是當今全球第三大半導體製造基地,市場占有率為20%,僅次於美國與日本;至於半導體的次產業中,晶圓代工位居全球首位,占有率達68.5%;國內積體電路產業從業人員將近9.5萬人,若加上其他周邊支援產業(材料、設備、研發等)則超過10萬人。

半導體產業對於台灣經濟發展的重要性不言而喻,更關鍵的是台灣半導體產業發展的歷史也代表一個新興工業化國家產業升級與轉型的典範。本文將從國內半導體技術研發、產業發展與產學合作等時間軸上重要事件與績效談起,分析台灣從低附加價值的勞力密集產業,走向技術與知識密集的經濟體,最後綜合歸納結論。

台灣半導體技術研發歷程

台灣半導體研究始於1964年,交通大學成立國內第一座電晶體實驗室,並聘請美國貝爾實驗室(Bell Lab)的張瑞夫博士指導,與張俊彥、郭雙發教授合作成功研製矽平面式電晶體,同年成立半導體研究中心(Semiconductor Research Center, SRC),從電晶體轉入積體電路研究時期。1966年研究團隊在馬里蘭大學凌宏璋教授的指導下,成功地在半導體矽晶圓上,將主動元件如電晶體、被動元件電阻、電容等整合在一起,並以金屬導線連接成具有特殊功能的IC,為台灣在實驗室誕生的第一顆IC 。成立於1960年的交通大學電子工程學系自1963年起即以半導體為主要研究領域,並於1968年聘請國際知名電子物理學者施敏博士回台教授半導體元件理論,指導籌設博士班,開國內半導體學術研究與高等研究人才訓練之先河。

1966年美國通用儀器公司(General Instruments)在高雄加工出口區設立電子封裝廠,而台灣本土第一家電子電晶體封裝廠萬邦電子則於1971年由張俊彥博士在新竹新豐鄉設立,由交大負責技術研發,萬邦負責生產,可說是國內半導體產學合作的首例。此外萬邦也雇用了多位交大電子系的畢業生,包括曾繁城、雷添福、蔡藤村、劉英達、戴寶通等人累積半導體實務經驗,多位工程師後來皆成為半導體產業的核心成員。

除了交大半導體中心外,成立於1988年的國家奈米元件實驗室(National NanoDevice Laboratories, NDL)也是台灣培育半導體與奈米科技高級技術人才的重鎮,研究領域涵蓋奈米級元件之材料與製程技術,並曾經取得多次重大成就。例如開發出首顆通道寬度(channel width)為67奈米(nm)的複晶矽薄膜電晶體、密度為1×1012/cm2 的高密度奈米微晶粒等。NDL最新技術進展是與加州大學柏克萊分校胡正明教授共同克服光罩、光阻劑及干擾問題,成功開發出16奈米功能性靜態隨機存取記憶體(staticrandom access memory, SRAM)單位晶胞的技術,即在每平方公分面積下,可容納超過150億顆電晶體,約是目前45奈米元件技術的10倍,大幅提升台灣未來半導體產業的競爭力。【更詳細的內容,請參閱第481期科學月刊】

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