晶元盛世70年！張忠謀細數晶體管發展歷程，下一個十年看大陸

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集成電路發明 60 周年，「晶圓代工教父」暨台積電創辦人張忠謀於今天的「IC 60 ＆ SEMICON Taiwan 2018」盛會中指出，從 1948 年晶體管發明到 1958 年 集成電路（IC）發明至今，經歷了德州儀器、仙童半導體走下坡，到英特爾、三星、台積電，以及無數晶元設計公司驅動科技創新力大爆發，下一波看中國崛起、 2.5 / 3D 技術、 EUV 光刻機、人工智慧、新材料等五大趨勢。

從 1948 年第一顆晶體管由貝爾實驗室（Bell Labs）的 William Shockley , Walter Bardeen 和 John Brattain 發明至今，可以說全球晶元產業迄今已有70年歷史。人類生活的體驗進入巨大改變，在家用個人電腦、人手一支智能手機和互聯網的無處不在，甚至可以上外太空探索，半導體對於人類生活帶來的改變，只能用驚奇形容。

（圖片來源：DT 君）

同時，經歷過去 70 年的洗禮，我們也看到全球半導體大廠的更迭起落。

張忠謀在會議上開玩笑表示，他可能是台灣少數可以回憶產業 60 年以前事迹的人。他回憶，1958 年 5 ~ 9 月期間，IC 發明者Jack Kilby 常常拿了一杯咖啡到他的辦公室（當時兩人在德州儀器共事）問張忠謀，「你知道我在做什麼嗎？我在做集成電路（IC）啊！」當時的張忠謀 27 歲，Kilby比張大 10 歲。

晶體管、IC、摩爾定律、MOS、存儲、晶圓代工陸續問世，晶元產業興盛 70 年

張忠謀表示，從 1947 年晶體管發明至今已經 70 年了，這段期間該產業出現了 10 個巨大的創新，才推進半導體產業走到今日的盛開風貌。

第一個創新是 1947 年晶體管（Transistor）的發明，由 AT&T 底下的貝爾實驗室的 William Shockley, Walter Bardeen 和 John Brattain 發明，初期 AT & T 沒有將該技術對外，直到 1952 年才將授權給很多公司做，創造出兩家非常成功的半導體全球公司：德州儀器（TI）和仙童半導體（Fairchild）

第二個創新是 1954 年的 Si 晶體管（Si transistor )，發揚光大者也是德州儀器。

（來源：DT 君）

第三個創新是集成電路（integrated circuit ; IC），眾所周知它是由德州儀器的 Kilby 發明，其實，同一時間也有仙童半導體的 Noyce 發明 IC，兩個人幾乎是同時完成發明，而這個創新的得利者就是德州儀器和仙童半導體。

第四個創新是 1965 年由 Gordon Moore 發明的摩爾定律，該定律後來變成半導體產業十分重量級的鐵律。原本摩爾定律只是一個微縮概念的定律，Moore 預測將來還會繼續，後來變成全世界半導體公司的監督者，直到現在大家仍照著這個定律前進，不遵循者深怕會被競爭對手超越。

第五個創新是 MOS Techology，包括 1964 年問世的金屬氧化物半導體場效晶體管 MOSFET 、 1967 年問世的Si Gate，以及 1970 年問世的 CMOS，如果 MOS Techology 沒有被發明，摩爾定律頂多只能維持幾年，不可能一路發展到現在2018 年都還在執行。

德州儀器掉隊，英特爾、日本、南韓接棒崛起

MOS Techology 技術問世後，全球半導體是誰得利？這時候來到一個產業轉折點，過去都執牛耳的德州儀器沒有跟上這一波，忽視了 MOS Techology 技術的出現，並未持續投資技術研發，反而是日本半導體公司趁勢崛起，以及英特爾開始逐漸成長，之後有韓國三星電子接棒。三星電子從 1983 年才開始做集成電路，但得利於 MOS Techology 技術的發明，它也得到了快速發展。

第六個創新技術是和 MOS Techology 技術平行發展的存儲技術 DRAM 和Flash，DRAM 是 1966 年 IBM 的 Robert Dennard 發明，Flash 是 1967 年貝爾實驗室發明。

現在大家看到英特爾是全球處理器巨頭，其實，英特爾早期是也是以 MOS Techology 技術和 DRAM 技術起家，後來才陸續轉到處理器產品，進而獨霸全球。

（來源：DT 君）

第七個創新是 1980 年代的封裝測試。封裝測試現在在整個半導體的地位越來越重要，肩負延續摩爾定律的任務。

第八個創新是 1970 年代問世的微處理器（CPU），從此時開始，英特爾的實力在全球半導體產業其使突圍、脫穎而出，而且只有它一家獨霸全球。英特爾的微處理器真正開始大規模出貨是1968 年 IBM 電腦開始出貨。自此之後，過去曾經的龍頭都自此走上衰退之路，英特爾實力大躍進。

第九個創新是 VLSI Systems Design。該技術在 1970~1980 年出現，看中摩爾定律出現後，可以把設計概念系統化，之後逐漸走向設計和晶圓代工可以獨立發展。同時，1980 年代也有很多 IP 公司和 EDA 公司的出現，最大的得利者是晶元設計公司，但設計公司真正興起是到 1990 年代，如果沒有晶圓代工和晶元設計獨立分開，英特爾、德州儀器這些 IDM 公司也會做跨入該領域。

第十個創新是晶圓代工熱潮的興盛，1987年台積電成立，但其實 1985 年左右，張忠謀就開始以這個模式為台積電的成立奔走募資。

張忠謀表示，在晶圓代工時代，得利者是台積電，但其實真正的得利者是晶元設計客戶，甚至是整個社會，如果沒有台積電創立獨立晶圓代工模式，也不會有這麼多的晶元設計公百花齊放，那創新只能靠大公司，然觀察，中小型的晶元設計公司才是驅動產業創新的真正動力。

張忠謀指出，上述十大創新技術或商業模式是發生在 1985 以前，至於 1985 年以後，暫時沒有看到能夠與上述 10 個創新相提並論的，不過，有五個趨勢值得密切注意。

這五大趨勢分別為大陸半導體的崛起、2.5/3D封裝技術、EUV 光刻機、人工智慧/機器學習、新材料如 C-tube/Graphene 等，或許可以等到十年後再來檢視，這五大趨勢對於半導體產業的影響是否足以改變產業風貌，甚至是人類的整個生產生活。