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台積電和台灣在半導體製造的數位轉型上領先的關鍵原因

台灣的經濟成功與其在半導體領域的領導地位息息相關


作者: Jerry Huang, Profet AI Co-founder & CEO 原文刊於 Industrial Automation Asia (IAA) 2023 九月號


Semiconductor industry in Taiwan utilizes AI to fundamentally upgrade

台灣的經濟發展高度依賴半導體產業,該產業大約佔了國內生產總值的 15%。在全球半導體製造業中,台灣扮演著領導角色,製造了超過全球 60% 的半導體,其中最先進的部分更是超過 90%。


台灣在半導體創新的全球領導地位反映在其工業政策上,近年來,該政策主要強調該領域的數位轉型。不僅公共部門致力於創新,私營產業也積極合作,促進跨產業夥伴關係,推動整個行業的進步。在 ODM/合約製造模式的壓力下,台灣半導體產業被迫提早接受數位化,以更高效和有效地與更多客戶合作。台灣製造商提早擁抱數位轉型,以「標準化」和「均等化」流程和配方。


台灣積體電路製造公司(TSMC)是這方面的一個極佳例證,作為全球半導體製造業的領導者。TSMC 利用近期驚人的利潤,持續投資於先進流程和技術,建立的標準影響著整個島嶼。


本文深入探討了工業政策和跨產業合作在培育台灣在半導體製造數位轉型領域領先地位的角色,以及私營部門的成功實踐,特別是將 TSMC 作為主要案例研究。


工業政策4.0:保持製造業競爭力


產業政策長期以來一直是台灣半導體製造發展的基石。這是由工業技術研究院(ITRI)所領導的,該機構成立於 1973 年,目的是為了促進技術進步和經濟成長。工研院在台灣半導體產業的發展中扮演了關鍵角色,特別是在台灣積體電路製造公司(TSMC)的成長過程中。


除了工研院之外,還有一整個協助半導體創新的網絡:

 

NARL

國家應用研究實驗室(NARLabs)是一個政府資助的研究機構,為半導體產業提供研發服務。NARLabs 與台積電合作推出了台積電 N16 ADFP(學術設計培育套件),這是世界上首個能與產業中的 FinFET 技術連接的虛擬晶片設計教育培訓套件。該培訓套件可以提升台灣高階晶片設計人才培訓的品質。


HTFA

台灣半導體設備暨材料產業協會(SEMI Taiwan)的協助下,2017 年成立了台灣高科技設施協會,目的是加強製造商之間的合作,從而提升台灣高科技工廠設施與設備的技術水準。該協會從最初的 45 個成員增長至現在的 129 個,其成員來自學術界、智庫及台積電、華邦電、聯電、友達等行業領導者。


自 2021 年起,該組織舉辦了「高科技設施的數位轉型」論壇,分享跨行業最佳實踐和知識,讓半導體製造商可以利用 AI 和大數據等技術提高效率、價值和創新。


與 400 家合作夥伴共舞:台灣模式為何提早數位化


最近在天下雜誌主辦的半導體論壇上,台積電創辦人張忠謀被問及其公司相較於美國競爭對手英特爾的優勢時,他的回答很簡單:「台積電學會了與 400 個夥伴共舞。英特爾一直都是獨自舞蹈。」這種優勢的原因是台積電作為一家純晶圓代工廠,為數百家不同客戶提供合約製造服務。相反,英特爾選擇了無晶圓廠模式,這意味著他們必須自行處理一切。為了保持競爭力並繼續贏得業務,台積電需要追求效率,並保持高水準的標準化和流程均等化。


這種合約製造模式是台灣的特色,並且需要積極的流程標準化以滿足客戶需求。為實現這一點,台灣的 IC 廠商早期就擁抱了數位化。他們在競爭對手之前開始了數位轉型,並開發了自己的最佳實踐,以滿足客戶的要求。


培養下一代舞伴


數十年來,台灣致力於培養傑出的半導體工程人才,為在地製造商在數位轉型的過程中提供了關鍵優勢。半導體產業一直以來都被視為最頂尖的職業之一,吸引著島上最優秀的人才。


為了能迅速適應與眾多客戶及大量數據的工作,台灣的半導體人才受訓於數位化方面的卓越表現,使他們能迅速「與 400 個夥伴共舞」。


台積電,台灣模式模範生


台積電是「台灣模式」的「最佳模範生」,無疑位於半導體創新和數位轉型的頂峰。一潮浪起,全台灣的整個產業都因跟隨行業領袖而受益。其中,台積電專注於五大轉型方向:智慧製造、數位供應鏈管理、高性能混合雲計算和服務、工作場所現代化以及團隊協作。


台積電數位轉型的核心之一,在於其對組織重組與流程變革的專注。公司建立了一個流動的組織,員工在每個層級都可以直接聯繫其他單位的任何層級,改變只能根據組織層級向上或向下傳遞的傳輸方式。


台積電還在開發智慧管理技術,以提高決策速度。台積電的數位決策平台類似於金融市場的交易方式,將決策排序並在集中市場交易平台上進行自動匹配,如同股票交易一般。此外,透過引入人工智慧、大數據分析及高性能計算等先進技術,台積電成功將現有製造系統升級至更智能、更精準的水平。


台積電數位轉型的另一個關鍵方面是其於 2008 年推出的開放創新平台(OIP)。OIP 構築了一個全面的生態系統,透過提供超過 40000 個 IP 標題、超過 38000 個技術文件,以及超過 2600 個涵蓋 0.5 微米至 3 奈米技術範疇的製程設計套件,為全球矽創新注入活力。台積電與其合作夥伴合作,通過早期和深入的合作,解決先進技術節點的設計挑戰。OIP 聯盟包括 16 個 EDA 合作夥伴、6 個雲合作夥伴、37 個 IP 合作夥伴、21 個設計中心聯盟(DCA)合作夥伴和 8 個價值鏈聚合器(VCA)合作夥伴。

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