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台湾发展SIP产业行不行?
从有形到无形──

【作者: 鄭妤君】2003年06月05日 星期四

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随着IC设计走向SoC的趋势,单一IC内部的电晶体密度愈大、内部线路布局与功能愈趋复杂,不但IC设计的困难度越来越高,设计所需的时程也越来越长;对于IC工程师者来说,若能在设计新IC时,选择已经存在的、适合的SIP重新组合使用(Reuse),将是节省大量时间、减低风险且符合经济效益的最佳设计策略,而这也是SIP(Silicon Intellectual Property;矽智财)与SIP相关产业的重要性日益显著的主要原因之一。


究竟对于台湾IC设计业者来说,SIP具备高度发展潜力的原因何在?目前国内相关业者投入SIP产业的现况,以及目前台湾SIP在技术与环境上仍待解决的困境有哪些?台湾IC设计业者若希望由硬体IC的设计生产转型为SIP设计,到底行不行?


SIP为IC设计发展之趋势所在。

SIP日益受到全球IC产业界的重视已是不争的事实,而全球SIP市场亦因为IC设计业者之间SIP交易的逐渐热络与专业SIP供应商(如ARM、MIPS等)的出现,而呈现一片荣景;根据市调机构Dataquest的统计分析,1999年至2005年之间,全球SIP市场年复合成长率达24%,并可望在2004年达到21亿5500万美元的产值,如(图一)。SIP市场庞大的商机与成长潜力,或许可说是吸引相关业者投入的一大诱因,但除此之外,IC设计业者可选择SIP作为未来发展方向的原因何在?一个极为简单而明确的答案是:SIP是IC设计发展的趋势所在。


《图一 2001~2005全球SIP市场产值与成长率》
《图一 2001~2005全球SIP市场产值与成长率》数据源:Dataquest(2002/07)、工研院经资中心(2003/03)

知识经济时代下的IC产业──专业分工

为什么SIP是IC设计发展的必然趋势?大多数人一定听说过「知识经济」这个名词,该名词的由来是联合国「经济合作开发组织」(OECD)在1996年所发表的一份「知识经济报告」,报告中指出认为全球经济型态将因为「以知识为基础的经济(Knowledge-based economy)」而产生重大变革;根据OECD的定义,「知识经济」是指以知识资源的拥有、配置、产生和使用为关键生产因素的经济型态,其中的「知识」又以科学技术、管理和行为科学为最重要的部分。在过去的工业经济时代,产业的核心要素为资本、有形资产(如设备)和劳动力,但在知识经济的时代,产业成长的关键动力则在于科学技术的创新,无论是任何一种产业,未来在市场中竞争的利器不再是有形的(tangible)雄厚资本、先进设备厂房或是数量庞大的员工,而是公司内部所具备或可创造的无形(intangible)智慧财产权。


而全球迅速发展的高科技产业,即是知识经济时代产业的典型范例,半导体、IC产业亦为其中之一环;对于知识经济时代下的全球IC业者来说,若要永续成长,对于技术创新研发的投资远比设备投资来得更为重要,再加上由于产品上市周期缩短、生产自动化使产品价格竞争激烈等因素,IC业者所面临的经营压力与风险相对提高,这也是IC产业由过去半导体整合制造大厂(IDM)独霸的模式,逐渐走向IC制造上、中、下游专业分工趋势的主要原因。


知识经济下的IC设计产业──从有形到无形

无晶圆厂(Fabless)的专业IC设计公司,即是IC产业界为分散风险而发展出的产业分工型态之一,IC设计业者没有自己的IC生产部门,仅从事IC生产前段的设计部分,IC的制造、封装测试等中后段流程,则交由其他的专业晶圆代工与半导体封测业者完成。以上的每一种分工几乎都具备了知识经济时代产业的特性,皆是以其专业技术做为产业核心价值所在,因此包括IC设计业在内的所有IC产业,创新研发的能力与其内部智慧财产权的累积,即成为竞争力的主要来源。


而创新研发的能力与智慧财产权的建立累积,对于IC设计业者尤其重要;IC设计原就是无形创意的展现,但因为到最后还是有实体IC的产出,往往让人忽略了其本质所在。无形的SIP是组成IC的功能区块,可以说是实体IC的原形,当IC设计产业进入再下一波的专业分工趋势时,SIP设计势必将是另外被独立出来的产业型态,也是IC设计业者未来思索转型、近一步提升竞争力时,不可避免的方向之一。


与ASIC(特殊应用IC)、SoC相较,过去的IC在功能与设计上明显地单纯许多,设计者也容易突破在技术上可能遇到的瓶颈,在这种情况之下,IC设计业者若不能升级至高阶技术,或是增加自身的特殊性与附加价值,就很可能在市场中被为数众多的同业取代而遭淘汰。对中小型IC设计业者为数众多、且计划以IC设计产业为国家永续发展主力的台湾来说,这样的忧虑尤其是必须被审慎思考的课题。


台湾发展SIP具体计画与环境优势

矽导计画勾勒台湾SIP未来愿景

为了促进台湾IC产业的永续发展与国际竞争力的提升,我国目前正积极推动的「国家矽导计画」中的「前瞻智财开发计画」,即是希望培养国内相关业者或研究单位开发自有SIP的能力,并仿效国外SIP专业供应商如ARM、MIPS等的成功模式,扶植国内SIP相关产业的发展,借此进一步达到建构台湾成全球SoC设计中心的最终目标。


在矽导计画的说明书中将矽智财分为三大类,包括(1)核心智财:(包含内嵌式处理器,如DSP、MCU等、记忆体(Memory)、锁相回路(PLL )、类比/数位转换器(DAC、ADC)、介面电路(peripheral)等等,市场需求量大且发展潜力大的SIP。(2)系统层级智财(System-Level SIP):以无线通讯、宽频网路、数位电视等系统平台之需求为主要考量而设计的SIP。(3)即时作业系统(RTOS)和应用软体(AP):包含晶片内嵌式作业系统软体、开发晶片所需之软体环境、信号处理程式与编译器等软体类的SIP。前瞻智财开发计画,即是希望针对以上三大类的SIP发展自有技术,藉由逐年增加我国SIP专利的产出,建立台湾在全球SIP的重要性。


除了「前瞻智财开发计画」对于自有SIP技术的开发的相关规划,矽导计画亦藉由「多元化人才培育」、「前瞻平台开发」等计画提供SIP设计所需人力与工具的支援,以及「新兴产业技术开发计画」中的「设计平台服务产业技术开发计画」与「智财汇集服务产业技术开发计画」(即IP Mall),企图藉由SIP相关配套产业的建构,让我国未来SIP产业能拥有更加完善的发展环境。


IP标准制定联盟架构台湾SIP健全交易环境

无论是国内或国外,SIP相关业者尽管积极发展SIP相关技术,希望掌握开发所谓“明星级”的能力,但SIP在交易与流通上,仍因缺乏一共同的验证标准与买卖规则而充满风险障碍。对买方来说,所购买的SIP必须是可使用的、且各种不同的SIP间也必须可以整合;对卖方来说,卖出的SIP价格是不是合理、智慧财产权是不是能更得到充分保障,也是必须考量的问题;而这都必须靠一套完善SIP验证标准与市场规范的建立,才能让全球SIP产业的发展更加顺利。


在国外,目前有欧、美等地的VSIA(Virtual Socket Interface Alliance)、VCX(Virtual Component Exchange)、Si2(Silicon Integration Initiative)以及日、韩的IPTC(Intellectual Property Trading Center)、SIPAC(System Integration & Intellectual Property Authoring)等组织,进行SIP(或称Virtual Component-虚拟元件)的开放性介面标准(open interface standards)建立、SIP交易规则建立与SIP技术支援等工作;台湾除在2000年1月成立SIP推动联盟(2001年更名为SoC推动联盟),结合国内SIP相关产业与学术单位的资源并进行交流之外,亦在2003年4月8日,由工研院系统晶片技术中心(STC)主导、邀集国内多家IC产业代表成立了「IP Qualification标准制定联盟」,希望能透过各界力量的集结,尽速完成我国SIP相关标准与规范的订定。


「IP Qualification标准制定联盟」(以下简称IP联盟)除由STC、国家晶片系统设计中心与中山科学研究院以法人研究单位的身分参与外,其他成员包括了台积电、联电、创意、智原、源捷、联发科、威盛、瑞昱、凌阳、矽统、明导、思源等十二家业者,涵盖晶圆代工、Fabless IC设计、EDA、设计服务(Design Service)与IP Mall等领域。该联盟首届主任委员,源捷科技总经理魏益盛表示,SIP是实现SoC的关键,但因为国内SIP交易市场的相关机制尚未健全,目前一般拥有SIP的业者很少愿意把SIP拿出来交易,因此建立一套可供业界共同使用的SIP验证标准可说是刻不容缓,这也是IP联盟成立的主要动机与目标。


以立法院等级的严谨程序进行标准草案审查

魏益盛指出,目前IP联盟的运作方式,是由STC参考国外SIP的相关范例与考量国内SIP的实际情况,来负责SIP标准草案的研拟,先将所有的SIP标准大致分为三个等级( M1-必备标准、M2-理论上必备但可提出说明,与R-建议具备),再依据不同种类SIP制定标准的细节,而联盟十五个基本会员则是以类似立法院各委员会法案审查的程序,依照时间进度密集聚会针对标准草案内容进行讨论与表决;魏益盛表示,IP联盟目前已经完成三分之一的草案内容,预计在8月以召开公听会的方式公布初版的完整SIP标准草案,并借此广纳各方意见进行内容的修改与调整,希望能完成一个让SIP相关业界都可接受的共同标准。


魏益盛强调,IP联盟将来所公布的SIP标准将是完全免费提供给SIP相关业者参考使用;而一旦联盟的努力能取得业界的共识与信任,魏益盛表示,在SIP标准的建立工作完成之后,IP联盟不排除进一步投入SIP认证、SIP交易仲裁甚至SIP交易履约保证等工作,为台湾地区建立更完善的SIP交易环境与机制,并能做为全球SIP市场中的良好范例。


发展SIP产业──台湾到底行不行?

综合以上的报导,台湾有完整的半导体产业链、有政府专门的辅导政策支持,亦有由产学各界组成的IP联盟进行SIP交易环境与机制的建构,在这样的优势条件之下,台湾发展SIP产业的成功机会到底有多大?国内IC设计业者若希望能转型SIP业者,到底行不行?


关键技术的掌握与智慧财产权的保障仍是问题

目前成功SIP业者的典范,仍在掌握了明星级SIP的ARM、MIPS、ARC等国外业者,对于台湾业者来说,想要在全球SIP市场崭露头角、出奇制胜,对于关键技术的掌握是发展SIP产业的一大前提。瞄准具备140亿美元实力的全球MCU(为控制器)市场,在四月推出MCU内嵌式非挥发性记忆体SIP产品“Neobit”的力旺电子,即是一个可参考的的业者范例。力旺电子市场行销处副总经理张勇毅表示,该公司的这项SIP产品客户群锁定在晶圆厂、IDM业者、IC设计业者与设计服务业者四大领域,目前已经开始合作的客户包括新加坡特许与日本三菱;而力旺之所以将SIP做为公司的主力产品线之一,除了因为应用在MCU领域的“Neobit”属于应用广泛、商机庞大的关键SIP,有信心可在市场获利之外,另外一个很重要的原因是该SIP产品的属性为「Hard SIP」,在智慧财产权上较容易受到保障。


SIP依设计流程又可区分为Soft、Hard与Firm三大类,其中Soft SIP为经过初级功能验证,但尚未经过模拟、合成等程序的SIP;Firm SIP为Soft SIP经过初步平面规划与合成后,在逻辑闸层次的线路图;而Hard SIP为经过完整晶圆制程验证过的SIP。力旺嵌入式记忆体设计服务处经理沈士杰表示,就因为该公司的“Neobit”是与必须与晶圆厂特定制程结合的Hard SIP,要“拷贝”相关技术比较困难,对于公司来说在智慧财产权方面所负担的风险比较小,因此是可以较放心投入经营的产品线;但是对于像中国大陆一般,对于智慧财产权保护观念较为薄弱的地区市场之客户开发,力旺还是会有所顾忌,万一产品卖出没多久,就有业者推出类似的“XXbit”,对公司来说将是重大损失,而张勇毅与沈士杰一致认为,这样的情况应是台湾发展SIP产业必须面临的最大课题。


张勇毅亦指出,除了智慧财产权的保障是一大问题,台湾SIP相关开发业者若不能掌握关键技术,在获利与公司营运上就会有困难,而这对没有晶圆厂支持、没有雄厚资本的中小型业者来说尤其是必须考量的关键课题;张勇毅认为,台湾的确有优良的条件可以发展SIP相关产业,但看来恐有一段很长的路要走。


与国外业者的交流与合作仍需加强

此外,与国外SIP相关业者的相互交流与经验学习,对国内有意在SIP领域有所发展的业者来说亦非常重要;名列全球十大IC设计公司排行榜的Xilinx,因其可程式化逻辑元件(PLD)产品的特性,与SIP相关产业的接触极为频繁,也具备自行开发SIP的能力。Xilinx亚太区软体暨智产(Software & IP)行销经理邹志雄表示,拥有内容丰富的SIP资料库,对于可程式化逻辑业者来说是提高竞争力的必备条件,Xilinx目前的SIP资料库有一百八十多个来自外部供应者的SIP,内部自行开发的SIP则有八十多个,这些SIP都经过Xilinx严格的品质审核与验证流程,亦与SIP供应者签定正式授权契约,以确保客户在使用这些SIP时没有整合上的问题与智财权的争议。


邹志雄指出,目前亚太地区的SIP交易市场最大的问题所在,除了许多国家对智慧财产权保护的观念不够、让SIP供应者却步外,SIP授权费用缺乏一套共通标准,也让SIP交易容易产生争议或纠纷。邹志雄表示,台湾虽是亚太地区IC设计产业发展蓬勃的市场,但目前Xilinx主要的SIP伙伴仍以欧美等地业者为主,与台湾地区SIP供应业者的合作机会并不多,但Xilinx亦非常愿意与台湾地区的SIP相关业者相互交流,尤其目前台湾已经开始进行SIP标准的建立工作,相信在环境机制的完整建构之后,台湾SIP市场可有进一步发展。而对于IC设计业者是否能转型为纯SIP业者的问题,邹志雄则表示,这对于中小型业者来说恐怕有营运上的困难,尤其SIP市场的竞争亦十分激烈,一旦SIP陷入价格战,中小型SIP业者就很难生存。


结语

台湾地区近几年来在半导体产业方面的丰富发展经验与成就,造就了极佳的IC设计产业发展环境,国内中小型的IC设计业者如雨后春笋般数量不断成长,产值亦呈现逐年成长的趋势;但对于国内的IC设计业者来说,若要在全球市场中保持优势,势必要思索产业升级转型的相关课题、创造IC设计的附加价值,才能在激烈的竞争中生存并永续成长,而具备高度发展潜力的SIP相关产业,正是国内IC设计业者可掌握的一大契机。


但依目前情势看来,台湾IC设计业者要往SIP产业的方向发展,仍有一段需​​要努力的空间──除了国内SIP产业环境仍在建构中,IC设计业者是否能将眼光放远、将SIP视为可投入的领域,也是问题所在;而这一切都需要政府与相关业界、学界的共同努力。


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