在解析完美國半導體產業技術地圖的緣起、沿革與效益之後,我們來談談產業技術地圖的內涵。
一般而言產業技術地圖的內涵包括以下的項目:
1. 產業技術地圖的使命(mission)
產業的業者之所以願意坐下來共同製作產業技術地圖,往往有其目的;這個目的我們可以稱之為製作產業技術地圖的使命(mission),當然我們也可以將這個追求的mission翻譯成任務或者目標;但mission的本質往往聚焦於該國該產業的競爭力,例如:1987年美國半導體製造產業的領導地位正在快速的落後於日本,因此舉全產業之力推動半導體產業技術地圖的製作工作,統一整個產業的發展路徑,並藉以促進產官學研的合作,重拾半導體製造產業霸主的地位。
同樣的,世界的其他國家也為提升該國產業的競爭力而進行產業技術地圖,這部分我們留到之後的文章詳述;但必須提醒的是,這些國家與美國製作產業技術地圖的「使命」要小一點,因為這些國家的產業很多不是處於世界該產業的「龍頭」地位,未來可能也沒有機會成為產業的龍頭;因此,在進行產業技術地圖之前,需針對該國該產業的國際競爭力進行分析,選擇一條可行的產業策略,再進行產業技術地圖的製作工作。
這邊有一點需要特別說明的,不論是企業的產品發展地圖、技術發展地圖或是產業技術地圖都應該落在企業發展策略或產業發展策略之後進行的,他們間有從屬關係,也就是策略先、技術(發展)地圖後,次序不可顛倒;在有了策略之後,技術地圖才能聚焦,否則難以進行後續的技術地圖的工作;例如早期我們推動臺灣成為亞太的飛機維修中心,即經過多方面慎密的分析,包括(但不限於):市場規模、市場供需變化、技術競爭力、成本優勢、就業機會、投資效益…等等,才立項推動的。
2. 定義廣泛的產品或服務
產業存在的價值與企業存在的價值在意義上是一致的,為提供該領域的產品或服務,因此產業技術地圖的內涵應包括該產業所提供的產品或服務;但由於產業技術地圖係專注於市場競爭前的技術規劃與合作促進,因此產品與服務的描繪僅限於產品或服務屬性(attributes)的性能水準(performance levels),而不是針對某一個特定的產品;例如半導體技術地圖定義各年期的DRAM與微處理器的半線寬、閘極長度的技術目標值;又如輔助駕駛分為五個等級,每個等級的屬性、性能水準為何?需要定義清楚,但不涉及特定公司的產品;又如AI PC的屬性、功能、與性能水準在技術地圖中也需要定義清楚,同樣的不涉及特定公司的產品。
3. 定義達成未來產品或服務屬性性能的促成技術(enabling technologies)
所謂促成技術的意義係指連結現況與未來,並促使產業未來遠景達成的技術;促成技術包括現有成熟的技術、開發中的技術、以及新需要的技術。然此處所指的技術為技術的功能,而非指達成功能的技術;以半導體技術地圖為例,此處所指的技術係指需達成目標年DRAM、微處理器的半線寬、閘極長度的促成技術,包括:光刻(lithography)、熔爐(furnace)、注入(implant)、電漿蝕刻(plasma etch)、以及沈積設備(deposition equipment)等關鍵加工技術;至於怎麼達成,就留給業者自行研究;又如電動車的促成技術一定是與電池相關的技術與性能,例如(但不限於):充放電速度(電流)、容量密度、老化速度、耐候度、防爆防火性能…等等;輔助駕駛的促成技術一定包括(但不限於):環境感知、環境變異解析、運作速度、總反應速度、…等等。
4. 提出滿足新功能需求的技術方案,並分析其可行性
也就是分析達成新功能需求的可行技術項目為何?再以半導體地圖為例,為達成2007年的技術目標,當時(1997年)光刻(lithography)對150奈米以下可用於的技術並不確定,故提出並分析各種可能的技術解決方案與技術挑戰,如圖一所示,包括已使用的深紫外線(Deep Ultraviolet, DUV)技術,新考慮的超紫外線(Extreme Ultraviolet, EUV)、電子束(E-Beam)、離子束(Ion-Beam)、近X光(Proximity X-ray)等技術。
圖一、半導體製程技術平版印刷(lithography)的技術發展構想圖
事實上,像美國半導體產業技術地圖那樣將未來可能的技術提出來探討的產業技術地圖並不多見;比較常見的作法是將這部分留給業者自行探究可能與可行的技術方案,並鼓勵產學合作,一同向政府提出計畫,申請補助;期能藉由自由競爭的方式,促進創新。
那為什麼美國半導體產業技術地圖要深入探討未來可能的技術呢?甚至還分析將面臨的技術挑戰呢?
其主要的原因為,當時美國製作半導體產業技術地圖的目的是打敗日本,奪回失去的半導體霸主地位;因此藉由產官學研專家的共同討論,以加速產業技術的發展、降低研發探索的成本與縮短摸索的時間、凝聚共識,期待業者共同往同一個方向努力,其假想敵不是美國半導體的同業,而是日本;因此,美國半導體產業技術地圖才會「更進一步」的針對可能的技術方案進行分析,並點出技術的挑戰與瓶頸;最新的(2022年)IRDS(INTERNATIONAL ROADMAP FOR DEVICES AND SYSTEMS™)光刻技術地圖可參考IEEE IRDS網站,其中將未來逐年邏輯電路潛在的光刻技術解決方案整理成綜整表(如圖二所示),並探討未來的技術挑戰,有興趣的讀者可以點進去看看(要成為IEEE IRDS的會員才能看,但登陸會員免費)。
資料來源:https://irds.ieee.org/editions/2022/irds%E2%84%A2-2022-lithography
圖二、未來邏輯電路的潛在光刻技術解決方案
如產業技術地圖的濫觴—美國半導體產業技術地圖中所述:「由於技術地圖的製作,使得半導體產業的研發週期由原來的三年縮短為兩年,也就是每三年可節省一年的研發費用,共計210億美元的研發費用…。」由此可知,技術地圖的製作過程中分析可能技術方案,並點出技術的挑戰與瓶頸其效益是宏大的。
只是一般製作產業技術地圖的參與者相互之間是競爭關係而非夥伴關係,相互間不會推心置腹的將未來技術的方案拿出來分享;美國半導體產業技術地圖是特例,因為他們有共同的敵人。
5. 研提合作研究計畫,以順利開發出所需的技術
技術地圖製作的主要目的之一為促進各單位間研究計畫的合作,政府也樂見產、學、研等單位間的整合,共同提出具未來性的研發計畫;因此此一部分為技術地圖的重點,若技術地圖未促進產學研間提出長期性與整合性的研發計畫,則製作技術地圖的活動不能算是完成。
6. 產業技術地圖報告
綜整以上成果、描繪由技術開發到市場應用的完整地圖(roadmap)、律訂各方的角色、未來人力資源需求(包括研發人力與產業從業人員)、政府與非政府的產業發展障礙、以及其他共同課題等等,完成產業技術地圖的報告。
結語
產業技術地圖亦如企業技術地圖一樣,針對不同的目的、情境、時間軸幅、參與者、甚至資源的充裕與否而呈現不同的面貌,而非有統一的形貌;因此,本文所提的產業技術地圖的內涵亦可依需要增減之,不可一成不變。
參考資料
INTERNATIONAL ROADMAP FOR DEVICES AND SYSTEMS™ 2022 EDITION LITHOGRAPHY, IRDS, IEEE, 2022, https://irds.ieee.org/editions/2022/irds%E2%84%A2-2022-lithography