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第壹章  緒論

  從1904年Fleming發明二極真空管之後，半導體便影響著人類百年來的生活。舉凡日常使用的電腦、伺服器、有線/無線寬頻網路傳輸系統、手持式通訊產品、視訊轉換盒（STB）以及數
位相機（DSC）消費性電子商品，甚至於航太汽車、人造衛星，皆為半導體的領域。從過去、
今時至未來，半導體毫無疑問地將更深刻地融入人們的生活。
  如何創新研發、減少成本、縮短上市時程一直是半導體業追求的方向。在未來的十年半導體
若繼續應驗著莫爾定律（Moore’s Law），將面臨三個關鍵因素：元件的微縮、銅與低介電材
料的應用以及十二吋（300nm）晶圓的採用。在Globalpress所舉辦的科技高峰會「2004 Electronics Summit」中， 90nm製程、IP、SoC/SiP、ASIC、FPGA與晶圓代工為會中探討的主
要議題。各家廠商莫不贊同「數位消費性電子」（Digital Consumer,DC）成為產業復甦的主要
動力，DC產品追求小尺寸、低耗電、多功能、低成本，更短的設計時程，如何達成此目標是
目前業界所面臨的最大挑戰。與會的領導廠商包括UMC、IBM、Chartered、TI，表明開始投資
65nm的技術，45nm製程計畫也排上了時程。Intel明確說明在90nm製程的晶片為每月10,000
片。
  系統晶片(System-on-Chip)技術乃是當今電子工業中最重要且受人注目的關鍵技術。當今的
IC工廠已能輕易地把數百萬閘的電晶體整合到單晶片，由於製造技術的精進，成本不斷降低，
使得產品能以適當的價格，不斷推陳出新，在二十一世紀，系統晶片已是通訊、電腦、消費電
子產品之關鍵零組件。隨著製程技術快速發展，相同面積晶片可置入更多電晶體，因此以往需
要多個晶片方能達成的系統與功能，現已能被整合在單一晶片中，系統單晶片(SoC)便隨著晶
片整合的需求與製程技術的進步而成為整體半導體的共同發展趨勢。SoC設計興起的主要原
因，為縮短產品出貨的上市時間(Time to Market)、節省晶片作業時的電源消耗、並提高晶片
製造的成本效益，同時配合晶圓製程上的進步，提昇整體IC設計工作的生產力，也促成輕薄短
小的應用產品問世，滿足終端應用產品市場的消費者需求。
   SoC的晶片設計概念由來已久，採用SoC的主要目的，在於達成系統產品輕薄短小、省電、
散熱佳、品質高等優點，產品的應用以通訊產品為該領域最大量的應用，其次鑑於DVD、數位
相機、MP3、電玩等需求的倍增，因此預估消費性市場可望帶動SoC的需求。隨著製程技術持
續往90奈米以下縮小，IC設計公司可將整個系統的功能整合在單一個矽晶片上，SoC設計已經
為智慧型商品創造出一個全新的市場--例如現今日益普遍的第三代行動通訊手機，其尺寸逐
漸縮小而其功能卻日益增加。
  然而，這些新產品與用來驅動它們的系統單晶片也因此面臨了許多新的挑戰。設計公司在維
持（或甚至縮小）整體產品外型的同時，又需整合新功能，使得晶片設計的複雜性大大增加。
在這同時，這些產品也必須維持合理的電源消耗且將功能提升至所需的標準。為解決這些新挑
戰帶來的上市時程與成本問題，先進系統單晶片設計是否能達成一次生產成功，其重要性與日
俱增。

第貳章  系統單晶片之技術與產業

第一節 系統單晶片（SoC）簡介
        （一）SoC之定義
                根據VSIA（Virtual Socket Interface Alliance）對單晶片的定義為「高度整合
              的晶片」，Dataquest則定義其為「系統級整合（System Level Integration，
              SLI）的晶片，具有10萬個gate，且至少具備一個可編輯程式的核心，並含有
              內建在晶片上的記憶體(On-chip-memory)」。
        （二）SoC基本架構
                        SoC即是將一個終端產品（或稱系統）的主要功能整合進單一晶片，此單晶
              片因此可被視為足以包含一個完整功能的系統，我們便可稱此種晶片為SoC。
              SoC之基本架構如下：
                      1.嵌入式運算引擎：可能是微處理器（MPU）、數位訊號處理器（DSP）、圖
                形處理器或是MPEG，其為SoC資料處理及運算之核心。
                      2.嵌入式記憶體（Embedded Memory）：可能是隨機存取記憶體（RAM）、
                唯讀記憶體（ROM）或是快閃記憶體（Flash）等。
                      3.控制邏輯電路（Control Logic Circuit）。
                      4.匯流排介面（Bus Interface）：提供與外部記憶體及實體世界之聯繫溝通管
                 道，如PCI匯流排、AGP繪圖匯流排、USB、IEEE1394等。
                      5.嵌入式軟體（Embedded Software）：作為系統控制與功能設定之用，如
                      RTOS、Middleware、Firmware等。
                      6.以上所有的電路與元件均透過一個整合架構（IntegrationArchitecture）或是
                匯流排連接。
                另一種比較嚴格的SoC定義，除了要符合上述條件外，還必須滿足以下條
              件：
                      1.採用先進的製程技術（0.25um以下）。
                      2.必須能夠支援不同的工作電壓，使內部各類元件電路都能夠運作。
                      3.嵌入式記憶體容量1MB 以上。
                      4.必須使用Reusable IP。
                      5.具備可規格化（Configurability）或是可程式化Programmability）之功能。
                      6.具備實體世界介面（Real World Interface）。
                目前大家所探討的SoC，基本上都是以採用這種定義比較嚴格的SoC為主要
              探討對象。
第二節 SoC設計技術
          系統單晶片有三個特點（6）：
        （一）晶片複雜性高，動輒超過百萬閘級。
        （二）內含數個IP。
        （三）使用數位/類比混合電路，部分系統單晶片甚至有射頻電路。
          使用IP成為發展系統單晶片不得不然的趨勢，藉由平台 (Platform)來開發系統單晶
        片，成為增強介面設計程序的有效方案，用以突破晶片驗證中最具挑戰性的IP整合問
        題。SoC設計技術涵蓋的項目包括與設計生產力有關的新開發SoC的設計週期與設計
        工程師的年生產邏輯電晶體數；與功率消耗有關的動態與靜態功率降低能力；以及與
        DFT有關之BIST佔測試涵蓋率的比重。
第三節 嵌入式系統
          嵌入式系統的特色之一是不需要很多外接的零配件，能在小面積元件上完成特定功
        能，具有穩定、小尺寸等特點。嵌入式系統最初是為了工業電腦而設計，在資訊產品
        普及與數位家電興起後，嵌入式系統已逐漸普及，從資訊家電、網路產品，到可攜式
        裝置。
          過去嵌入式系統較難普及的原因，是積體電路集成度和製程水平尚無法突破。但是
        現已經可以產出大量低成本的微型矽元件，並以此為基礎發展出了許多可編程邏輯和
        微處理／控制器，這些元件可以用軟體技術來實現或更改硬體功能，搭配特定的作業
        系統或用戶介面，可以實現許多新型態應用，如PDA、STB、上網機等，基於這些元
        件的設計稱為嵌入式系統設計。這些設計得益於半導體製程的進展、硬體平台性能的
        提升、複雜演算法的實現，以及更多先進的電子自動化設計工具。可以說，嵌入式系
        統讓EDA工具獲得了更大的發展，各種針對嵌入式應用的工具如編譯、佈局佈線、合
        成、模擬、測試、驗證、編程等工具不斷在自動化與智慧化方面獲得提升。
               另外，嵌入式系統也帶動了運用HDL(硬體描述語言)進行各種積體電路功能模塊的
        設計，延伸出了專用IP內核這個產業。IP內核採用HDL來描述其功能和架構，在經過
        驗證後，便成為不同功能的IP內核。目前IP產業正迅速成長，而為了加速設計，這些
        IP廠商也提出了‘可再使用’IP的設計觀念，為設計人員提供更多選擇。
          在軟體發展部份，為了配合嵌入式系統，業界已發展出多種嵌入式作業系統
        （Embedded Operation System）。這些即時作業系統的功能強大，儘管其內核比起
        PC作業系統來說非常小，但它能作為設計人員的開發平台，代表性的作品有微軟的
        Win CE、NT Embedded；Linux、Palm OS等。
第四節 系統單晶片開發平台
        （一）共通匯流排(Bus)為關鍵
                系統單晶片開發平台的業者提供完整的系統設計，包括微處理器、記憶體控
              制器以及一些週邊設備控制器。IC設計人員可在已定義好的匯流排(Bus)上插
              入或取下IP模組，平台業者所提供的平台就如同是虛擬的PCB一樣，讓IC設計
              人員將各個IP模組整合至一個系統單晶片上。此外由於系統單晶片既然具備系
              統功能，在系統級介面驗證時需同時考慮硬/軟體的協同模擬(HW/SW Co-
                     Simulation)。在軟體發展部份，為了配合系統單晶片，業界已發展出多種嵌入
              式作業系統（Embedded Operation System），目前大都搭配在手持系統或智
              慧家電上，這些即時作業系統(Real Time Operating System)代表性的作品有
              VxWorks、Win CE、Linux 、NT Embedded、Palm OS等。
        （二）SoC開發平台的優點
                     1.系統單晶片利用平台為基礎的設計方式其優點為：
                        1.1 Hard IP或Soft IP均可利用平台設計，實現IP Re-use以降低開發成本。
                        1.2當首次平台建構完成後，可大幅縮短下個產品的設計及驗證時間。
                        1.3設計團隊可分散在世界各地，整合設計人員可利用平台進行整合，減少
                   整合的困難度。
                        1.4設計資源可專注於自身的優勢核心，無須被介面整合問題所困擾。
                        1.5硬/軟體的協同模擬，及早進行軔體(Firmware)整合與除錯。
                     2.使用SoC開發平台的缺點為：
                        2.1由於在已定義的平台上開發，創新的構想將被限制。
                        2.2產品間差異性變小，應用軟體的開發變得更為重要。
                        2.3大規模設計公司開始將原本屬於週邊的晶片開發成IP模組，利用平台設
                   計逐漸把週邊IP加入其系統單晶片，壓縮小規模設計公司的市場，造成
                   大者愈大的現象。
                        2.4繁複的佈局作業當系統
                     單晶片設計者完成佈局前驗證後，佈局人員便根據設計人員提交的
                   Netlist、設計限制(Design Constraints)、平面圖(Floorplan)以及
                   Layout Library、Timing Library與晶圓製造廠提供的Technology File進行
                   佈局作業。
                        2.5設計服務因應而生
                     由於晶片的複雜度增高，使得在設計的各個階段均遭遇驗證與分析的
                   瓶頸，再加上若採用外部的IP，整合的難度將大幅提高，於是各式的設
                   計服務便因應而生。
                    3. SoC開發平台前段設計
                 前段的設計服務一般可分四類：
               第一類（IP Provider）：提供各種功能的IP，例如MCU Core、1-T SRAM、
                                     DSP等，並以RTL或GDSII型態呈現，這些外部IP讓
                                     設計公司不需投入資源到非專精領域，可以集中資
                                     源提升自身設計的效能與附加價值。
               第二類（EDA業者）：EDA業者根據其在設計工具上的專業地位，因應系統單
                                  晶片的需求不斷開發新的驗證與分析工具，提供設計公
                                  司任何設計階段的協助，以擴大其設計工具的市場佔有
                                  率。
               第三類：系統單晶片設計開發平台供應商，架構通用或客製化的系統單晶片
                       設計開發平台，提供IP整合的介面，讓設計公司勿須困擾於系統單
                       晶片中各種IP的通訊介面問題，讓外部IP模組可以很容易整合進系
                       統單晶片，實現IP Re-use的構想，使得系統單晶片的成本與風險可
                       以有效降低。
               第四類：設計服務公司，除提供IP外，還包括晶片從設計開發、試產到量產
                       之Turn-key服務，目前這類型的設計服務業者均與晶圓製造商有相
                       當密切的合作關係，所提供的製程多以其合作的晶圓製造商為主。

第三章  SoC產業發展現況

第一節  SoC製程發展現況
          全球IC產業朝著晶片整合的方向發展，無論是對系統廠商、設計業、製造業者與封
        測業的廠商而言，系統單晶片（System-on-a-chip, SoC）的技術都是其追求的目標。
        就市場面而言，系統單晶片市場擴張的相當迅速，根據Dataquest的估計1999-2006
            年的複合成長率為22%，遠高於全球半導體7~8%的成長速度，以致各界對其未來市
        場充滿無限憧憬。雖然目前系統單晶片發展最大的困難處在設計層面，但製程上已可
        預見即將面臨許多的瓶頸，例如射頻（Radio Frequency, RF）、混合訊號（Mixed
             Signal）等製程，在製程整合上也面臨許多難題，正由製造業界的領先大廠積極投入
        研發。
          目前電子系統產品以資訊應用為最大宗，以數位製程為主，約佔全球市場的四成以
        上。但SoC卻是以通訊與消費性應用為主，愈靠近個人使用者的介面，可以真實傳遞
        聲音與影像的類比技術就更加重要，射頻製程技術亦是在無線通訊中很重要的，目前
        最適合SoC應用的市場在可攜式的通訊產品，特別是手機市場。因此，手機中的重要
        元件射頻電路，即是各大廠積極研發整合進SoC製程的重點。
          嵌入式RF製程需同時提供良好的高頻特性、低功率耗損、低成本，較一般電路的整
        合更需考慮半導體的特性。目前有多種IC製程技術可用於製造無線通訊射頻元件，以
         GaAs製程在高頻特性上性能表現最好而有先天優勢，但價格過高且無法與矽製程整
        合是其缺點。至於SiGe技術，自1990年由IBM開發以來，其截止頻率與崩潰電壓過低
        等不適應用在射頻元件的缺點已大幅改善，對射頻元件在CMOS上的整合更是向前推
        進一大步。SiGe技術發展迅速，意法半導體(STMicroelectronics)已藉由SiGe技術來整
        合該公司既有的0.35微米BiCMOS製程IC，可達到降低成本、降低功率消耗與雜訊等
        優點；國內的TSMC與UMC皆已投入SiGe技術，TSMC由Conexant取得0.35微米SiGe技
        術的授權，並與Conexant共同研發0.18微米的製程技術。
          在邏輯元件與記憶體的整合上，DRAM需要高操作電壓以產生高電容，因此氧化層
        厚度要大，相反的，邏輯元件在氧化層厚度愈薄其性能表現會愈好。嵌入式DRAM製
        程可以是邏輯基底（Logic Based）或是DRAM基底（DRAM Based）。邏輯基底是以
        邏輯製程為基礎再加入DRAM製程，此種製程邏輯部分的性能表現較好，適用於速度
        要求較高的產品領域。DRAM基底製程則為了配合較複雜的邏輯線路佈局，需增加金
        屬層的層數，且邏輯部分的性能表現仍不足，因此適用於需要高密度記憶體但在邏輯
        性能要求不高的產品。
          在非揮發性記憶體（SRAM或Flash）與處理器整合時，在技術面與成本面都會出現
        很大的困難。例如在一般用的Embedded Flash MCU中，MCU的表現往往會被Flash的
        讀出速度所限制，這是因為Flash包含了能執行Rewrite功能的高電壓電晶體，為了保
        持其可靠度會有較長的邏輯閘即較厚的氧化層，因此讀出速度無法跟著製程的微縮而
        等比例提昇。
          由於IC設計的成果是深受最終產品應用市場的反應所影響的，因此，SoC的發展趨
        勢必然也是受到來自應用市場的導引。配合前面對SoC設計概念的描述以及以SoC為
        主軸的產業體系架構；我們可以知道促成SoC的發展的核心技術分別包含了設計方
        法SIP、製程整合、系統層次整合等四大類。
          這幾項核心能力的表現，影響著一個SoC最終表現與應用市場上使用該SoC產品的
        整體效能。IC設計業者對這幾項核心能力的掌握程度，將影響到所設計出的SoC最終
        的品質。
第二節 SoC設計理念與架構
        （一）SoC設計與典型的IC設計方式最大的不同，是在於典型的IC設計只需考量到單
              一IC所應具備的功能與規格，配合製程上的可行性，按照一般的設計流程來完
              成整個設計工作；相較於典型的IC設計流程，一個完整的SoC設計除了晶片規
              格的確定之外，還必須考慮到該晶片上的軟硬體各方面的設計需求，以及在該
              晶片上為執行不同功能所進行的電路佈局、整體晶片的電源消耗、散熱、設計
              完成所需時間等工作細節，且有關如何整合不同功能在單一晶片製程中可能遭
              遇的問題也應於設計階段加以考量；因此，整個IC設計工作所需考量的因素將
              遠較傳統以單一晶片執行單一功能的設計方法更加複雜。
                由於市場上對於IA、精簡型電腦(Thin Client)等各類應用產品對於簡單、便
              利等產品特性的強烈需求，而SIP(Silicon Intellectual Property) 供應業者與
                     EDA（Electronic Design Automation）軟體的興起，都為SoC的發展奠定重要
              的基礎。
        （二）SoC設計的廠商，除了針對該晶片本身特定功能的部分進行設計之外，往往會
              透過IP再利用(IP Reuse)，將自身的SIP或自IP供應商合法取得設計晶片所需的
              SIP加以整合，配合EDA工具的使用，縮短晶片開發時程，提高完成晶片設計
              效率(Time to Design)，經由與晶圓代工廠商在製程上的配合，減少晶片的上
              市時間 (Time to Market)所需的前置時間。
                從SoC設計流程的過程中，我們很清楚的知道SoC設計是一項高度整合的工
              作，設計者必須同時考慮到設計工具的使用(EDA業者、SIP供應商)、IC製造能
              力( Foundry 業者)、以及應用產品的市場需求(PC及周邊設備、消費性電子產
              品、IA.產品等等)，以便即時地設計出符合客戶需求的SoC。
第三節   SoC發展產業體系
          由於SoC設計對於SIP的大量需求，因此SoC的興起也帶動SIP的業務，連帶地促使
        目前若干IC設計業者紛紛將專業的IP供應視為業務範圍之一；以國內成立剛滿3
            年的創意電子為例，該公司自成立之初便將自己定位為一個專業的IC設計代工
            (Design Foundry) 業者，其經營模式係以專門協助客戶設計SoC並自行開發SIP，建立
        本身的IP元件庫(IP library)提供客戶選用，同時更透過加入TSMC Design Alliance
            Service，以確保所設計的IC晶片皆能符合實際的製程需求，並達到實際上線量產。
          整個發展趨勢反映出IC設計產業促成SoC設計的發展，雖然是來自產品應用面的推
        力，但也SoC設計本身帶動了SIP、EDA兩種支援性產業的發展，並對個別IC設計業者
        的分工與專業角色的轉變有所影響。
第四節   產業現況
        （一）全球IC產業朝著晶片整合的方向發展，無論是對系統廠商、設計業、製造業者
              與封測業的廠商而言，系統單晶片的技術都是其追求的目標。就市場面而言，
              系統單晶片市場擴張的相當迅速，根據Dataquest的統計1999-2006年的複合
              成長率為22%，遠高於全球半導體7~8%的成長速度，以致各界對其未
              來市場充滿無限憧憬。雖然目前系統單晶片發展最大的困難處在設計層面，但
              製程上已可預見即將面臨許多的瓶頸，例如射頻（Radio Frequency, RF）、混
              合訊號（Mixed Signal）等製程，在製程整合上也面臨許多難題，正由製造業
              界的領先大廠積極投入研發。
        （二）2000年以前，半導體產業持續呈現成長，2000年的成長率更高達33%以上，
              在SoC晶片方面1999年成長達63%，2000年也維持60%以上的成長。2001年
              以Dataquest的統計僅198億元，SoC的佔有率為全球半導體產值的12.9%；然
              Dataquest也預估，SoC產業在2001年以後將持續成長，成長率將高於整體半
              導體產業10~20%，預估在2005年產值將為417億美元，佔整體半導體比重將
              高達21.1%。
                觀察2001年SoC應用前十大產品，可以發現通訊類產品，尤其是行動式通訊
              產品，對於單晶片的需求最為迫切，也帶動整體系統單晶片市場與技術的快速
              發展；其次在消費性產品方面，因為相關產品對於外型上輕薄短小、低耗電、
              低單價、高品質有其需求，因此消費性產品也是對SoC需求甚殷的一個領域。
              但觀察資訊市場的發展，相對於通訊以及消費性市場，電腦與週邊產品對於
              SoC的需求較低。
                根據Dataquest的資料顯示，在2000年之前，通訊應用佔SoC整體應用的5成
              以上，在2001年以後，通訊仍佔SoC應用大宗，佔有率仍高達44%，鑑於
              DVD、數位相機、MP3、電玩等需求的倍增，可望帶動SoC的需求，但在無限
              通訊硬體架構設施逐漸完成，再加上有線與無線區域網路的成長，預計通訊應
              用將帶動整體單晶片市場的起飛。
第五節 台灣SoC產業之發展現況
        （一）台灣發展SoC 產業的時程其實並不長，自從1976年工研院派出第一批菁英遠
              赴美國RCA 取經並引進金屬氧化互補半導體（CMOS）技術，為我國半導體產
              業光榮史開啟了首部曲之後，在1980年聯華電子（UMC）成立，成為我國第
              一家IDM（Integrated Device Manufacturer）半導體公司，1987 年台灣積體電
              路公司（TSMC）成立，成為全球第一家專業晶圓代工廠，之後陸續成立了許
              多IC 設計、製造、封裝及測試公司（至2002年底，我國共有225家IC設計公
              司、14家晶圓製造公司，44家IC 封裝公司及36家IC測試業者），台灣現為全
              球第四大半導體大國，僅次於美國、日本及韓國；就產值而言，台灣晶圓代工
              業全球佔有率第一，IC 設計業佔有率僅次於美國為全球第二，IC封裝測試業
              全球佔有率亦是第一，2004年我國半導體產業產值甚至已突破新台幣兆元大
              關。
        （二）台灣IC設計廠商在SoC方面的成就，落後於美、歐、日國際大廠甚多。觀察國
              內目前相關廠商將分晶片組、視訊相關IC、光儲存IC、消費性IC設計來說明台
              灣的SoC概況。
                     1.晶片組廠商
                  在晶片組方面，國內有全球排名二、三的晶片組大廠威盛、矽統，而在晶
                片組整合的狀況來看，目前又分南橋北橋整合、北橋與CPU整合、繪圖晶片
                與北橋整合等，南橋與北橋整合目前僅矽統提出產品，但在銷售方面似乎不
                如預期，儘管在省電與速度皆有不錯的表現，但在製造的良率方面卻出現低
                落的現象，因而導致成本有過高的現象。至於北橋與CPU整合，更僅屬於構
                想的階段。而在繪圖晶片與北橋整合的方面，目前矽統與威盛皆有類似的產
                品，該類產品主打市場為低階繪圖需求的PC市場。
                     2.視訊IC廠商
                  視訊相關IC設計公司方面，可以分為CRT以及LCD部分，國內CRT控制IC
                        以偉詮電子為主，其CRT IC出貨比重佔全球30%以上，但儘管CRT已發展多
                年，內部相關IC，包括包括Deflection、PFC、MCU、OSD、Video Pre-
                        Amp.、Video Output Driver與Cut-off IC等仍未有完整的整合，這與CRT本
                身體積的改善關鍵與IC無關有很大的關連，當然相關IC成本已經極為低廉也
                是原因。
                      3.LCD監視器廠商
                  過去LCD控制IC中的ADC、DVI、MCU與Scaler皆為獨立的IC元件，由IC設
                計廠商出貨給LCD監視器廠商，為了節省成本，目前多數IC設計業者，已經
                將許多相關元件紛紛整合至一顆IC上。1999年LCD控制IC大廠Genesis首先
                將ADC、Scaler、OSD與PLL(Phase Locked Loop)作整合，接著因為數位介面
                的崛起，DVI的重要性與日遽增，因此DVI也被整合進來。若是該顆IC內同
                時具有DVI與ADC的功能，既所謂的雙模式LCD控制IC。
                  目前國內廠商包括晶磊、創品、晶捷皆已經有高度整合的產品出現，
                Genesis面對台灣廠商的整合技術能力提升，採取法律訴訟與產品降價的方
                式應戰，但第二種方法，卻導致該市場獲利的大幅降低，相關控制IC單價由
                年前的數十元美金，快速滑落至目前5美元左右。在此獲利大幅衰減的趨勢
                下，多家廠商未來的路將朝其它視訊產品發展，如LCD-TV等。
                     4.光儲存IC廠商
                  在光儲存IC方面，DVD-Player為目前整合競爭最為明顯的部分。國內兩家
                主要的DVD-Player晶片供應商為揚智與聯發科，主要出貨對象為大陸的
                DVD-Player製造商，2002年4月聯發科率先推出DVD-Player單晶片樣本，該
                顆單晶片將前端的Servo晶片與後段的MPEG 2晶片整合，主要利基在於單價
                比分別購買Servo與MPEG 2更便宜，因此在2002年年中以來，聯發科挾其單
                晶片的競爭優勢，大肆瓜分揚智在大陸地區的市場。
                  除在DVD-Player方面的發展外，尚有多家廠商提出CD-RW與DVD-ROM的
                SoC整合計畫，研究員認為，在NB持續成長與資訊用產品成本考量加劇的趨
                勢下，資訊用光碟機內部IC SoC的趨勢，也是未來值得觀察的機會。
                     5.消費性IC廠商
                  國內數家消費性IC設計公司，包括凌陽、松翰、義隆、普誠，2003年的
                消費性產品發展，數位相機與MP3-Player最具SoC的相關概念，該兩項產品
                不但需要輕薄短小的外觀，同時在省電、品質方面，皆有一定的要求，因此
                以該兩項產品的概念觀察台灣消費性IC設計廠商，凌陽為其中首選，其DSC
                        後段晶片目前已佔其營收比重10%左右，且DSC畫素由最低階至400萬畫素
                皆有，未來在面臨與前端CMOS與CCD的整合方面，研究員認為凌陽有其競
                爭優勢。除此之外，凌陽產品高達500多種，多產品的特性，對其未來掌握
                SoC方面的技術，必有一定的幫助。
        （三）IC設計與設計服務業的興起
                我國SOC產業發展萌芽於IC設計業者的技術發展以及設計服務（Design
                     Service）業者的興起。設計服務業者的萌芽始於1997 年源捷科技成立，源捷
              即以SOC設計服務作為公司主要業務。近幾年來國內投入設計服務（Design
                     Service）公司的家數成長相當快，且各自依附在台積電或聯電製程體系之下
              （3）。大多數的公司是以設計服務與IP、ASIC 服務並行的。由於台灣目前在
              IP 的發展上僅止於起步的階段，加上並沒有所謂的Star IP，因此設計服務的
              角色會超過IP服務的功能。目前台灣的設計服務公司的客戶主要是以IC 設計
              公司和系統公司為主，以下是台灣主要設計服務公司的概況說明：
                     1.巨有科技成立於1991年，以ASIC服務起家，是台灣第一家IC設計服務公
                司，因此在Turn-key 服務方面已累積相當經驗，目前則定位為SoC設計服務
                專業廠商。產品線以通訊IA、數位消費性電子產品為主。巨有現為台積電
                DCA（Design Center Alliance）設計夥伴，也是ARM 認證之設計服務廠商。
                     2.智原科技的前身為聯電的CAD部門，1993年成立之初是以ASIC技術開發及業
                務為主軸，目前是台灣最具規模之SoC設計服務公司，產品線以通訊、網路
                與電腦週邊應用為主。智原是聯電Foundry製程Silicon Shuttle Program 的專
                業代理商，客戶可從智原獲得從前段設計到後段產品驗證的完整服務；另外
                智原於2003年9月成立Taiwan Silicon IP Mall矽智財交易中心,提供數百個國
                內外各式各樣IP供全球客戶選擇採用。
                     3.源捷科技成立於1997年，定位為Application Driven Platform SoC設計服務公
                司，是ARM在台灣第一家SoC設計服務中心，也是經DSP Group認證的設計
                服務中心。源捷一開始便發展SoC設計的整合服務，挑戰高門檻的設計服
                務，是國內少數具有0.25um/0.18um高階設計，從前端到後端完整製程設計
                能力的SoC設計服務公司。
                     4.創意電子成立於1998年，積極在設計技術開發上投注資源，也已獲得業界的
                肯定，是ARM 在台灣第二家設計服務中心（ATAPPartner）；此外更積極對
                外尋求技術合作與策略聯盟對象，掌握關鍵IP，除取得ARM 7 core 與ARM
                        9 core的授權之外，Tensilica的Configurable DSP也在授權之列，積極朝向實
                現「Design Foundry」的方向發展。創意在SoC設計服務的佈局上相當積
                極，在多媒體的產品上著墨頗多，並成功的以台積電0.18微米製程生產出數
                位相機的SoC晶片。另外創意於2003 年8月成立Taiwan IP Mall矽智財交易
                中心,提供數百個國內外各式各樣IP 供全球客戶選擇採用。
                     5.科雅科技成立於1998年，原始成員多數來自TSMC之ASIC團隊，在Turn-key
                        服務與Layout技術上都有獨到之處，並已成功與台積電合作生產了許多的晶
                片產品。科雅在VDSM（Very Deep Sub-Micro）之先進製程設計技術上著墨
                甚深，是第一家完成0.18um設計之設計服務公司。
                     6.傑倫成立於2000年8月，以開發類比與Mixed-mode 技術為主，與其他設計
                服務公司不同的是傑倫標榜專業提供類比與混合信號之設計服務，以及相關
                之測試驗證與IP 整合服務。
                     7.世紀創新成立於2000年9月，主要成員亦是來自TSMC，其主要業務在於提供
                客戶完整的ASIC與設計服務。
                     8.力華電子成立於2001年7月，屬於力捷集團旗下，由力晶與日本三菱合資成
                立，以提供SoC/ASIC Design Turnkey Service為主，技術由三菱移轉，並可
                以委託力晶代工生產。
                     9.虹晶科技成立於2001年8月，其最大特色是強調不只是做線路佈局的工作，
                從RTL層次就有能力接手替客戶設計。虹晶已有熟練的SoC開發經驗，並擁
                有SoC實踐平台（SoC Imeplementation Platform）與SoC設計平台（SoC
                        Design Platform）兩大技術；其平台有ARM 與MIPS的32位元核心技術，並
                提供所有與微處理器相關的周邊IP、軟體、韌體、各樣的記憶體組合等。
                    10.益芯科技成立於2001年9月，是國際EDA大廠Cadence所轉投資之設計服務
                公司，主要提供IP、設計服務、SoC設計架構與設計方法的顧問。由於承襲
                母公司Cadence在設計工具、設計方法以及IP的豐富資源，益芯將專注於
                SoC設計技術之開發。
                   11.積丞於2001年11月成立，目標是擁有自己開發的IP元件庫，提供具時效性的
                客製化IP，並非只是IP的資料庫；因此研發團隊堅持以設計IP為競爭核心，
                接下客戶的ASIC設計案之後由前段進程切入，設計服務則為支援的角色。
              由以上可知台灣的設計服務公司在數目、經營層面上皆可說相當豐富，主要以
            ASIC設計為主要營收項目，因為隨著晶片設計複雜程度迅速提高，且系統產品也
            需以獨特的功能來擴大市場，因此客戶端對於ASIC設計服務的比重也逐漸增加，
            特別是來自於系統廠商的ASIC 設計訂單，所以ASIC是設計服務業的主要營收
            來源。另外，各公司皆與國內二家晶圓代工廠保持密切的合作關係，以隨時掌握
            先進製程技術；而各公司也和EDA大廠合作，發展不同的設計流程和設計工具；
            同時另外也積極取得關鍵IP授權，以充實設計服務與IP服務的實力，以提供客戶
            完整的SoC解決方案。
      （四）IC設計公司在SOC的發展也是我國SOC產業的另一支主力，台灣主要IC設計公司
            的SoC佈局為：
                  1.聯發科技是光儲存IC晶片組的國際領導廠商，產品線已可提供CD-ROM，DVD
                     ROM，CD-R/RW，DVD Player，Combo等控制晶片組，目前技術發展方向朝
              HD-DVD及無線通訊SoC晶片領域佈局。
                  2.威盛電子在開發整合型晶片組後，2001年2月接著以Samual CPUcore進軍SoC
                    晶片市場，並將全系列處理器品牌名稱改為VIA C3；2001年12月結合處理器與
             整合型晶片組技術，推出嵌入式系統平台產品Eden；2002年3月發表首款DVD
                   光碟機控制單晶片，正式進軍光儲存市場；2002年5月為了取得無線通訊相關
             技術，宣佈購併通訊大廠巨積（LSI Logic）的CDMA 部門，跨入無線通訊領
             域。威盛目前以晶片組、微處理器、繪圖晶片、網路晶片等核心技術，發展
             SOC晶片架構。
                 3.凌陽科技是國內第一大消費性電子IC公司，在2001年併購全技半導體取得掃描
             器控制晶片、數位相機控制晶片的相關技術與IP。2003年2月購入OAK光儲存部
             門，宣布與OAK光儲存技術策略聯盟。2003年2月同時取得MIPS授權32位元處
             理器核心IP，用以開發下一代消費性電子產品。凌陽目前技術發展方向朝
             Embedded Processor、DSP core IP、類比技術及多媒體演算法等SoC技術佈
             局。
                 4.聯詠科技是以顯示器技術及影像處理技術為主軸的IC設計公司，產品線包含液
             晶顯示驅動IC及控制IC、視訊產品IC、商用產品IC、及IA產品IC。2003年3月
             推出台灣第一顆ARM based數位相機（DSC）控制單晶片，2004年6月推出全球
             第一顆手機用2M影像信號處理器（Image Signal Processor，ISP）。目前技術
             發展方向是朝數位影像技術、數位視訊技術、及平面顯示驅動技術等SoC技術
             佈局。
                 5.瑞昱的產品線是以各類型通訊網路（Communication Network）應用產品爲開
             發重點，包含交換器（Switch）、閘道器（Gateway）、無線區域網路
             （WLAN）、及寬頻存取（Broadband Access）等控制單晶片。目前技術發展方
             向朝通訊網路、電腦週邊、數位影像、Embedded processor、及Platform SoC
                   晶片領域佈局。
                 6.揚智科技在從PC晶片組為主的市場進行多元化佈局後，2002年2月領先推出國
             內首顆20倍速數位影音光碟機（DVD-ROM）高整合單晶片M5721，2002年4月
             領先業界推出結合MPEG 2 解壓縮晶片功能與DVD伺服控制晶片的DVD播放機
             （Player）整合單晶片M3351後，已經逐漸從PC市場成功轉向以消費性電子產
             品為營收主力。目前產品線是以光儲存、數位影音、多媒體週邊之SoC片為主
             軸，技術發展方向則是朝嵌入式處理器（Embedded Processor）、類比訊號
             IP、接收器（Transceiver）IP 等SoC技術佈局。
                 7.義隆電子的產品線非常廣，包括通信IC、消費性IC、微控制器、電腦週邊設備
             IC、及LCD驅動IC，1999領先國內業者推出符合大陸、台灣、及歐洲規格之來
             方電話顯示晶片（Caller ID）。目前技術發展方向是朝高整合度Caller ID晶片、
             寬頻接取（Broadband Access）技術、家庭網路（Home Networking）技術、
             及VLIW DSP等SoC技術佈局。
第六節 SoC帶動IP供應商及設計服務業快速崛起
               Design Reuse是縮短SoC開發時程的有效方式，而具體的做法就是使用矽智財
        (Silicon Intellectual Property; SIP，簡稱IP)。在一個發展成熟的SoC由於是使用
        Reusable IP，並且具備了Configurability 以及Programmability，因而在SoC上可發展
        不同的功能，並且可在短時間內完成修改的動作，因此加快SoC設計的時程及推進的
        速度，有效改善半導體設計能力落後半導體製程能力發展的現象，因此就供給層面而
        言，SoC也獲得相當的成長動能。
          現今晶片設計的速度已經跟不上半導體製程的閘數成長，根據摩爾定律，每18個月
        電晶體數加倍的理論下，半導體製程技術以相當於每年58%的速度進步，而每年晶片
        設計生產力的進步卻只有15%～18%，因此在不增加人力的情況之下，惟有採取系
        統化的設計，以重複使用IP 的方式才能不斷地提高生產力，縮短晶片設計速度與製
        程技術之間的差距。
                IP reuse或Design reuse除了可以就企業內部原有的設計加以重複使用之外，還可
        從企業外部去尋求可用的更多資源，因此不論是開發傳統的IC或是SoC而言，這都是
        有效提高效率的設計方式。另外，由於是使用ReusableIP，因此可以因應產品功能與
        規格的不同而選擇採用不同的IP 加以整合，不需要重新開發IC，相對地在設計時程
        的控制上也會更有彈性。
          因此在SoC的潮流下產生了另一個新興事業－IP 服務與設計服務業，負責提供設計
        或製造業者所需的IP，或是銜接兩者的專業，使產品能快速順利的生產。2000年以前
        系統產品的概念主要是以PCB板來實現，而IC設計則是以ASIC為主流；2000年以後系
        統產品的概念已開始轉變為以SoC來實現，而SoC設計是以IP 為關鍵基本組塊。在產
        業分工方面，2000年以前是由Fabless company 做IC設計，System Company做系統
        產品；到了2000年以後，由於SoC對IP reuse及Design reuse之需求，帶動了
        IPProvider及Design Service之新興產業出現。
第七節 研究機構推動SoC現況
       （一）國家晶片系統設計中心：為提昇台灣晶片及SoC 技術能力，1992年5月國科會
             開始起推動「晶片設計製作中心」（ Chip Implementation Center）籌設專案計
             畫（3）。1997年7月更名為「國家晶片系統設計中心」。2003 年1月改隸於
             「財團法人國家實驗研究院」。國家晶片系統設計中心之設立宗旨為「培育積
             體電路晶片及系統設計人才、提昇積體電路晶片及系統設計技術」，期能強化
             我國積體電路晶片及系統設計能力。
               過去幾年來「國家晶片系統設計中心」的工作重點在於協助學術界建立晶片
             及系統的設計與實作環境並提昇設計技術，主要偏重在基礎的技術開發與服
             務。未來除持續現有服務工作，將繼續培育產業所需之專業人才外，亦將配合
             產業未來發展需求，與各界合作研發晶片及系統設計相關的前瞻技術，使「國
             家晶片系統設計中心」成為「學術界研究、產業界發展的重要資源及具國際地
             位的技術研發機構」。
       （二）SoC推動聯盟：
               如何快速而有效地引用現有的矽智財(IP)來提升設計效率，是目前半導體業
             者面臨SoC時代最重要的課題。政府為輔助半導體產業，朝SoC 技術快速發
             展，於2000年1月13日，由經濟部委託工研院規劃籌設「單晶片系統（SoC）推
             動聯盟」，借重工研院之研發資源及SoC運用經驗，結合國內產官學研之資源
             發揮整體力量，達到協助產業建立SoC發展環境之目標。
                       SoC推動聯盟成立後，將提供業界IP 相關的產業、技術、法令、市場趨勢發
             展等訊息，與設計自動化（Electronic Design Autmation, EDA）環境方面的發
             展，並密切注意負責訂定矽智財IP標準的VSIA（Virtual Socket Interface
                    Alliance）動向。在此產業技術突飛猛進之際，有別於國外RAPID、VCX與VSIA
                   等組織，以訂定IP技術、交易、商業行為等參考規範為首務，國內SoC推動聯盟
             由於起步較晚，故將重點放在設計重複使用的經驗分享與促進國內產學研IP 的
             流通與應用，並隨時提供國內業者最新之國際技術發展趨勢及各相關組織舉辦
             之活動與資訊，以便與全球IP產業脈動同步。
       （三）工研院晶片中心：
               工研院系統晶片技術發展中心（SoC Technology Center，簡稱STC）自2000
                   年4月改組成立，並於2003年3月1日獲准成為工研院一獨立研發單位，目前已
             積極展開與產、學、研各方面的合作。STC以「成為世界級系統晶片研發中
             心，開創半導體產業新紀元」為願景，選定以下等項目，發展SoC必備、但國
             內業界較少投入之技術為重點研發方向。
                    1.RF／AMS（CMOS RF IC、Multi-Gigabit I／O Interface、ADC 等）。
                    2.DSP Processor Core。
                    3.Multimedia SoC。
                    4.Low Power Design Technology。
                    5.AdvancedDesign Flow（130nm／90nm）＆Test Service 。
             工研院晶片中心以五大技術主題帶領台灣搶進通訊IC設計市場：
             工研院晶片中心主任任建葳（10）揭櫫數位訊號處理器、多媒體系統晶片、射
             頻類比積體電路、低功耗設計技術與先進製程IC設計與測試服務等五大技術主
             題，以帶領長於資訊產業的台灣IC設計跨入通訊消費領域；並首度揭示PAC(雙
             核心處理器)計畫，期以此技術直接切入約50億美金規模的嵌入式處理器市場。
               台灣目前IC設計60%集中在資訊產業，消費性電子與通訊電子則分別約30%
                   與10%，分析台灣表現良好的IC設計公司也大多為消費性電子晶片，因此如何
             鞏固我國的資訊產業晶片市場，提昇新世代數位消費性產品與搶進通訊產品晶
             片市場，是面對大陸的崛起與韓國的競爭，台灣必須思考的機會點。
               針對新世代消費性產品如新世代媒體播放機（Portable Media player）、數位
             電視與DVD，以及通訊產品對低功耗、輕薄短小與RF、Baseband的整合需求，
             晶片中心鎖定五大研發主題：數位訊號處理器、多媒體系統晶片、射頻類比積
             體電路、低功耗設計技術與先進製程IC設計與測試服務。結合數位訊號處理器
             與多媒體系統晶片技術，STC在會中首度公開PAC(Parallel Architecture Core)計
             畫，透過設計低功耗的DSP處理器以及雙核心多媒體處理器平台，直接切入通
             訊消費產品的核心--嵌入式處理器技術，同時發展Evaluation Board、
             Reference Board、產品平台、發展工具與應用軟體等，期望建立多媒體處理器
             系統晶片平台(Media  Processor  SoC  Product  Platform)推廣給業界，大幅縮
             短業者開發Media  Processor時程。此外，奠基於PAC計畫，同時建立低耗電設
             計方法與環境，以有效降低3C產品的操作與待機時間，充分掌握產品對「速
             度」的需求。
               晶片中心開發射頻/混合訊號相關技術包括無線通訊RF技術、光電PMD &
                    PMA技術、DTV  Tuner  IC、iB3G（雙網） RF IC與傳收處理器中的超高速數位
             用戶迴路類比IC技術等成績不俗，例如無線通訊RF中開發的Dual-
                    Band  Triple  Mode  WLAN Architecture，可降低國內業者開發成本約1/3；光
             電PMD/PMA技術中的10GbE之Optical  Transceiver、MAC與PHY技術，可協助國
             內網路廠商由區域性網路設備(LAN)轉入高階的都會區域網路設備（MAN）或全
             球區域網路（WAN）的乙太網路連結設備市場，可降低國內業者開發10GbE相
             關技術成本達40%。
               對半導體製程代工十分成熟的台灣而言，從「製造型」走向「創新研發型」
             是我們必走的方向，台灣擁有完整的垂直分工體系、靈活的營運彈性與Time
                    to market的能力，同時我們的系統產品也居世界領先地位，以「IC設計的夢想
             家」自許的STC除根據市場趨勢，與學界共同努力全力投入前瞻技術研發外，
             同時透過計畫強化政府與產業的資源互動，並藉由聯盟等平台與產業充分合
             作，讓台灣在競爭對手的環伺下，經由產官學研通力合作，掌握優勢機會確立
             台灣IC設計與服務中心地位。
       （四）教育部SoC聯盟組織：
                    2002年教育部成立六個專業聯盟推動VLSI及系統設計教育改進，目前此六大教
             學聯盟分別為：系統晶片總聯盟（SoC聯盟）、設計自動化聯盟（EDA聯盟）、
             嵌入式軟體聯盟（ESW聯盟）、混合訊號聯盟（MSD聯盟）、雛型製作與佈局
             聯盟（P&L聯盟）、及智產聯盟（S&IP聯盟）。以SoC總聯盟為首，負責協調及
             訂定各聯盟之任務及方向、建立產官學溝通之機制、舉辦超大型積體電路與系
             統相關之國內外會議、規劃前瞻課程、發展產學合作機制、研究國際合作方
             式、規劃跨領域整合計畫、推動各項競賽國際化及研究創造力及通識教育在
             VLSI 領域之發展模式。
       （五）晶片系統國家型科技計畫：
               為因應SoC時代的來臨，國科會於2002年4月通過「晶片系統（SoC）國家型
             科技計畫」總體規劃案，並自2003年起每年投入超過20億元以上經費，依五大
             分項計畫進行再創我國半導體產業新高峰的跨時代任務：
                    1.分項計畫一：多元化人才培育計畫，從師資引進、改進大學課程，提供在職
                           培訓課程及第二專長養成訓練等規劃，為我國半導體產業培育
                           量多質優且多元化的人才。
                    2.分項計畫二：前瞻產品設計計畫，以通訊、光電及處理器為三大開發主軸，
                           提昇我國SoC產品設計技術與能力。
                    3.分項計畫三：前瞻平台開發計畫，以EDA Tool, Embedded Software, SiP
                                         （System-in-Package）為重點，提昇我國SoC設計平台技術及
                           能力。
                    4.分項計畫四：前瞻智財開發計畫，矽智財是SoC 設計過程最重要之基本方
                           塊，本分項將為我國建立豐富有用之矽智財。
                    5.分項計畫五：新興產業技術開發計畫，以建立矽智財交易中心，建立SoC設
                           計平台服務模式，整合建置SoC研發特區為重點，目標使台灣
                           擁有全球最佳的SoC 設計環境。
        （六）SoC科技專案：
                經濟部技術處配合晶片系統（SoC）國家型科技計畫，自2002年4月開始推
             動SoC科專計畫至今已初具成效如下：
                     1.共推動29案業界科專計畫、3案法人科專計畫、3案學界科專計畫及4案外商
                來台設立研發中心計畫。
                     2.完成建置兩座國內首創之IP Mall 矽智財交易中心：
                  智原及創意公司目前矽智財(IP)上架數已超過1000 個，媒合成功之IP數
                目已有42個，惟上架之IP仍多以國內IP為主，後續仍有待努力引進更多國外
                有價値之IP。另外，如何協助鼓勵IP Mall獨立運作，確立中立第三者之角
                色，使更多IP Vendors 更無疑慮地將更多有價値之IP 於IP Mall 上架，也是
                後續努力的方向。
                     3.制定“IP Qualification Guideline＂規範：
                  為促進矽智財IP能有效地被再利用(Re-use)，已由工研院晶片中心主導並
                與業界共同制定”IP Qualification Guideline規範”，目前已獲得業界及學術
                界之廣泛支持。後續將朝與國際標準接軌的方向前進，避免閉門造車並擴大
                影響力，進而創造商機。
                      4.推動建立關鍵自主性IP：
                  補助凌陽、晶睿、廣達、世紀創新、新眾、聯電及創意執行業界科專，將
                產出32位元Embedded Processor、 MPEG-4、JPEG codec、Audio codec、
                Graphic Accelerator、Imaging Processing、ADC/DAC及Audio等200個以上
                核心IP矽智財，且將符合”IP Qualification Guideline”之規範，並於IP Mall
                        矽智財交易中心上架流通。
                     5.推動前瞻SoC產品計畫：
                  補助威盛、聯詠、創惟、勁取、上元、偉詮、驊訊、揚智、誠致、九暘、
                富微執行業界科專, 提昇我國WCDMA、DVC、Gigabit Ethernet、SHDSL
                         transceiver、Network Router、DTV、DVD、ADSL2+、Gigabit Ethernet等
                SoC產品之設計能力。
                     6.推動前瞻平台計畫：
                  補助華騰、思源、源捷、安捷倫、台積電及虹晶執行業界科專, 進行先進
                EDA設計自動化軟體工具、0.13um以下及RF製程等設計平台之研發，提昇
                我國設計平台技術能力。
                     7.推動外商來台設立SoC研發中心：
                  陸續促成Intel、Broadcom、Pericom 及Synopsys 來台設立研發中心，引
                進國外先進通訊、網路、EDA Tool及類比混合訊號等SoC技術，提昇我國
                SoC產業技術水準。
                     8.推動學界科專計畫：
                  補助清華、中央及交大執行學界科專，將最前瞻之安全處理器、光通訊元
                件及IP匯集驗證等SoC學術研究能量引進產業界，提昇我國SoC產業技術水
                準，同時培育先進SoC 人才。另外，目前正積極推動「追星計畫」，鼓勵學
                界開發明級矽智財（Star IP），包括Embedded processor, DSP, Embedded
                         Software for PAC 及無線通訊關鍵IP等，預計將為台灣貢獻多項重要的Star
                         IP。
                      9.推動法人科專計畫：
                  補助工研院及中科院執行法人科專，研發先進Wireless Communication、
                 Optical Electronic、PAC自主DSP、HD-DVD、DTV及UWB等SoC設計技術，
                 提昇我國SoC產業技術水準，同時培育先進SoC人才。其中「PAC計畫」擬
                 開發台灣自主之DSP core，打算與TI、Motorola、ADI等大廠相抗衡，是値
                 得大家持續支持的計畫。
         （七）矽導竹科研發中心：
                          2003年7月「矽導竹科研發中心」（Si-Soft Research Center）正式啟用，
               由行政院支持矽導計畫在新竹科學園區內原飛利浦大鵬廠區建置全球首座
               SoC設計服務示範專區，試圖完成由製造業蛻變為高附加價值設計服務產業
               之推動案例。矽導竹科研發中心將做為矽導計畫之智財匯集、SoC平台服
               務、驗證服務、測試服務、培訓服務、研發中心、育成中心及Data Center之
               全方位服務示範園區，並結合周邊IP、EDA 及系統廠商等之創新設計能力，
               建構全功能的設計服務專區。
         （八）南港系統晶片（SoC）設計園區：
                 經濟部工業局配合行政院「挑戰二○○八國家發展重點計畫」及「晶片系統
               國家型科技計畫」之執行，投入半導體產業發展與升級之研究與推動，於
               2003年7特選定南港軟體園區第二期H 棟成立「南港系統晶片（SoC）設計園
               區」，以鼓勵並培植國內具潛力的廠商，透過建構完整的IC設計公司環境，
               將我國所累積的良好產業基礎及科技研發技術能量，轉化為民營企業技術能
               量，以加速我國發展成為高附加價值的全球SoC系統晶片設計與服務中心。
                 「南港系統晶片（SoC）設計園區」主要包括育成中心（支援中心）、開
               放實驗室及推廣、服務與管理三大項目。育成中心（支援中心）將負責審核
               廠商進駐資格與技術，選擇最合適的IC設計廠商，並藉由工研院協助技術與
               顧問諮詢，以及提供營運管理訓練的協助，培育國內新創與具潛力的設計廠
               商；開放實驗室則提供進駐廠商各種軟硬體工具，包含各種專業的量測與測
               試設備，及電子自動設計軟體（EDA Tools）與平台，讓進駐廠商得以節省營
               運費用、減少硬體的投資成本；推廣、服務與管理則負責建置中心管理服務
               機制，協助業界建立產品試驗機制，並提供研發中心作業性服務與提供政府
               優惠措施及整體議價、人才培訓等One Stop Service的整合服務，滿足廠商資
               金籌畫、營運規劃與研發支援等所有需求。
         （九）台灣心計畫：
                         2003年12月行政院矽導計畫指導委員會成立「台灣心（Taiwan core）計
               畫」推動小組，積極推動台灣自有嵌入式核心處理器之開發。由於目前SoC
                      所用之嵌入式處理器絕大多數是國外廠商（如ARM、MIPS）的產品，然而嵌
               入式處理器對於SoC架構及相關週邊軟體之選擇深具主導性，為確使台灣能
               掌握全球SoC製造、設計、創新產品及服務之主供應鏈，所以台灣必須及早
               開發自有之嵌入式核心處理器。「台灣心計畫」將以原創設計來研發新一代
               RISC processor core，企圖擺脫台灣長期以來對ARM及MIPS的依賴，並突破
               台灣目前“無心IC產業之窘境。

第四章 SoC產業發展趨勢及預測

第一節  SoC產值規模
          根據Dataquest預估系統單晶片的表現將優於整體半導體市場表現（2），系統單晶
        片的產值佔半導體產業產值的比重由2002年的16.6%，大幅成長至2008年的
         21.9%，同時達到656億美元的產值規模。
          分析全球SoC市場與半導體市場成長率關係，由2003年至2008年都是SoC市場成長
        率要高於半導體市場，甚至是預計2006年可能會面臨另一波的景氣循環，半導體市
        場將有2.2%的衰退，但SoC市場仍將以6%的幅度繼續成長。也就因為系統單晶片成
        長的力道如此強勁，而吸引全球各廠商積極投入系統單晶片的研發，藉以擴大在半導
        體市場的佔有率。
第二節  全球嵌入式處理器仍以32位元為大宗
          根據In-Stat的統計（11），全球嵌入式CPU在2003年的產值為46.6億美元，預計到
        了2007年可到達78.6億美元的產值，2003年至2007年的年複合成長率為14%。其中
        32位元CPU雖然產值逐漸下滑，但預計到2010年營收比重仍超過50%，為嵌入式CPU
            的主要產品。成長最快的是64位元嵌入式CPU，主要應用在STB、DTV與電視遊戲機
        等需要大量資料處理的產品。
第三節  系統級封裝(SiP)
2000年全球半導體在PC換機潮及手機興起的雙重推動下，半導體產業成長達到另
        一個高峰，在2004年是半導體景氣熱絡的一年，利基型記憶體除前往大陸封裝業投
        單以外，部分國際記憶體設計廠商轉往Amkor投單之故。許多國際記憶體廠商均有涉
        獵到手機記憶體業務，然而目前手機廠商對高容量記憶體需求殷切，在考量採購成本
        及封裝體積下，均開始與封裝廠商合作使用SiP封裝模式。
          根據ETP預測（12），3D堆疊封裝的市場產值2003~2007年複合成長率為27.7﹪，
        遠高於整體封裝產值的7.5﹪，顯見多晶片整合封裝是未來市場的趨勢。由於SiP在系
        統產品開發時即需要與封裝廠做配合，多晶片封裝將使得封裝廠在材料特性的掌控以
        及SiP設計能力會決定其封裝廠競爭力，也就是說封裝廠業務上將與下游電子組裝廠
        及上游IC設計業更為深入，未來封裝廠價值鏈與產業地位將有明顯提升。
第四節   SoC測試需求
         全球專業代工測試市場規模發展趨勢，整體而言除了2006年會出現1.7%的負成長之
       外，其餘各年度均呈現相當穩定的成長值。
              SoC的自動化測試設備雖然每年的銷售比例都佔全部ATE銷售的10%以上，成長幅
       度從佔有11%成長至13%，主要原因為現階段仍有許多的SoC僅僅包含複雜的數位電
       路元件或是簡單的混合訊號元件， SoC的測試設備在2003年的銷售中，仍是少數佔有
       率呈現成長的測試設備類型，也可就此判斷SoC測試需求仍然呈現上昇的情形。
         從2000年開始，混合訊號測試設備的銷售比例就已經是所有ATE銷售的第二位，
       2003年更是以28%的銷售比例成為ATE銷售的第一位（13），隨著產品功能的漸趨複
        雜化，加上產品功能的多樣化需求，產品內包含數位及類比訊號的比重增加，以及在
        SoC設計的初期影響等因素，均帶動全球及台灣混合訊號測試市場的興起。現今在半
        導體的測試領域，主要劃分為記憶體、微元件、邏輯、混合訊號、Linear及RF IC測
        試…等，其中混合訊號測試仍以邏輯應用為主，如繪圖晶片、DVD播放機、DVD-
            RW、乙太網路控制IC、LCD驅動IC、CD-RW、類比IC、射頻晶片（RF IC）等。根據
         IEK統計，2003年台灣混合訊號佔所有測試業務的營收比重達21％，而預期此一成長
        力道仍將持續增溫。未來，一旦SoC測試需求呈現大幅度成長時，由於台灣一直以來
        擁有在混合訊號測試的經驗，對於SoC測試的學習曲線或是轉換機台的投資…等代價
        較相對較小，也更能掌握SoC測試所帶來的商機。
第五節 嵌入式系統的發展
          經濟部工業局及資訊發展推動小組，結合國內數十家資訊電子家電業者共同成立的
        IA與SoC聯盟，希望能夠協助業者與國外領導廠商進行技術移轉與策略合作，強化國
        內產業的實力，以團體戰的方式集結資源跨入國際市場。
          在新興的嵌入式系統產品中，常見的有手機、PDA、GPS、Set-Top-Box或是嵌入式
        伺服器（embedded server）及精簡型終端設備（thin client）等。除了台灣之外，全
        世界的廠商都非常看好這一塊市場，並且投下大量的研發，期望藉此渡過景氣隆冬，
        並由知名的產業分析機構IDC所作的嵌入式系統相關產品產量的趨勢預估。
          依據資策會MIC的預測（14），嵌入式系統的發展將朝向軟硬系統整合、SoC設
        計、應用程式發展以及內容服務這幾個方面來發展：
        （一）系統：
                嵌入式作業系統(RTOS)與PC作業系統(WIN95/98)比較，嵌入式作業系統並
              未要求全能，但必須能夠依據系統設計規格，有效率的發揮出硬體的運算能
              力，使得產品達到效率∕價格比的最佳化，大多數的系統會要求全自動完成所
              設定的工作，例如工廠或是銀行的系統；除了原本在嵌入式領域耕耘已久的
              VxWORK、QNX、Nucleus等等之外，新興的主要競爭產品包括Palm OS、
              Windows CE、Linux等，其中Embedded Linux作業系統免費授權的特性，已為
              數間國際大廠所採用。
        （二）整合式晶片：
                        SoC嵌入式產品所需之處理器及晶片組較PC要求體積小、散熱佳、省電，因
              此多採用高整合度的SoC為其處理器核心，為了儘速縮小製程技術進步與設計
              生產力間的差距，並加速SOC的實現，SIP(Silicon Intellectual Porperty)的重複
              使用(Re-Use)成為各方矚目的焦點。SIP即所謂矽智慧財產權(Silicon
                     Intellectual Property)，或半導體智慧財產權(Semiconductor Intellectual
                     Property)，在智財權前面加上矽或半導體，是為了要與一般所稱的智財權有所
              區分。
        （三）應用軟體
                嵌入式軟體可區分為使用者端的應用軟體及伺服器端的整合軟體，伺服器端
              的軟體可能以Linux或是Windows為核心，並搭配各種資料庫系統；使用者端
              由於各種產品種類繁多，可開發出的軟體也相對增加。除了原本各種平台專屬
              的應用軟體之外，現在更有利用Java跨平台程式開發的軟體加入這個陣容，軟
              體的種類變得更多。
        （四）服務
                由於嵌入式產品必須能隨身攜帶或走入居家生活，故其體積上要求輕薄短
              小、造型及顏色必須個人化、輸入必須自然化、輸出必須多媒體化才能吸引消
              費者；另方面由於嵌入式產品與網路結合，所以與網路服務提供者或電子商務
              業者極易結合，也就是嵌入式產品連上網路之入口網站及其內容(HTML/XML)
                     可能由廠商負責提供。
                國內目前在這一方面的發展有漸漸受重視的傾向，資策會則有嵌入式系統實
              驗室一部門專屬研究此類的軟體技術，另外學術單位方面則常利用市面上的一
              般用途嵌入式電腦為其實驗平台。此類技術已經成熟，例如基本上需要有微電
              腦架構、資訊軟硬韌體、與即時性作業系統、DSP等背景知識，而高級設計更
              需要有感測器與人工智慧的專業知識。
                在嵌入式系統的開發方主要是真正的產品，也就是目標平台Target端的環境
              和我們的開發平台Host端是分開的兩個平台，開發的工具架構包括了使用者界
              面、模擬環境、各類模組、軟體與硬體之間的規劃程式等等，當整個系統設計
              與開發完成之後，以一個ROMization的動作製作出可執行的影像檔，並燒錄到
              目標平台的ROM或是Flash裡面，然後在目標平台上執行我們的程式。

第伍章 結論

  亞洲國家在IC設計製造方面首屈一指，也是全球半導體生產重鎮。系統晶片（System on a
Chip；SoC)是未來半導體發展可預見的一項主流，而使用矽智財〈IP〉也是SoC產業發展重要的一環，廣受各國重視。亞洲人口僅佔全球5﹪，但半導體代工產值佔全球總產值遠超過百分
之七十三。台灣地區不僅擁有晶圓雙雄，且IC設計廠商數更位居全球第二大。然而，在半導體
規格制定及技術發展方向一直居於「跟隨者」角色，無法即時掌握技術先機。
  系統單晶片(SoC)是目前半導體產業當紅的設計趨勢，意指運用多種智慧財產權(IP)將複雜
的系統或子系統整合至一個矽晶片上，達到降低成本、延長電池使用壽命、提高系統效能，並
減少晶片面積、完成更出色的設計等優點。然而，單一元件並不保證就能實現最低系統成本、
最高效能或最低功耗，如果只是為了縮小尺寸而犧牲成本和功耗，在市場應用上將不具有實際
意義。因此，在開發環境方面，SoC必須允許設計人員進行假設分析、開發、類比、仿真、測
試與原型設計，軟體方面則需要提供產品多元化及個性化之功能。
  再則嵌入式系統可以說是與我們生活息息相關，舉凡遙控器、電子體溫計、冷氣機、電冰
箱、汽車,..等，都是典型強調穩定度和可靠度的微電腦嵌入式控制的系統。然而由於行動通訊
時代的到來，未來由此所衍生的相關智慧型手持裝置或者新興資訊家電產品應用，將使高階的
嵌入式系統在這幾年中成長可期。而在高階嵌入式系統中最主要的核心元件--系統單晶片
（SoC），則扮演極為重要的關鍵性角色。
  此外，日趨精緻複雜之工業設計亦構成嚴峻挑戰，在前端的設計與製造階段需要投入數百萬
美元的成本，以及花費數個月時間生產樣品，而目前SoC設計之訂單狀況尚不穩定。為了實現
SoC產業化，業者必須簡化IC設計，減少材料清單，同時降低製造成本和縮短上市時程。方進
認為，SoC設計必須與五大系統層面緊密結合才能充分發揮其優勢，包括製造、硬體元件、作
業系統、專業軟體及開發環境，每個系統層面皆對SoC設計構成不同的挑戰。為了滿足SoC設
計要求，必須重新定義SoC，並提供具體的技術與解決方案：在通用製程方面，提供適用的
DSP核心、GPP核心及加速裝置等類比、數位及射頻技術；在連接元件方面，採用更強大的
ASIC設計方法，以及IP再利用標準和通用匯流排之支援，提供更簡單的連接介面。
  在電子產品的創新上，許多先進國家都是台灣值得合作的對象，選擇合作對象應與我國電子
產業關聯度高的國家為合作對象。尤其是目前全球高科技產業最重要的市場資訊與技術中心，
也是在系統、終端產品、軟體及零組件上與台灣關聯度最高的地區；所以台灣應以這些地區為
主要合作對象。未來政府可透過專案方式與政府所屬財團法人或產業界合作，派遣產業專家常
駐，透過產業外交與當地大型機構或業者維持長期而良好的互動，如此可讓未來技術引進、人
才引進的構想成為可能。
  未來台灣電子產業要由生產升級走向創新，新的資訊科技應用將是不可或缺的，近年來許多
國際級企業都將研發功能轉移到亞洲國家，這些國際級大廠雖然透過代工模式，與台灣廠商維
持高度的互動關係，但卻大部分將研發功能跳過台灣，直接轉進中國大陸與印度等地。例如，
微軟的軟體學院、貝爾實驗室等都在北京設立美國以外的唯一分支機構；與台灣產業關係密切
的英特爾，也投資兩億美元在上海設立研發中心。顯然台灣並未在世界級科技大廠的研發佈
局中，取得有利的地位；工研院與資策會等大型研究單位應以吸引跨國企業之合作研發計
畫為目標，並善用台灣在量產管理能力上的條件，爭取有利的合作計畫。而台灣能否成為
高科技研發重鎮，除量產管理能力外，政府應以更優惠的租稅獎勵措施與便利的行政窗
口，吸引外商來台；此外，建構台灣為高科技資訊、人才交流中心，也都是成功的關鍵。
  目前我國資訊電子工業正面臨產業轉折點，過去推動台灣經濟成長主要力量的電腦工業，正
面對後PC時代的經營壓力，新興的半導體工業，具有資本密集、技術密集的特性，加上鄰近國
家以爭奪台灣產業資源為目的，台灣產業與經濟的發展正面對前所未有的挑戰，對發展成熟的
產業，政府應鼓勵產業合併，或進行策略結盟，以擴大經營的經濟規模，並鼓勵產業界往上下
游延伸。向上延伸者，可發展關鍵性零件、核心技術；向下游延伸者，可從全球運籌系統、電
子商務系統或區域品牌著手，以創造新的附加價值，提高其他潛在競爭對手的進入障礙。在軟
體產業與資訊服務業的發展策略上，以台灣有限的軟體與資訊服務業人力而言，究竟台灣應鼓
勵外銷型軟體產業，還是善用有限的專業人力資源，支援資訊產業或半導體產業的發展。未來
我國的電子產業發展政策，應跳脫以往只知美、日，輕忽歐洲的格局，並以攻擊替代防禦，配
合產業界積極進軍國際市場的策略，在國際舞台上展現台灣應有的實力。





[ 本帖最後由 pao4396 於 2007-11-20 22:43 編輯 ]