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聯發科-帝國崛起:蔡明介手中的光碟片

如此快速發展的科技年代,除了生活模式改變外,更多的是對新事物的熟悉與再適應的學習。產業也隨之轉變,舊有模式正被更有效率的方法所取代。不只舊有習慣被顛覆,連工作型態也悄然改變。如何抓住未來的發展潮流,避免受到新經濟型態的衝擊,改變成為必要的進行式。

第一步跨出去的勇氣,是聯發科之所以能站上全球手機處理器第二大廠的位置,並與高通一較高下的原因。改變可以不只是口號。聯發科證明那可能與不可能的差別,在於當下的行動與相信自己的堅持。

聯發科的成功從不是僥倖。在這變遷快速的年代裡,那勇於嘗試與改變的精神,更值得我們加以學習

技術授權,半導體產業的興起

1980 年,背負著台灣半導體起飛使命的工研院,開始將技術轉移至民營單位。由於半導體設備相當昂貴,且隨技術不斷發展,成本更逐步攀升。透過籌股方式募集資金,以持續發展半導體產業,已勢在必行。

工研院在建立半導體示範廠房,並成功進行規模化製造後,其階段性任務已告完成。技術轉而由聯電承接,接續示範廠房的研發與製造。

參與美國無線電公司半導體技術訓練的蔡明介,也跟著加入聯電。當初完成受訓的還有聯電-曹興城、台積電-曾繁城與工研院-史欽泰,隨著他們陸續歸國,台灣半導體新頁正式展開。之後 14 年,蔡明介便負責聯電多媒體與記憶體 IC 設計的研發,從而累積深厚的技術基礎。

從垂直整合,到垂直分工

1994 年,該年電晶體已微縮至 0.35 微米,比人體 20-30 微米的細胞還小,差不多是流感病毒 (100 奈米) 的 3.5 倍大。如此細小的電晶體,可想見其製造設備相當精密。

半導體產業是由前端 IC 設計與後半部的製程所構成。IC 就是所謂的積體電路 (Integrated Circuit)。IC 設計負責規劃晶片架構上的排列方式,屬於知識密集產業。半導體製程則負責將 IC 設計的架構,具體化製造出來,兼具知識與資本密集的產業模式。

半導體包含前端 IC 設計與後端製程。製圖:邱中一。

半導體包含前端 IC 設計與後端製程。製圖:邱中一。

單就現今28 奈米、14 奈米與 10 奈米的 IC 設計來看,研發成本就從 3000 萬美元,依序上升至 8000 萬美元與 1.2 億美元。研發成本不斷高漲。過往囊括 IC 設計與其製造的半導體公司,已漸漸無法承受研發所需的高額資本。

因應產業的轉變,半導體大廠開始改變策略並重新劃分部門,將有限資源投入自身專業上。如,Intel 投入於 PC 處理器的研發,而 IBM 則專注於伺服器的軟硬體開發上。

當半導體大廠多投入於前端 IC 設計,後半部製造領域就出現了空缺。這些多出來的晶圓代工需求,促使原本橫跨 IC 設計與半導體製程的聯電,決定走向晶圓代工。也因此,蔡明介便將聯電的 IC 設計團隊帶出來,於 1997 年成立聯發科。

IC 設計就如房屋設計般,需考慮空間下的功能配置,屬於知識密集產業。製圖:邱中一。

IC 設計就如房屋設計般,需考慮空間下的功能配置,屬於知識密集產業。製圖:邱中一。

改善既有產品的發展策略

於聯電時期,蔡明介就是負責多媒體晶片的研發。所謂的多媒體,即是利用文字、圖片、與影音來進行資訊的傳遞。多媒體晶片負責將儲存於光碟裡的數位訊號,轉換成我們想要的聲音與影像。

聯發科的第一步,沒有懸念地就是跨入光儲存領域的光碟機晶片市場。

然而聯發科成立之時,飛利浦與 Sony 早已完成文字、聲音與影像之技術標準的制定。可重複讀寫的 CD-RW 光碟標準,也恰好於 1997 年由飛利浦與 Sony 聯手完成。

不過,當時飛利浦與 Sony 的心思早已不在 CD 上。因為就在前一年,它們制定出比 CD 更新一代的技術標準,即 DVD 高密度光碟。比起 CD,DVD 擁有更高容量、快速讀取與高畫質的優點,可謂當時市場的殺手鐧。

當 DVD 正炙手可熱之際,聯發科選擇從最基本只能讀不能寫的「一次型光碟 CD-ROM」開始。CD-ROM 的技術門檻是比 CD-RW 還低,而 CD-RW 又比 DVD 還為落後。可見飛利浦與 Sony 是為當時光蝶機晶片市場的領銜者。

聯發科從 CD-ROM 切入,技術門檻較低是一個原因。但重要的事是,當時 CD 的讀取速度,還未能夠使消費者滿意。聯發科針對晶片讀取速度的進行改進,開發出 48 倍速 CD 晶片,比起當時的 16 倍速更加快速。

此時,深具潛力的 DVD 市場正面臨著各種技術標準的林立。飛利浦與 Sony 的 DVD+RW 標準,遭到 DVD 標準組織提出的 DVD-RAM 標準所阻攔,而日本數位娛樂大廠- Pioneer 也帶著 DVD-R 標準一同攪局。三方衝突之際,聯發科逐漸在 CD 市場站穩腳步。

沒等它們發覺,聯發科再跨入 DVD 市場中最基礎的「一次型 DVD-ROM」。並更進一步整合「數位訊號處理器」、「 解碼器」 與「 中央處理器」 於單一晶片上,集成出世界上第一顆 DVD 單晶片。單晶片的威力在於,體積不變下功能卻更加齊全,省去光碟機廠進行電路整合的時間與成本。

此時,飛利浦與 Sony 要回防已經來不及。由於 DVD 標準的混亂,使得 CD 仍是市場的主流。DVD 還未能普及,聯發科已挾著超高倍速的 CD 晶片橫掃了光儲存晶片市場。加上單晶片的助攻,聯發科成功於 2000 年拿下 57% 的 CD-ROM 市占率與 18% 的 DVD-ROM 市占率 。

不斷嘗試,為下次成長作準備

雖然聯發科成功利用「高倍速」產品與「單晶片」技術,成功站穩光儲存晶片市場。但蔡明介深知策略是可以模仿的。以 Sony 也進行整合並推出單晶片來看,當技術不再是唯一,價格戰也將一觸即發。

此時,聯發科未來將大放異彩的無訊通訊市場,已趨於成熟。隨著 1880 年的「光電話」開始[註 1],無線通訊已發展超過一百年。最終在 Nokia 與 Motorola 的努力下, 1998 年 2G 手機正式突破 1 億。這個已相當成熟的無訊通訊市場,就如當年光儲存市場一樣,成為蔡明介眼中再次成長的動能。

為能跨入新領域,聯發科於 2000 年成立手機晶片部門。沒有像光儲存晶片那般順利,遲至三年後,聯發科的第一顆手機晶片才正式發表。困難度在於,光儲存晶片只需要讀取訊號就好,然而手機晶片卻包含訊號的傳送與接收,牽涉到類比訊號與數位訊號間的轉換,技術門檻墊高了不少。

與此同時,聯發科也沒忘了補足「複寫式」晶片技術。畢竟 CD-RW 或 DVD-RW 具有的重複讀寫特性,是比「一次型」光碟還來得方便。聯發科更進一步將 CD-ROM 高倍速讀取技術轉移到 CD-RW 上,持續保持技術上的領先,維持光儲存市場之領先地位。

看的是未來,從光儲存、手機到電視晶片

隨著影音品質要求越來越高,DVD 的 4.7GB 容量已漸漸不夠使用。在 DVD 標準發佈的五年後 ,新的產業紛歧又再度出現。以 Sony 為首的藍光光碟技術 (BD),正與東芝引領的 HD-DVD 互相對抗[註 2]。一樣的是,BD 與 HD-DVD 都是使用波長為 405 nm 的藍色雷射光,比起 CD 的 780 nm 與 DVD 的 650 nm,其波長顯得短上許多。

雷射波長有效縮短之下,刻寫在光碟的 0 與 1 訊號間距也將縮短,進而增加容量。雷射光造成晶體型態變化的面積,是為「訊坑」。

由於數值孔鏡 (Numerical Aperture, NA) 的不同,BD 孔訊可以來到 0.15  μm,DVD 孔訊則大了點,為 0.2  μm。雖然好像差不多,量化之後可是有 25% 的差異。也因此單面 BD 的容量可達 25GB,HD-DVD 只有 15GB。

當雷射光照射在不同數值孔徑之物鏡上時,其蝕刻出的孔訊將有著大小差異。製圖:邱中一。

當雷射光照射在不同數值孔徑之物鏡上時,其蝕刻出的孔訊將有著大小差異。製圖:邱中一。

此時是為 2002 年,聯發科已完成複寫式光碟晶片的開發,且又有著單晶片與高倍速兩大技術特色。雖然,聯發科的產品看似完美,但在 BD 與 HD-DVD 面前卻顯得有些落後。消費者所在乎的大容量與高畫質,只有 BD 與 HD-DVD 能符合。

身為技術追隨者的聯發科,再次感受到落後的壓力。

以光儲存的角度來看,DVD 的應用可分為播放機與光碟機,前者與電視搭配,是為多媒體產品:後者則為電腦的標準配備,是為資料儲存工具。DVD 還沒那麼快能被取代,其市場仍可藉由日漸普及的電腦來支撐。現階段聯發科還有時間可以做準備。

延伸 DVD 多媒體的角色,聯發科於 2003 年再度跨入新領域-電視晶片市場。除了能開闢新市場外,聯發科更想藉此避開陷入價格戰的光儲存市場。

等待並不會讓市場轉好,適時的改變才能找到轉機。聯發科始終如此相信著!

從光儲存、手機到電視,聯發科一直勇於嘗試新領域。製圖:邱中一。

從光儲存、手機到電視,聯發科一直勇於嘗試新領域。製圖:邱中一。

下篇預告

接下來的手機晶片市場,聯發科所遭遇的對手已超乎想像,那可是幾十、甚至百倍的營收差距。不斷找到新契機的聯發科,能否再度突破重圍?!站上世界的舞台,聯發科承載著不只是市場的壓力,更是對自我信心的考驗。

 

註 1:光電話是由美國科學家亞歷山大・貝爾 (Alexander Graham Bell) 所發明。他利用透鏡將光匯聚在話筒的震動片上,隨聲音高低之不同,震動片會產生相對應之震動,並使反射光的型態跟著改變。當光傳至接收端,其將被轉換成電流,接收者就能透過聽筒聽到遠方聲音。

註 2:日後,HD-DVD 陣營預期到網路的方便與即時性,決定讓出不具未來性的光儲存市場給予 BD 陣營,劃下為期六年之爭的句點。

封面來源:tudocelular

About 邱 中一

相信「性格能決定命運,態度能決定高度」。 為此,正不斷努力,希望能成為更好的自己。
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