争食物联网商机大饼　半导体厂十八般武艺尽出

    半导体厂新一波物联网投资及产品攻势全面迸发。为争抢物联网商机，国际晶片及IP大厂正拼尽全力研发新一代兼具高性能与省电特色的半导体解决方案；同时更纷纷祭出银弹攻势，大举购并宽频通讯、蓝牙和记忆体IC厂，以凑齐物联网潜力技术阵容，足见各家厂商皆已使出十八般武艺，圈地市场版图。

物联网(IoT)应用跃居半导体产业技术布局新焦点。随着物联网刺激穿戴式装置、巨量资料(Big Data)等应用需求涌现，全球半导体厂商逐渐转为发展先进逻辑(Logic)制程，以及低功耗/嵌入式记忆体等特殊制程双线并进的策略，以拓展物联网系统单晶片(SoC)技术；与此同时，国际IC大厂也相继藉由收购方式，展开垂直或水平供应链整合，期弥补不足的通讯、储存和嵌入式处理等关键技术，扩大布局智慧联网市场。  
事实上，物联网概念日益成形，加上应用环境愈来愈成熟，皆为半导体和台湾IC设计产业带来诸多新机会和挑战。国际半导体业者为强化其独特定位，陆续展开垂直市场的整合，期率先成为物联网领域最大赢家；同时，IC制造业正迈入10奈米以下制程竞局，如何在追求先进和特殊制程技术的同时，具备高弹性的整合能力，成为首当其冲的议题。  


图1　工研院IEK系统IC与制程资深研究员林宏宇指出，物联网商机无限，半导体业者为增加独特定位纷纷掀起并购风潮。
迎接IoT应用新商机　半导体厂力拚垂直整合 

物联网应用发展持续热烧。国际半导体业者为增加独特销售定位，纷纷针对特定垂直市场进行供应链的整合，期能抢占物联网市场一席之地，其中，5G通讯、蓝牙低功耗(Bluetooth Low Energy)、宽频网路等技术更是半导体商争相布局之重要领域。  

工研院IEK系统IC与制程资深研究员林宏宇(图1)表示，物联网时代就像诸侯割据时代般混乱，半导体业者纷纷争抢市场大饼，但目前尚无特定的赢家，因此近期国际IC业者积极展开购并，以强化其独特定位。  

RFIC跃居购并第一标的晶片商酝酿无线技术大军 

举例来说，2014年先是高通耗资25亿美元收购研发全球卫星定位系统(GPS)和蓝牙通讯晶片厂商剑桥无线半导体(CSR)，厚实其穿戴式装置、车载系统等晶片业务。  

紧接着，恩智浦(NXP)也宣布收购昆天科微电子(Quintic)旗下穿戴式装置和蓝牙低功耗晶片业务相关资产和矽智财(IP)；并于今年3月，再以118亿美元收购飞思卡尔(Freescale)，稳固其车用晶片及通用微控制器市场，布局智慧联网。  

另外，英特尔(Intel)为深化宽频网路产业的技术和通路，今年2月则收购宽频接取网通晶片商领特(Lantiq)，将产品线拓展至数位用户回路(DSL)、光纤、长程演进计画(LTE)和智慧路由器等，使其网通领域布局更趋完整。  

不仅如此，先前即已购并台湾蓝牙晶片/模组业者创杰的微芯(Microchip)，今年5月再出手购并迈瑞(Micrel)，以引进其高速混合讯号、区域网路(LAN)、通讯和时脉晶片技术，足见其不断壮大专利及产品线战力的企图心。  

赛普拉斯(Cypress)针对物联网系统单晶片(SoC)开发所需的技术，收购快闪记忆体(NOR Flash)大厂Spansion，期站稳物联网记忆体市场；而亚德诺(ADI)则是并购讯泰微波(Hittite)，补足其在第五代行动通讯(5G)应用领域之微波及毫米波频段技术缺口。  

上述看似单一厂商在经营面及业务拓展面的个别决策，其实皆有共通点，目标都是为了凑齐足以站稳物联网市场的通讯、嵌入式控制和储存技术拼图，尤其无线通讯方案更被国际晶片大厂视为最关键的一着棋，遂跃居产业热门投资焦点；而这股产业整并风潮也开始蔓延至更上游的IP供应链。  

近期，专攻应用处理器、数位讯号处理器和微控制器(MCU)核心设计的安谋国际(ARM)，即透过购并Wicentric和SMD(Sunrise Micro Devices)两家公司，将触角拓及低功耗无线通讯应用领域，并将打造全新Cordio系列IP，提供业界符合蓝牙智慧(Bluetooth Smart)通讯协定和软体堆叠(Software Stack)的低电压无线电方案。  

除利用购并快速纳入专利和成熟技术外，晶片商亦快马加鞭厚实自身研发资源，以满足物联网多元应用，且横跨软硬体世界的系统层级设计需求。  

跨领域整合势在必行　创新半导体科技蓄势待发 

林宏宇认为，物联网并非只是旧技术的整合，新技术领域开发也前景无限，包括新一代奈米(Nano)感测器系统、软性电子等。未来IC设计将大举迈向跨领域整合，如整合生理感测的通讯技术、用于保健与亲和性穿戴的生物感测晶片系统封装(SiP)、感测器系统(Sensor System)整合低成本3D VLSI等。  

林宏宇表示，穿戴装置可视为物联网核心应用，能轻易跨入联网汽车(Connected Vehicle)、健康照护(Health Care)，最终更可跨入机器对机器(M2M)应用。由于低成本、高性能、低耗电及容易设计等特性将能扩大物联网生态体系；因此他建议，台厂可考虑国际策略联盟模式运作，以价值定位摆脱追兵并跨越物联网经济规模天险。  

无庸置疑，上述物联网新应用将引领新一轮制程技术发展。因应物联网和穿戴式装置应用需求，IC制造商持续在低功耗、感测器和SiP等技术发展上加紧布局，因此不仅刺激逻辑制程不断演进，亦带动庞大特殊制程需求。  

抢搭物联网商机　晶圆厂逻辑/特殊制程须并重 

图2　工研院IEK系统IC与制程研究员陈婉仪表示，全球IC制造业将在物联网的趋势下寻求差异化的服务。
工研院IEK系统IC与制程研究员陈婉仪(图2)表示，物联网商机持续发烧，全球穿戴式、物联网和大数据应用需求升温，连带推动半导体产业不断精进。为了达到高传输效能、资料处理能力以及极低功耗的特性，许多IC制造商的制程技术发展策略逐渐转为逻辑和特殊制程并进，利用成熟制程技术推动特殊制程发展，甚至将8寸晶圆特殊制程转移至12寸晶圆，以提高产能利用率并降低成本。  

目前已有许多晶圆代工厂商走向20奈米(nm)以下制程技术，台积电首先于2014年成为第一家量产20奈米制程技术晶片的晶圆代工厂，并于同年第三和第四季拥有亮眼营收。2015年，该公司则迈入16奈米量产布局。  

在台积电领军下，台湾IC制造业已于2014年跨入20奈米制程，全年产值达新台币1兆1,731亿元，年成长17.7%，创下历年新高。陈婉仪进一步指出，相机晶片、蓝牙模组、多媒体处理器和快闪记忆体需求已成为带动半导体业成长的驱动力，而高阶旗舰手机相关元件和处理器需求持续加持下，预期台湾IC制造业在2015年产值将达新台币1兆2,964亿元，年成长10.5%。  

逻辑制程技术已超越记忆体制程技术，成为领先技术指标，因此台积电持续提升16奈米良率，同时戮力研发10奈米制程；三星(Samsung)则授权格罗方德(GlobalFoundries)制程；另外，联电也加入IBM联盟，抢攻14奈米和10奈米以下制程。  

然而，先进制程研发和设备成本愈来愈高，晶圆代工厂数量减少，将使得IC产业生态链重整。举例来说，迈入16/14奈米和以下节点时，初估建厂和设备材料研发之投资成本高达200亿美元；另外，受到设计复杂度、产品研发周期等因素影响，晶圆代工厂制程类型将大受限制，而IC和晶圆厂紧密合作形成互惠的整合模式，将是跨越此高门槛的解方。  

陈婉仪指出，半导体业者赶搭物联网商机不能以追求先进制造为唯一目标，更重要的是拓展技术产能，尤其下一波物联网市场，考验的不是制程技术的推进，而是制程复杂度、弹性度和整合能力。  

未来的研发、设备支出势必因尺寸微缩而提高，半导体厂商应掌握好材料特性和新电晶体结构；此外，在设备方面，也须符合良率和生产速率等经济效益，进而提高在物联网市场的竞争力。  

显而易见，无线通讯、逻辑/特殊制程产业正随着物联网需求展开蜕变，而下一个即将产生剧烈变化的疆域则是作业系统(OS)和软体开发套件(SDK)。对半导体厂商而言，物联网追求的系统级设计，已使软体重要性日益突显，锋芒甚至压过硬体，因此IP及晶片开发商正一窝蜂抢进布局。  

处理器厂互尬软体战力 

现阶段，英特尔(Intel)、联发科、高通(Qualcomm)和迈威尔(Marvell)等晶片大厂皆正积极筹备自家物联网软体开发套件，甚至于更高层次的作业系统和标准协定。其中，英特尔、高通正分别透过其发起的开放互连联盟(OIC)和Allseen联盟，寄望能一举掌握物联网技术和产品发展动向。  

联发科、Marvell也输人不输阵，分别于2014年发布其LinkIt物联网软硬体参考设计平台，以及Kinoma开发套件，期与先行的英特尔和高通抗衡。  

联发科技创意实验室副总经理Marc Naddell表示，专业开发人员在产品设计的周期内面对多项挑战，而其中一个影响重大的难题在于软硬体整合的原形设计；为协助厂商克服此一桎梏，联发科近期已推出LinkIt Assist 2502参考设计平台，并结合旗下创意实验室的Partner Connect计画，让开发人员的设计概念快速且真实呈现在消费者眼前。  

据悉，LinkIt Assist 2502具有四种功能丰富的元件，包括适用于Eclipse IDE的SDK、以C语言编程为基础的应用程式介面(API)、硬体开发工具套件(HDK)，以及以模组为本的硬体参考设计，以消弭不同元件整合的高复杂度门槛。  

无独有偶，Marvell近期也强打整合软、硬体与相关工具的物联网套件--Kinoma Create，加入此一新战场。Marvell Kinoma行销传播总监Rachel Bennett表示，Kinoma Create以JavaScript程式语言为基础，有助推动联网装置原型设计；今年初该公司亦成功展示基于近距离无线通讯(NFC)、蓝牙信标(Bluetooth Beacon)、ZigBee及感测器的物联网设计，可用来连结及控制机器人、家庭自动化与安全监控系统等应用。  

事实上，ARM亦于2014年底以mbed平台抢进物联网开发套件市场，并进一步拱大生态系统，将该平台拉高至作业系统的层级，为晶片商和系统业者搭建从行动跨足物联网设计的桥梁。由于物联网多元接取环境引发更严峻的资料安全防护挑战，因此ARM也特别针对Cortex-A核心发布授信执行环境(TEE)认证计画，并购并Offspark，以强化mbed平台传输层安全协议(TLS)和Cryptobox等功能，期从晶片设计源头建立起滴水不漏的防护机制。  

ARM安全行销暨系统与软体部门总监Rob Coombs表示，目前并无任何产业认证机制，用以评估行动及物联网装置的安全性，因此即便晶片商、系统厂老王卖瓜，但终端用户仍可能暴露在资料外泄或遭骇客窃取的风险中。为克服此问题，ARM正致力发展从Cortex-A核心、Trust Boot到Trust OS的系统级安全解决方案--TEE，并于近期携手全球平台组织(GlobalPlatform)，共同推广TEE认证计画，以确保采用该方案的晶片及系统安全防护功能达标。  

ARM物联网事业部产品策略总监Paul Bakker认为，物联网装置从设计、生产，乃至于上市商品的韧体/软体线上更新，皆有其安全漏洞，mbed目标就是为Cortex-M系列MCU建造一个安全地基，再往上搭建各种软硬体防护功能，如可阻挡网路攻击的Cryptobox。  

在众家半导体商投注大量资金和软硬体技术资源下，物联网的发展可望突飞猛进；而随着物联网生态系统日益壮大、成熟，半导体商亦能受惠于市场需求，刺激旗下晶片、SDK出货规模增长，形成产业正向循环。