半導體廠新一波物聯網投資及產品攻勢全面迸發。為爭搶物聯網商機，國際晶片及IP大廠正拼盡全力研發新一代兼具高性能與省電特色的半導體解決方案；同時更紛紛祭出銀彈攻勢，大舉購并寬頻通訊、藍牙和記憶體IC廠，以湊齊物聯網潛力技術陣容，足見各家廠商皆已使出十八般武藝，圈地市場版圖。
物聯網(IoT)應用躍居半導體產業技術布局新焦點。隨著物聯網刺激穿戴式裝置、巨量資料(Big Data)等應用需求涌現，全球半導體廠商逐漸轉為發展先進邏輯(Logic)制程，以及低功耗/嵌入式記憶體等特殊制程雙線并進的策略，以拓展物聯網系統單晶片(SoC)技術；與此同時，國際IC大廠也相繼藉由收購方式，展開垂直或水平供應鏈整合，期彌補不足的通訊、儲存和嵌入式處理等關鍵技術，擴大布局智慧聯網市場。
事實上，物聯網概念日益成形，加上應用環境愈來愈成熟，皆為半導體和臺灣IC設計產業帶來諸多新機會和挑戰。國際半導體業者為強化其獨特定位，陸續展開垂直市場的整合，期率先成為物聯網領域最大贏家；同時，IC制造業正邁入10奈米以下制程競局，如何在追求先進和特殊制程技術的同時，具備高彈性的整合能力，成為首當其沖的議題。
迎接IoT應用新商機 半導體廠力拚垂直整合
物聯網應用發展持續熱燒。國際半導體業者為增加獨特銷售定位，紛紛針對特定垂直市場進行供應鏈的整合，期能搶占物聯網市場一席之地，其中，5G通訊、藍牙低功耗(Bluetooth Low Energy)、寬頻網路等技術更是半導體商爭相布局之重要領域。
工研院IEK系統IC與制程資深研究員林宏宇(圖1)表示，物聯網時代就像諸侯割據時代般混亂，半導體業者紛紛爭搶市場大餅，但目前尚無特定的贏家，因此近期國際IC業者積極展開購并，以強化其獨特定位。
RFIC躍居購并第一標的晶片商醞釀無線技術大軍
舉例來說，2014年先是高通耗資25億美元收購研發全球衛星定位系統(GPS)和藍牙通訊晶片廠商劍橋無線半導體(CSR)，厚實其穿戴式裝置、車載系統等晶片業務。
緊接著，恩智浦(NXP)也宣布收購昆天科微電子(Quintic)旗下穿戴式裝置和藍牙低功耗晶片業務相關資產和矽智財(IP)；并于今年3月，再以118億美元收購飛思卡爾(Freescale)，穩固其車用晶片及通用微控制器市場，布局智慧聯網。
另外，英特爾(Intel)為深化寬頻網路產業的技術和通路，今年2月則收購寬頻接取網通晶片商領特(Lantiq)，將產品線拓展至數位用戶回路(DSL)、光纖、長程演進計畫(LTE)和智慧路由器等，使其網通領域布局更趨完整。
不僅如此，先前即已購并臺灣藍牙晶片/模組業者創杰的微芯(Microchip)，今年5月再出手購并邁瑞(Micrel)，以引進其高速混合訊號、區域網路(LAN)、通訊和時脈晶片技術，足見其不斷壯大專利及產品線戰力的企圖心。
賽普拉斯(Cypress)針對物聯網系統單晶片(SoC)開發所需的技術，收購快閃記憶體(NOR Flash)大廠Spansion，期站穩物聯網記憶體市場；而亞德諾(ADI)則是并購訊泰微波(Hittite)，補足其在第五代行動通訊(5G)應用領域之微波及毫米波頻段技術缺口。
上述看似單一廠商在經營面及業務拓展面的個別決策，其實皆有共通點，目標都是為了湊齊足以站穩物聯網市場的通訊、嵌入式控制和儲存技術拼圖，尤其無線通訊方案更被國際晶片大廠視為最關鍵的一著棋，遂躍居產業熱門投資焦點；而這股產業整并風潮也開始蔓延至更上游的IP供應鏈。
近期，專攻應用處理器、數位訊號處理器和微控制器(MCU)核心設計的安謀國際(ARM)，即透過購并Wicentric和SMD(Sunrise Micro Devices)兩家公司，將觸角拓及低功耗無線通訊應用領域，并將打造全新Cordio系列IP，提供業界符合藍牙智慧(Bluetooth Smart)通訊協定和軟體堆疊(Software Stack)的低電壓無線電方案。
除利用購并快速納入專利和成熟技術外，晶片商亦快馬加鞭厚實自身研發資源，以滿足物聯網多元應用，且橫跨軟硬體世界的系統層級設計需求。
跨領域整合勢在必行 創新半導體科技蓄勢待發
林宏宇認為，物聯網并非只是舊技術的整合，新技術領域開發也前景無限，包括新一代奈米(Nano)感測器系統、軟性電子等。未來IC設計將大舉邁向跨領域整合，如整合生理感測的通訊技術、用于保健與親和性穿戴的生物感測晶片系統封裝(SiP)、感測器系統(Sensor System)整合低成本3D VLSI等。
林宏宇表示，穿戴裝置可視為物聯網核心應用，能輕易跨入聯網汽車(Connected Vehicle)、健康照護(Health Care)，最終更可跨入機器對機器(M2M)應用。由于低成本、高性能、低耗電及容易設計等特性將能擴大物聯網生態體系；因此他建議，臺廠可考慮國際策略聯盟模式運作，以價值定位擺脫追兵并跨越物聯網經濟規模天險。
無庸置疑，上述物聯網新應用將引領新一輪制程技術發展。因應物聯網和穿戴式裝置應用需求，IC制造商持續在低功耗、感測器和SiP等技術發展上加緊布局，因此不僅刺激邏輯制程不斷演進，亦帶動龐大特殊制程需求。
搶搭物聯網商機 晶圓廠邏輯/特殊制程須并重
工研院IEK系統IC與制程研究員陳婉儀(圖2)表示，物聯網商機持續發燒，全球穿戴式、物聯網和大數據應用需求升溫，連帶推動半導體產業不斷精進。為了達到高傳輸效能、資料處理能力以及極低功耗的特性，許多IC制造商的制程技術發展策略逐漸轉為邏輯和特殊制程并進，利用成熟制程技術推動特殊制程發展，甚至將8寸晶圓特殊制程轉移至12寸晶圓，以提高產能利用率并降低成本。
目前已有許多晶圓代工廠商走向20奈米(nm)以下制程技術，臺積電首先于2014年成為第一家量產20奈米制程技術晶片的晶圓代工廠，并于同年第三和第四季擁有亮眼營收。2015年，該公司則邁入16奈米量產布局。
在臺積電領軍下，臺灣IC制造業已于2014年跨入20奈米制程，全年產值達新臺幣1兆1,731億元，年成長17.7%，創下歷年新高。陳婉儀進一步指出，相機晶片、藍牙模組、多媒體處理器和快閃記憶體需求已成為帶動半導體業成長的驅動力，而高階旗艦手機相關元件和處理器需求持續加持下，預期臺灣IC制造業在2015年產值將達新臺幣1兆2,964億元，年成長10.5%。
邏輯制程技術已超越記憶體制程技術，成為領先技術指標，因此臺積電持續提升16奈米良率，同時戮力研發10奈米制程；三星(Samsung)則授權格羅方德(GlobalFoundries)制程；另外，聯電也加入IBM聯盟，搶攻14奈米和10奈米以下制程。
然而，先進制程研發和設備成本愈來愈高，晶圓代工廠數量減少，將使得IC產業生態鏈重整。舉例來說，邁入16/14奈米和以下節點時，初估建廠和設備材料研發之投資成本高達200億美元；另外，受到設計復雜度、產品研發周期等因素影響，晶圓代工廠制程類型將大受限制，而IC和晶圓廠緊密合作形成互惠的整合模式，將是跨越此高門檻的解方。
陳婉儀指出，半導體業者趕搭物聯網商機不能以追求先進制造為唯一目標，更重要的是拓展技術產能，尤其下一波物聯網市場，考驗的不是制程技術的推進，而是制程復雜度、彈性度和整合能力。
未來的研發、設備支出勢必因尺寸微縮而提高，半導體廠商應掌握好材料特性和新電晶體結構；此外，在設備方面，也須符合良率和生產速率等經濟效益，進而提高在物聯網市場的競爭力。
顯而易見，無線通訊、邏輯/特殊制程產業正隨著物聯網需求展開蛻變，而下一個即將產生劇烈變化的疆域則是作業系統(OS)和軟體開發套件(SDK)。對半導體廠商而言，物聯網追求的系統級設計，已使軟體重要性日益突顯，鋒芒甚至壓過硬體，因此IP及晶片開發商正一窩蜂搶進布局。
處理器廠互尬軟體戰力
現階段，英特爾(Intel)、聯發科、高通(Qualcomm)和邁威爾(Marvell)等晶片大廠皆正積極籌備自家物聯網軟體開發套件，甚至于更高層次的作業系統和標準協定。其中，英特爾、高通正分別透過其發起的開放互連聯盟(OIC)和Allseen聯盟，寄望能一舉掌握物聯網技術和產品發展動向。
聯發科、Marvell也輸人不輸陣，分別于2014年發布其LinkIt物聯網軟硬體參考設計平臺，以及Kinoma開發套件，期與先行的英特爾和高通抗衡。
聯發科技創意實驗室副總經理Marc Naddell表示，專業開發人員在產品設計的周期內面對多項挑戰，而其中一個影響重大的難題在于軟硬體整合的原形設計；為協助廠商克服此一桎梏，聯發科近期已推出LinkIt Assist 2502參考設計平臺，并結合旗下創意實驗室的Partner Connect計畫，讓開發人員的設計概念快速且真實呈現在消費者眼前。
據悉，LinkIt Assist 2502具有四種功能豐富的元件，包括適用于Eclipse IDE的SDK、以C語言編程為基礎的應用程式介面(API)、硬體開發工具套件(HDK)，以及以模組為本的硬體參考設計，以消弭不同元件整合的高復雜度門檻。
無獨有偶，Marvell近期也強打整合軟、硬體與相關工具的物聯網套件--Kinoma Create，加入此一新戰場。Marvell Kinoma行銷傳播總監Rachel Bennett表示，Kinoma Create以JavaScript程式語言為基礎，有助推動聯網裝置原型設計；今年初該公司亦成功展示基于近距離無線通訊(NFC)、藍牙信標(Bluetooth Beacon)、ZigBee及感測器的物聯網設計，可用來連結及控制機器人、家庭自動化與安全監控系統等應用。
事實上，ARM亦于2014年底以mbed平臺搶進物聯網開發套件市場，并進一步拱大生態系統，將該平臺拉高至作業系統的層級，為晶片商和系統業者搭建從行動跨足物聯網設計的橋梁。由于物聯網多元接取環境引發更嚴峻的資料安全防護挑戰，因此ARM也特別針對Cortex-A核心發布授信執行環境(TEE)認證計畫，并購并Offspark，以強化mbed平臺傳輸層安全協議(TLS)和Cryptobox等功能，期從晶片設計源頭建立起滴水不漏的防護機制。
ARM安全行銷暨系統與軟體部門總監Rob Coombs表示，目前并無任何產業認證機制，用以評估行動及物聯網裝置的安全性，因此即便晶片商、系統廠老王賣瓜，但終端用戶仍可能暴露在資料外泄或遭駭客竊取的風險中。為克服此問題，ARM正致力發展從Cortex-A核心、Trust Boot到Trust OS的系統級安全解決方案--TEE，并于近期攜手全球平臺組織(GlobalPlatform)，共同推廣TEE認證計畫，以確保采用該方案的晶片及系統安全防護功能達標。
ARM物聯網事業部產品策略總監Paul Bakker認為，物聯網裝置從設計、生產，乃至于上市商品的韌體/軟體線上更新，皆有其安全漏洞，mbed目標就是為Cortex-M系列MCU建造一個安全地基，再往上搭建各種軟硬體防護功能，如可阻擋網路攻擊的Cryptobox。
在眾家半導體商投注大量資金和軟硬體技術資源下，物聯網的發展可望突飛猛進；而隨著物聯網生態系統日益壯大、成熟，半導體商亦能受惠于市場需求，刺激旗下晶片、SDK出貨規模增長，形成產業正向循環。