駱奕霖紀錄
孫元成博士
時 間：2020年10月5日（一）下午 1:30~3:30
地 點：臺灣大學博理館101演講廳
主持人：林宗賢教授
主講人：孫元成博士
前言
臺大電子所特聘講座教授暨台積電前技術長孫元成博士應電子所邀請，於2020年10月5日蒞臨臺大電子所演講。在演講中，孫博士結合自身在職場近四十年的經驗跟同學們分享半導體的演進與未來發展趨勢。孫博士於1975年畢業於臺大電機系，並分別於1979年和1983年於伊利諾大學獲得碩士與博士學位。曾加入IBM並任職台積電CTO, R&D VP和Operating Committee Member。孫博士於2020年榮獲臺大傑出校友的殊榮。
半導體宇宙
在演講的一開始，孫博士首先向我們推薦了兩本半導體領域的好書。第一本為「矽晶之火」(Crystal Fire)，第二本為「風雲際會矽谷雷鳴」，裡面詳細的介紹半導體的歷史與發展演進。另外也特別提及施敏教授對半導體界的貢獻，包含他與施敏教授曾參與的技術和應用面的實務經驗。整個半導體宇宙開始於1947年，如演講的題目，半導體的發明如宇宙大爆炸一樣，大大的改變了環境生態，而半導體的發展猶如宇宙膨脹一樣。半導體已為人類帶來許多革命性的應用，並將持續以尖端技術推動AI與IoT的發展與普及。電晶體的重要性可由比爾．蓋茲的話來印證，“Without the invention of transistor, I’m quite sure that the PC would not exist as we know it today.”
半導體的演進
隨著時代的演進運算量的需求越來越高，半導體應隨之而進步，人類的生活品質才能得到整體的提升。從應用趨勢角度來看，從以前到現在大致可以分為四個階段，從最早的多人一機(Mainframe computing)，到一人一機(Personal computing)，到前幾年的一人多機(Mobile computing)以及現今的多機多機的溝通(Ubiquitous computing)。孫博士也提到了著名的摩爾定律(每1.5-2年電晶體的密度大致變兩倍)，並表示晶圓大小約每十年增加一次。由於電晶體的縮小與晶圓面積大小的增加，電晶體的價格約以每年32%的速度下降。半導體的柳暗花明不單是電晶體線寬的縮小與平行優化，技術上也開始往另一個方向發展，像是Info, CoWos, 3D IC等技術。3D整合提供了技術的突破口，包含3D CMOS Scaling 和 3D stacking。這些技術可以增加資料傳輸速度，解決以往因為晶片和記憶體之間傳輸時間太長所造成的瓶頸。除了改善傳輸速度外，降低功耗也是另一重要的議題，例如IoT裝置必須為低功耗進而增加使用時間。軟硬結合共同設計(Co-design)已經取代單純「做小」的循環，我們應學習Co-Design的思維精進自己，使一般所熟知的AI (Artificial Intelligence)變成另種AI (Augmented Intelligence)，而不是取代自己的工具。
西方的遠見
孫博士表示「半導體如逆水行舟不進則退」，西方國家科技強大並常處於長期規劃領先是因為在科技發展的早期就成立協會或聯盟，並著手繪製發展藍圖，進而造就集體智慧的現象。在整個半導體的發展中，美國是不可忽略的重要推手，在產官學各方面的集體智慧下不斷的投入努力，有遠見的領導了整個半導體界的發展與變化。當代半導體能有如此豐碩的成果，美國產官學多方面的貢獻不可抹滅。
半導體業的競合關係
半導體這個產業是無法單打獨鬥的，需靠團隊共創奇蹟，半導體界是一群人才能走得遠，而一個人是走不久的，即使是領先者也需與時俱進並持續充實自己，才可保持領先地位。孫博士也特別提到整個半導體產業是典型的競合模式的體現，除了商業競爭之外，也必須保持合作的關係，例如共同制定規格，這些都促使著產業不斷的革命升級，為創造新社會的價值的極佳範例。
台積電的成功之道
台積電在1987創立的第一年剛好跟上PC爆發的潮流順勢發展壯大，從剛創立的奮力追趕到現在的世界領先，除了台灣學術界的共同合作也因為公司堅持走對的方向，堅守核心價值，包含技術自主領先、卓越製造、客戶共存與不斷創新。在追求製程技術上，台積電採取較穩健的發展方式，做到什麼程度就賣怎樣的產品，相較其他公司因為一開始訂定太高的目標，反而導致技術開發的落後。半導體與半導體智能無處不在，奈米半導體一直都是精密創新工業，期盼台積電能夠站穩腳步，引領台灣持續走向世界舞台。
未來趨勢
在未來誰掌握了AI與IoT，誰就能掌握商機。在AI與大數據資料的計算中，資料搬移為主要的瓶頸，因為有大約三分之二的功耗都在資料的傳輸上，因此如何打破傳統邏輯與記憶體必須要分開的框架成為一重要的課題，例如近記憶體計算(near memory computing)希望能將DRAM直接做到晶片中，而記憶體內計算(in-memory computing)則是直接在記憶體運算。而單對記憶體而言，希望可以達到低功耗、高速並具備安全性。
結語
半導體是具有創新性與價值性的，身在這個領域的我們仍有許多有挑戰性的題目可以做。半導體的創新不需要一次到位，不需要一開始就全壘打，但要知道切入的角度，慢慢突破即可。對於半導體及其應用而言，未來還有很大的成長空間，因此這領域還待人類慢慢地發掘。想在這領域立足必須富有好奇心、夢想、熱情、想像力並有效的利用AI (Augmented Intelligence)。成功的企業家需要發現人的需求並創造價值，技術端與應用面是正向循環的，技術帶動應用，而應用刺激技術的深入。An ever expanding semiconductor universe! The best is yet to come.
圖1.孫元成教授分享半導體演進與未來趨勢
圖2.孫元成教授及與會者合影
駱奕霖，本校電子所博士班學生