2017/4/26

(­一)淺談晶片實體設計-競爭力(Competitiveness)


成本效益(Cost-effectiveness)
台灣半導體產業非常擅於降低成本(cost-down), 套用「資本論」的術語叫: 擅於提高「相對剩餘價值」. 往好一點的方向走, 有所謂的「成本效益 (cost-effectiveness) 最佳化」思維, 也就是透過系統性的創新、工具與設計流程的改良來提高產能.

如下圖, 在傳統的IC 設計思維裡, 石頭所支撐天秤的一邊是成本, 另一邊是終端產品或客戶的競爭力. 在這樣的系統裡, 降低成本( 包括機器、廠房、不良率、晶圓價格、封測、勞動、軟硬體資源與產品週轉時間等) 的同時, 可能無形中也削弱了終端產品或客戶的競爭籌碼, 以維持平衡. 若想要將所降低的「設計成本」轉化/ 強化為終端產品或客戶的「競爭籌碼」, 且天秤兩端仍能維持平衡, 系統性的通盤考量結構性的創新 . 結構性的改變( 將石頭移到右邊) 扮演一個重要的橋梁, IC 設計服務來說, 就需要主動地洞察/ 提供更貼近系統商或客戶端的需求以增加產品競爭力 .




事情必有蹊蹺
成本效益 (cost-effectiveness ) 」我們非常擅長也常掛在嘴邊, 表面上看來極具正面, 但若我們看看台灣半導體產業龍頭-- 台積電  TSMC ( 不過嚴格說來其實外資持股約80%, 應該算是吃台灣多項優惠, 聘較多台灣人的外商吧? ) 與全球各產業的獲利能力相比


(source: BI 2015 )


根據BI 2015 年的統計資料 , 這個當年傾國家之力栽培、 ( 包括許建老師 ) 赴美受訓、重點扶植的產業, 成長至今大約貢獻了約316 億美元的年營收( 對台灣繳了約8.6 億美元, 佔營收2.7%, 即經濟成長的果實大部份eventually 都充公外資去了), 介於Facebook Google 之間, 但尚未達Google 1/2.

再看看蘋果(Apple), 如果這個企業是個國家, 根據IMF 2016的統計資料也應該可以排入前52 名吧? Wal-Mart 則僅次於瑞典可以擠下比利時排入第24 ! ( 台灣排在第22 )


Who Earned Money?
到底誰才是真正的贏家 ?真正賺到 ? 網路上很多人喜歡買iPhone來拆解,並分析其各構成部件究竟是由誰來代工,並將這件差事(外包工作)視為無上的榮耀.


(Source: HIS 2014 )

可是當我們仔細看看台灣有哪些企業可以沾上邊、分杯羹的同時, ( iPhone 被拆解以來) 總是能看到如鴻海、和碩這等坐擁10 萬大軍的生線產身影, 然而每組裝一支iPhone 卻僅能跟蘋果拿( 非賺喔) 只有約其0.7% 的售價耶? 為名符其實的「打工仔」呢! 我想在這所有代工鏈中, TSMC 算是相對被剝奪較少的( 堅持毛利率超過50% 的奇蹟製造廠), 統包/ 爽吞A8 晶片, 卻也只能跟Apple 拿不到其售價的3% !


台灣的半導體產業是馬克思「資本論」的最佳詮釋?
或許台灣的教育花太多時間去背誦仇恨了? 我們都在舒適圈裡過日子, 要嘛是領一天薪水過一天日子, 要嘛是吹噓在股市/ 房市槓桿中賺了多少, 真的鮮少花時間認真花時間去思考自己所屬的「產業」是啥 ? 自己到底在幹啥? 或是所處產業的「價值」可創造性 ? 連筆者都不例外.

綜觀這近四分之一世紀以來台灣的半導體產業( 包括IC 設計、製造、封裝/ 測試、代工服務等) 運轉模式, 真的像極了於150 年前馬克思資本論」中所描述的現象( 且現在仍還在迴圈內運行著): 資本家為了增加利潤因而須設法減少成本支出( 故外包/ 代工廠被強迫cost-down), 而可以有效轉變為商品價值的「勞動/ 工時」有其健康/ 物理限制, 但資本家又受必須增加更多勞動的目標所驅使( 機器一旦啟動就希望它能持續運轉不要停機), 所以發明了輪班制( 將原本「被迫」、「毫無休息地持續勞動」合理化). 在最大化所謂的「絕對剩餘價值, 即無法繼續壓榨勞動/ 工時) 之後, 所以很自然地引入「自動化」並改善生產流程以最佳化「成本效益」( 並吹噓說: how cost-effective they are), 此為所謂「相對剩餘價值」的持續剝削, 即你還是拿一樣的薪水既使產能已提高了100 倍或更多( 有時拋出 肉屑或許可以消弭一些divergence).

針對「Cost-effectiveness」這個泥淖, 筆者也想了很多回, 我想我們可以簡單用下面這張圖來呈現. 台灣半導體產業( IC 設計、製造、設備、DRAM 、封裝/ 測試、代工服務等), 似乎仍然跟許多落後地區或開發中國家一樣, 好比高爾驅動大未來」書中關於現行「資本主義」論述時所提到的「工作外包、機器人代工」模式的承包商. 套用「資本論」的話語: 剩餘價值」相當於勞動所創造出來( 相對) 高於工資的利潤, 可以是資本家透過剝削勞工而來( 即所給予的薪資與所創造出來的商品不對等) 、透過降低成本( 外包) 或是提高產能( 機器人外包、系統性設計流程創新) 等產生.




價值創造(Value Creation)
然而觀察tier-one company 的獲利模式, 它們除了能透過外包/ 代工廠間接享受A 途徑的果實, 更善於創造/ 賦予產品更高的價值, 這個途徑B 除了需要讓自己關注於創新發明、透過technical marketing ( 專利、論文) 鞏固技術的領先地位, 通常也應需要善盡企業的責任, 例如對環境的關懷、社會回饋、產學合作等, 如此不但得到永續經營的契機也間接豎立品牌的價值, 我稱這個過程為「Branding .




雖然資本家透過天之驕子/ ( 廣告包裝) 套牢消費者的的模式不變, 但其衍生出來的資產與金流( 信用消費) 模式 , 則是徹底跳脫了傳統資本論述中所謂的「剩餘價值」了!

就東方與西方資本主義之實踐來看( 增加剩餘價值之方法不同), 那奉行「馬克思」思想的彼岸, 似乎逐漸擺脫了這個原屬於上個世紀所設計的剝削輪迴, 而台灣仍然還沒跳脫這殖民地時代就已存在的泥沼. 這是大系統的問題( 從教育開始), 不是鼓勵創業能解決的.


產業目標/ 策略(Marketing Strategy)
若你尚未踏入職場, 眼光只有半導體, 那就只能在全球三千多億美元 (2016 年有點衰退喔 ) 產值的系統內分杯羹哪! 若非自己創業, 也只能冀望頂層老闆們發揮康納曼所提「卓越的系統二」 , 對產業靈敏且深思熟慮, 對市場有寬闊且深遠的洞見了. ( 無奈它已經決定一大半了)

我們再把比較視野移至全球智慧手機產業看看,依據2015 年的市調報告 , 三星(Samsung) 雖然表面上佔了智慧型手機市場約24%( 市佔率第一), 但卻有超過90% 全球總體市場獲利流入Apple, 相當驚人( 獲利跟市佔率無關)! 其餘品牌的獲利在整體市場中的比例則幾乎可以被忽略, 甚至有些公司的獲利(profit share) 為負值呢!


(Source: Gartner 2015 )



假想敵(Competitor)
回到競爭力 (Competitiveness)這個議題, 我們首先需要設定一個核心競爭對手( 標竿)…

IC 設計公司的營運模式為例, 有一種非常具競爭力者是「die-buy , 通常Foundry 面對一般customer(design house) 因為需要免責所以會轉嫁許多「設計餘量(design margin) 」給customer, 然而面對這種產能巨大的客戶會願意在「風險」與「良率」之間尋求妥協並最大化「成本效益 (cost-effective) 」以共享經濟成長果實的合作模式

講白話就是: 人家( 競爭對手) 最後時序驗證的配方(timing sign-off recipe) 可能是TT ± 1.5σ, 而你可能仍得遵守等效於SS ± FF ± Foundry 免責配方( 考慮電壓/ 溫度、製程與實體設計相關的變異性等效應). 若將競爭力想像成「看誰能離懸崖邊最近, 且足夠安全而不至於跌落谷底」的競賽, 則此安全距離為所謂的「設計餘量(design margin) .



面對這樣的競爭對手, 我們必須使用大絕招, 例如比競對手更了解製程/ 元件物理特性與缺點、運用統計學的手法視覺化所有製程/ 元件庫與設計參數、套用更精良的實體設計配方(adjusted OCV/AOCV) 透過「 Machine-learning 」的技巧實做晶片的自我評等 (self binning) 、自我補償 / 校準 (self calibration) , 並建構完整由library 分析、path timing 分析、SPICE correlation, post-silicon / 軟體測試、數據收集、多維資料關聯性分析、晶片評等(binning) 、製程追蹤、良率模型建立與計算方法等資料庫平台, 反饋回設計初始 (preliminary) 階段的「時序驗證配方 (timing sign-off recipe) 改良 library 客製化 . 同時必須清楚tier-one 已經在使用( 一山還有一山高), 而且還能找到更高竿的( 這些對手還很善於做「Branding , 它們總是有許多專利/ 論文, 把持多項創新技術, 並試圖主導技術規格).

好比兩位競爭者來到一座相同的礦脈( 富含鑽石跟碳), 一位採鑽石, 一位技術不足只能採碳. 一位猛改良/ 發明更精良的設備, 且還不時對外宣揚其技術的與眾不同, 一位深怕出錯仍堅持使用過時的器具持續埋頭苦幹( 期待用更多辛勞超越對手?). 殊不知優秀的對手老早賣起鑽戒, 把艱苦的工作給外包了.

同樣的, 一家代工廠商生產「滑鼠」, 使用相同的板子( 公板) 與機構( 都是相同的東西), 掛上不同Logo, 它們的價值可以不一樣, 且同樣讓人買單! 在現實社會裡, 你可以找到許多把「滑鼠」換成「數據機」、「包包」、「手錶」等都成立的物品( 筆者也曾經在代工廠打工過), 而這就是經營所謂的「Branding 」所創造出來的價值.

於此, 我們可以擴展前言所討論的 proposal , 透過「產學合作」, 給予學生/ 教授適當的指導與方向, 除了有機會得到超越正職的勞動成果/ 發明, 也更有機會發表專利與論文, 逐步成為業界技術的領頭羊. Branding 」是潛移默化的, 於年度的成果發表, 也能拉著HR Marketing 一同蒞臨校園做校招(Recruiting) 或技術宣傳(Technical Marketing), 讓年輕的學子與其家庭認識/ 認同該企業. 若能同時關懷環境, 善盡企業回饋, 這種正向的循環也將為企業引入更多未來/ 潛在的頂尖學子願意為其貢獻所學, 持續創造與發明呢!