台湾是如何应用大数据分析提高半导体竞争力

台湾是如何应用大数据分析提高半导体竞争力

自引进IC封装开始，台湾半导体产业已发展40余年，近年来总产值已近20,000亿元新台币，在全世界占有一席之地。半导体产业竞争力来自於成本、良率及交货时间，其中良率更是一家公司有竞争力之所在。近年来自动化生产及物联网(技术发展，使得所有半导体制程相关的数据得以蒐集与保存，这些数据包含产品数据、机台数据、量测数据、缺陷机数据、晶圆接受度测试数据及晶圆测试数据，如何有效的使用这些大数据数据一直是半导体产业重要的课题之一。除了提升产品良率之外，产品/制造流程缺陷追踪、供应计画、提升能源效率…等都可以利用大数据分析提升公司竞争力。

处理这些数据主要可分成三个步骤：数据前处理、数据分析、验证与评估。在数据前处理时必须先修正数据错误，常见的数据错误有以下两种：

1.数据出现异常值。透过盒须图可轻易的分析出异常值，通常发生的在设备工程师在调整机台的时候或是由其他外在因素造成，因此这样的值通常直接删除。

2.数据出现遗漏值。因侦测设备的限制，有时数据会有不完整的情况，处理这样的状况可透过补值的方式(内插法、平均法等)回填可能的数据或直接删除该笔数据。

因每种数据的性质与内容不同，为有效使用这些数据，将数据库整合为必要的步骤。如何整合这些数据库首先需考量实际问题需求，再来考量数据库数据的型态，例如机台数据为连续型数据、缺陷机数据为离散型数据，因应不同的数据型态必须选择不同的方式去做合并。

在数据分析处理上，常见的方式可分成以下几种方式：

1.利用数据分群演算法，例如K-means演算法、阶层式分群演算法将原始数据分群。

2.将分群好的数据透过决策树找出造成问题发生的可能因子，或透过机器学习演算法，例如SVM建立模型，预测问题是否会发生，藉此实作出预警系统。

数据分析完之後必须评估结果是否符合现实以避免过适现象。在此步骤往往会发生分析结果和过往经验不一致的情况，除了花许多时间与工程师沟通确认之外，还需找不同的数据集交互验证，已确保数据分析方式是可行的。

在处理大量的数据时面临到许多的挑战，例如：传统的分析工具与方法通常适用在小规模的数据上，当数据量大且复杂时往往失去其效用、分析数据需耗费大量的计算时间，如何快速的处理大量数据是一项大的挑战。近年来已有一些工具可解决以上的问题，例如：MLlib即可支援一些机器学习的套件在Spark平台、RHadoop及SparkR套件可支援R的分析工具在Hadoop及Spark平台上。除了在分析数据时面临的挑战之外，TATA Consultancy Services(TCS)顾问公司在2013年从其他面向提出在处理大数据数据时面临的许多挑战，举例来说：数据工程师需取得部门经理的高度信任、对於不同的商业决策需决定该使用哪些数据、利用大数据分析帮忙部门经理做决策…等，以上的问题待管理相关的人员来解决。

对於半导体产业来说，透过大数据数据分析历史数据，挖掘其中有用的资讯以提升公司竞争力是非常有效的一种方式。科技部与台积电在2014年下半年即举办相关的比赛，希冀发掘半导体相关数据的各种有用资讯。相信往後会有越来越多人力与资源投入这领域，让半导体产业迈入新的世代。

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台湾的芯片产业之所以在世界上具有影响力就是因为台积电的存在。在全世界高端半导体中有50%在台湾地区生产，所以可以看出台湾半导体产业具有非常强的竞争力。

台积电是如何发展起来的？

台湾半导体产业的真正发展，其实源于1980年代美国对日本的经济打击。当时，美国人意识到日本的半导体产业有超越美国的趋势，开始找借口攻击东芝等日本公司，同时也协助韩国和台湾的公司进行攻击。在这方面，台湾和韩国的半导体产业在 1990 年代都取得了长足的发展。

台湾半导体到底有多复杂？

从台湾政治环境来看，台湾社会认同分化，政治反对广泛，民粹主义猖獗，执政的民进党独裁，缺乏强有力的监督和约束，经济政策目光短浅，加上各种政客名嘴吐槽，使得整个台湾的政治生态和社会生态是矛盾的、浮躁的，总是有对抗和升级的可能。台湾半导体产业发展的政治环境并不稳定、不理想，甚至非常复杂。

台积电是美国人限制大陆发展的棋子。

由于美国执意挑起中美贸易争端并在政治上搞所谓中美对抗，半导体产业作为战略产业自然首当其冲，目前美国等西方国家都在打压发展。对中国半导体产业的围攻。其中一个环节是赢得和使用台积电。总的来说，基于许多源自美国甚至依赖美国的技术，商业台积电仍然选择与西方国家保持良好的关系，甚至跟美国一些西方国家联合起来针对大陆企业，在一定限度上影响大陆发展。

总而言之，台积电这样的台湾半导体产业的发展当然离不开上述台湾政治环境、两岸关系和国际环境。

“有的地方我们中国(大陆)是很强的，比如说封装、测试这一块很强。”

上面这句话是“中国半导体之父”张汝京在谈到国产芯片发展时给出的结论，他表示中国大陆虽然在光刻机等关键设备方面有差距，但是在后期的封装测试领域却很强。

需要知道的是，一款芯片的出世大概需要经历芯片设计、芯片制造、芯片封装测试三大步骤，这三大步骤可谓是缺一不可。

而在前两个步骤， 芯片设计所需的EDA软件和芯片制造所需的关键设备都被西方卡了脖子，那么我们是不是可以继续发挥自己的长处，在封装测试领域发力，继而反过来卡他们的脖子呢？

根据12月2日消息，台湾省半导体巨头日月光在12月1日的时候正式宣布一项重大决定，将位于大陆的四家封测工厂和业务全部出售给大陆资本—北京智路资本。

需要知道的是，日月光这家台企可不简单，乃是全球最大的半导体封测集团，创立时间甚至比台积电还要早，全球市场占有率长期排名第一。

而且这家企业在中国大陆一共仅有四座封测工厂，那么为什么日月光这次要把四座大陆工厂全部卖给大陆资本呢？难道这是开始站队了吗？

据悉，此次日月光作价14.6亿美元出售其分别位于中国威海、上海、昆山苏州的四家封测工厂，买方为北京智路资本。而智路资本则是国内一家专注于半导体核心技术及其他新兴高端技术投资的股权投资机构。

所以可以毫不夸张地说，日月光卖出去的不仅是四座工厂，更可能是在给自己培养一个潜在的强大竞争对手。

当然，根据日月光方面的解释，这四家大陆封测工厂主要从事的乃是中低端封测和材料业务，其收入占比不到总收入的3%，所以对其自身影响不大。

但是需要知道的一点是，从全球市场来看，美国市场才是日月光的第一大市场，占比超六成，整个亚洲市场占比仅为15%。

而根据知名数据统计公司的数据显示， 截至2021年第一季度，在全球排名前10的芯片封测厂商中，除了排名第二的是美国公司之外，其他9家都是中国企业，其中3家属于中国大陆，分别排名第3、第6、第7，还有6家属于中国台湾省。

并且要知道的是，在几年前，中国大陆的封测厂商还处于“吊车尾”阶段，而如今却已经走到了前三。

所以单就这个情况来看，日月光把位于中国大陆的工厂卖出去也是可以理解的。

那么问题来了，既然日月光可以选择出售工厂，那么台积电有没有可能把大陆工厂卖出去呢？

据悉，目前台积电在全球共计有17座晶圆厂，其中有两座位于中国大陆，分别是位于上海的晶圆十厂和位于南京的晶圆十六厂，而其中制程最为先进的当属可达28nm制程的南京厂了。

那么台积电有可能将南京厂出售吗？答案是可能性不大。

首先，这家工厂成立的时间并不长，2016年5月份才正式成立，注册资本高达60多个亿。这也就是说南京厂才刚刚投产没几年，于情于理都不可能选择放弃；

其次，就在今年（2021年）上半年的时候，台积电才刚刚决定扩产南京厂，虽然引起了大陆不少专家学者的反对，但是台积电扩产之心却依然没有动摇，所以怎么讲都不可能把南京厂卖出去；

最后，目前全球缺芯，南京厂的28nm成熟制程更是缺芯的“重灾区”，年初的时候台积电才刚刚宣布全线涨价20%，这个时候自然是希望产能越多越好。

当然话说回来，如果真的发生某些极端情况，那么我们也不能排除台积电出售大陆工厂的可能！

没有不变的永恒，只有永恒的变化。

在如今这个大时代，风云突变也只是等闲。芯片行业的格局稳定了几十年，也是时候迎来新一轮的大洗牌了。

在日月光集团官宣之前，谁也想不到他会把位于中国大陆的四座工厂出售给大陆资本；那么在未来某一天，说不定台积电南京厂也会以令人意想不到的方式突然易主。

毫无疑问，这是一个大争之世，究竟国产芯片能不能够后来居上，让我们一起拭目以待！

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