半導體全球影響報告:開創超級互聯時代

前言全球半導體聯盟（GSA）討論過很多半導體產業的貢獻及深遠影響，也見證到這個

產業如何影響經濟、教育制度、生活品質，甚至讓人能實現更多事。但是，我們也

瞭解到在這個領域之外，很多人不明白半導體就是數字世界的核心基礎。如果沒有

半導體，網絡就會消失，手機根本不會出現，更不會有各國競相發展智慧能源、智

慧城市或自動駕駛的情景。

為此，GSA 在 2013 年董事會的支持下，委託牛津經濟研究院（Oxford Economics）進行一項獨立研究，探討對當今世界最具貢獻、開創無限可能性、激

勵創新人才勇敢夢想的半導體產業，並客觀衡量這個產業對社會和經濟的影響。

Jodi Shelton 全球半導體聯盟總裁

www.gsaglobal.orgwww.semismatter.com

Altera

Amkor

ASE

Broadcom

Cadence

CamSemi

CSR

eSilicon

Etron

GlobalFoundries

IBM

IDT

Marvell

NVIDIA

PMC-Sierra

Qualcomm

Sandisk

SMIC

Spreadtrum

STMicro

Synopsys

Toshiba

TSMC

Xilinx

感謝贊助本研究的全球半導體聯盟董事會成員

目次

簡介：半導體帶動超級互聯的時代 ...............................................................................................2 半導體是科技進步與創新的核心 ................................................................................................................. 3

重要名詞解釋與研究方法 ........................................................................................................................... 5

什麼是半導體？ ......................................................................................................................................... 5

1 半導體的全球足跡：直接效益、間接效益及誘發效益 ..................................................6 各類型半導體企業的影響 ........................................................................................................................... 7

遍佈全球的產業 ......................................................................................................................................... 8

半導體對政府決策者的重要性 ..................................................................................................................10

2 半導體對創新的影響 ...................................................................................................................11 透過電信連結全世界 ................................................................................................................................11

半導體促進移動商務的發展 ......................................................................................................................13

半導體帶動汽車產業的創新 .....................................................................................................................13

半導體重新定義汽車 ................................................................................................................................15

醫療轉型造福數十億民眾 .........................................................................................................................16

半導體帶動醫療轉型 ................................................................................................................................17

半導體改善能源與公用事業 ......................................................................................................................18

半導體促進城市永續發展 .........................................................................................................................19

評估半導體的下游影響 .............................................................................................................................20

3 開拓知識的新領域........................................................................................................................22 半導體研發的重要性 ................................................................................................................................24

摩爾定律將失效？....................................................................................................................................27

結論：確保半導體生態體系蓬勃發展 ........................................................................................28

半導体全球影響報告

2 OXFORD ECONOMICS

1 http://www.emc.com/leadership/digital-universe/20014iview/executive-summary.htm.

2 http://itre.cis.upenn.edu/~myl/languagelog/archives/000087.html.

3 http://venturebeat.com/2014/01/26/google-granted-patent-on-free-taxi-service-paid-for-with-ads/.

4 http://www.nylovesnano.com/semico_study/Semiconductor%20Economic%20Impact%20Full%20Report.pdf.

半導體帶動超級互聯的時代我們處在一個前所未見的高度互聯時代，這種現象不但重新定義了我們的社會、文

化及溝通方式，而且一切才剛開始而已。

從數據蒐集、搜尋引擎，到電子商務和網絡社群，網絡就像一片無所不在的雲，連

結你我日常生活的每個層面。全球互聯的數據中心所形成的複雜網絡讓雲端產業壯

大，每一個領域背後都有上千台計算機服務器相互連結，讓我們能連上看似無窮無

盡的資訊和內容。

今天，我們的移動設備支援社群媒體、網絡瀏覽、多媒體娛樂，透過各種形式的連

結讓我們能實時運用上千個應用程式及網絡服務。未來，移動設備會支援擴增實

境、完善的語音控制、3D 全像屏幕，及更強大的預測分析。因此，隨之而來的數據

爆炸十分驚人，根據國際數據公司（IDC）研究顯示，全球創造出的數據量每兩年大

約會成長一倍， 2020 年將會增加到 40 皆字節（zettabyte）1，幾乎相當於有史以來

全人類所說過的話。2

汽車不用鑰匙就能發動、備有資訊娛樂系統，甚至還有倒車雷達和攝影機等安全功

能，已經不是近幾年的新鮮事。但今天汽車能更進一步運用科技，像是監控技術能

判斷駕駛人是否過度疲勞或狀況不佳，家長控制系統能設定最高時速和移動定位服

務（Location Based Service, LBS），夜視輔助功能可提醒駕駛人小心行人、腳踏

車騎士及其他道路風險。在不久的未來，各個城市將會出現許多自動駕駛的計程車3

，車對車通訊（vehicle-to-vehicle communication, V2V）也將成為日常生活的一部

分。

同時，醫療照護正大幅轉變，新的穿戴式裝置可以持續監測心跳、血糖值及食物攝

取量，讓醫生和照護人員不受慢性病患者所在位置的限制，就能掌握他們的生理數

據，進而提供更有效的治療方法。更尖端的技術如可吞食的 Wi-Fi 芯片，能立即提供

醫生大量病患的資訊。4

隨著人類在全球的足跡不斷擴大，能源的需求急遽增加，新一代的「智慧型」科技

已用來提高電網效率，讓城市、鄉鎮、家庭充分運用能源，促進未來的永續發展。

這些發展為全球人類生活帶來了更豐富的可能性，也為世界經濟提供了成長與機

會。但這些願景要實現，就不能沒有奠定這個時代的碁石，也就是數字世界的核心

組件─半導體。

簡介

半導体全球影響報告

3OXFORD ECONOMICS

5 http://www.theatlantic.com/magazine/archive/2013/11/innovations-list/309536/.

6 http://investor.fb.com/releasedetail.cfm?ReleaseID=861599.

7 http://www.forbes.com/sites/connieguglielmo/2014/01/07/ces-live-cisco-ceo-chambers-to-deliver-keynote/.

8 http://newsroom.cisco.com/press-release-content?articleId=1334100&type=webcontent.

半導體是科技進步與創新的核心 半導體是人類史上應用最廣、功能最強大的發明。《大西洋月刊》（The Atlantic）曾要科學家、歷史學家、技術專家為輪子問世之後的重大發明排名，半導體名列第四

位，排名於印刷機、電力、青霉素之後，但更勝眼鏡、紙及蒸汽機的發明。5

令人驚嘆的是半導體對科技的影響，以及他們如何改變了我們的日常生活。相關的例

子俯拾即是：

■ 2014 年 6 月， Facebook 的全球每月活躍用戶超過 13.2 億人，打造出高度互聯、遍

佈全球的社群網絡。6

■ 全球現在有超過 70 億個移動設備，比世界人口總數還多。預計到 2017 年，將會有

100 億個移動設備、下載 770 億個應用程序。7

■ 思科（Cisco）估計，2020 年將會有 500 億個連網裝置，不過有些產業先進覺得這

只是保守估計，畢竟目前連上網絡的裝置不到 1%。8

半導體幾乎接觸到經濟活動的每個層面。事實上，本研究分析顯示（見圖1），半導體

在 2012 年為全球 GDP 創造了 2.7 萬億美元。

圖1：半導體對經濟的影響

本研究分析顯示，半導體在 2012 年為全球 GDP 創造了 2.7 萬億美元。

14

Si

Downstream$2.2 trn

TotalGlobal Impact

$2.7 trn

Induced$142 bn

Indirect$116 bn

Electronic &computer: 48.5%

Industry: 24.9%

Motor vehicles &transport: 14.9%

Other: 6.1%

Services: 5.6%

Direct$202 bn

半導体全球影響報告

4 OXFORD ECONOMICS

然而，還是有許多人，如國會山莊的決策者、華爾街的投資人、大學生，甚至是對

新科技充滿渴望的消費者仍然忽略半導體的重要性，不瞭解半導體是這個時代轉型

發展的重要碁石，不論是移動裝置、計算機運算、智能型裝置，或是穿戴式裝置、

駕駛式裝置、飛行式裝置，又或是先進的機器人技術、醫療及綠色科技等，樣樣都

離不開半導體。

隨著世界的連結程度愈來愈高，我們的社會逐漸能夠測量、分析、並預測實體世界

中的各種行為，而半導體的持續發展將有助新興產業成長茁壯，大幅提高全球生產

力、經濟成長，促進創新及永續發展。健全的半導體產業生態體系，必須仰賴政府

決策者的支持，及教育工作者不斷培養年輕學子，拓展新的知識領域。

牛津經濟研究院與 GSA 進行了這項突破性的研究，檢視半導體產業如何影響民眾、

國家及產業。這份研究報告分為四部份：

1 半導體的全球足跡

　這部份將介紹半導體產業對全球經濟的直接效益、間接效益及誘發效益。

2 半導體對創新的影響

　將舉例說明半導體如何支持創新（即「催化」作用），帶動計算機運算、通訊、

　汽車、能源及醫療此五個領域的發展。

3 拓展知識的領域

　將闡述半導體的未來方向，以及為何持續投資半導體產業和研發半導體技術對全

　球成長至關重要。

4 確保半導體生態體系蓬勃發展

　這部份將呼籲政府決策者、學生、商界採取行動。

半導体全球影響報告

5OXFORD ECONOMICS

重要名詞解釋與研究方法為通盤瞭解半導體產業對全球經濟的影響規模，本研

究關注兩個主要的經濟影響層面，也就是產業影響和

下游影響。

評估產業影響

產業影響指的是半導體產業較狹義的經濟影響層面，

包括雇主、供應鏈商品與服務的買方，及世界經濟消

費支出的來源。本研究結合已公佈的金融與勞動市場

數據，與獨一無二的全球半導體產業調查，推估產業

對 GDP 和就業的貢獻。經濟影響可分為以下三部份。

直接效益：即全球半導體企業對 GDP 和直接就業的

影響，本研究特別設計的問卷調查對這個核心面向至

為重要。

間接效益：由於半導體產業需要物料與服務才能製造

出成品，本研究運用牛津經濟研究院的全球投入產出

模型，推估半導體產業供應鏈所帶來的 GDP 和就業機

會。例如，半導體產業需要運輸物料、設備及產品到

世界各地，相關的支出就反映在交通運輸業的部分產

出上。同樣道理，半導體產業也大量採購電氣和光學

設備、企業服務、金融、化工及化學製品等產業的商

品和服務。

誘發效益：牛津經濟研究院運用全球總體經濟模型，

模擬並預測 201 個國家的經濟活動，藉此將半導體產

業對其他產業的經濟影響量化，原因是產業及其供應

商的員工會把收入拿來消費，而消費會帶動各種產業

的經濟活動，包括零售店、生產消費者產品的公司，

及各式各樣的服務業，如銀行、餐廳等。

衡量下游影響

半導體的產業影響十分龐大，然而，當半導體製作成

改變我們日常生活的創新產品和裝置時，所產生的影

響更為顯著。因此，這裡要評估的是半導體對經濟的

廣泛影響，不僅包括在科技、汽車、醫療、能源等

產業的應用，也要考量到半導體所帶動的新興企業發

展，就像催化劑一樣刺激更多經濟活動。

綜合現有學術資源提供的證據，及牛津經濟研究院

全球產業數據庫，以衡量半導體產業的下游影響，

進而將半導體的貢獻量化，對全球經濟中產品和服務

所投入的半導體進行分析。本研究參考美國 1960 年到 2007 年，半導體帶動各產業 GDP 的成長比例9，藉

以推估半導體在其他國家各產業所促進的 GDP 成長。

9 http://www.semiconductors.org/clientuploads/directory/DocumentSIA/ecoimpactsemidraft_Samuels.pdf.

什麼是半導體？半導體是由數十億個晶體管連結在「硅」這種像玻璃的材質上，每個比人體細胞還小的晶體管，以每秒超

過 1 千億次的開關來運作，電流才能以特定方式通過，並藉此決定了半導體的特性及其應用。

半導體攸關現代電器的運作，性能不斷增強，設計日益複雜、精密，用途也愈來愈廣。有了半導體，我們才

能使用筆電、手機、平板計算機，半導體也促進當代汽車電子、航空電子設備、醫療設備的發展，並大幅提

高了大、小型家電及照明設備的能源效率，不啻為現代科技的重要基礎。

半導体全球影響報告

6 OXFORD ECONOMICS

半導體的全球足跡：直接效益、間接效益及誘發效益10

半導體產業對全球經濟最重大的貢獻反映在跨產業的商業活動所帶來的創新和競爭

力上。此外，產業在 2012 年創造出 2,900 億美元的年營收11，並可望在 2017 年超

過 4 千億美元12。因此，半導體產業對全球 2,020 億美元的 GDP 有直接貢獻，其中包

含營收扣除成本的附加價值部份；半導體產業也提供了 130 萬個高經濟價值工作13，

這些數字預計在未來仍快速成長。

如同其他產業，半導體產業也有供應鏈支撐，提供各種有助其生產過程的商品和

服務。整合組件製造公司（IDM，請見圖二下方說明）就是這個產業的主體，其

中 31% 的營收都投入在供應鏈上。雖然各產業都得益於供應鏈的消費，但受惠最

大是設備及物料供應商，其次才是企業服務及金融產業。牛津經濟研究院的全球

經濟影響模型顯示，半導體企業在供應商上的消費（亦即間接效益）為 2012 年全

球 GDP 增加 1,160 億美元，也為全球供應鏈提供超過 200 萬個工作機會。

計算直接及間接效益後，也必須考量半導體產業所雇用的員工，及其產業鏈如何

消費、支持其他產業的經濟活動。半導體產業的誘發效益為 2012 年全球 GDP 帶來 1,420 億美元的貢獻，額外有 330 萬個工作機會依賴這些消費者的支出。

綜合這些數據就能看出半導體產業的全球經濟足跡，也就是半導體產業的「上游經

濟影響」：在 2012 年，半導體對全球 GDP 立即貢獻了 4,600 億美元，並提供世界各

地超過 660 萬個工作機會。

半導體產業在 2012 年對全球 2,020 億美元的 GDP 有直接貢獻，直接供應了 130 萬個高價值的工作機會。

1

10 這部分是用牛津經濟研究院全球經濟影響模型來計算，總體半導體營收、研發支出及資本投資數據等數據取自於 IC Insights。就業、薪資、稅務及使用間接投入的數據取自於 GSA 的 Financial Tracker 數據庫、SEMI、企業財報、各國統計單

位的投入產出表格、業內專家訪談，以及針對 31 個半導體企業的調查結果。

11 全球產業營收相當於產業對 GDP 的直接及間接效益，這並不包括半導體產業中的間接供應商所使用的半導體數量，產業在

中間產物裡所使用的半導體也不納入採計。

12 Global Semiconductor Industry 2012-2017:Trend, Profit, and Forecast Analysis, Lucintel, (2012).

13 所有的圖表與結果都是 2012 年的數據。

半導体全球影響報告

7OXFORD ECONOMICS

Direct

Indirect

Induced

Total

1,293

2,086

3,254202,0

00

115,600

142,100

459,700

GDP

($ million)

6,633

Employment(’000 people)

Source: Oxford Economics

各類型半導體企業的影響深入瞭解本研究的分析，便能探討半導體產業中各類型企業對經濟的貢獻。

整合組件製造公司（Integrated Device Manufacturers, IDMs）自己負責

大部分或全部半導體產品的芯片設計、製造、封裝、測試和販售。這個領域

的領導企業包括英特爾（Intel）和德州儀器（Texas Instruments）等家喻戶

曉的公司，IDM 這個次產業主導整個半導體產業，對世界經濟有很大的直接

影響，2012 年佔直接 GDP 貢獻的三分之二，相當於 1,350 億美元。從就業面

來看，IDM 企業在 2012 年提供了 80 萬 1 千個工作，佔直接就業貢獻的 61.9%，其中有超過五分之一的工作在美國，將近 13% 在中國大陸，11% 在日

本，10% 在歐洲。

相較之下，無晶圓廠半導體公司（fabless manufacturers）設計可銷

售的芯片，但將製造、封裝、測試外包給第三方，其中領導品牌包括博通

（Broadcom）、輝達（Nvidia）及高通（Qualcomm）。雖然 Fabless 公司

對 GDP 的直接貢獻為 17.7%，但只佔直接就業的 9.3%，反映了其因將芯片製

造、封裝、測試外包，而有明顯較高水平的勞動生產力。此類企業所提供的就

業機會較集中在已開發國家，如美國（佔全部的 37%）、歐洲（10.8%），反

映了這兩個地區對芯片設計的注重。

圖 2：半導體產業的經濟足跡

半導体全球影響報告

8 OXFORD ECONOMICS

晶圓廠（Foundries）專門負責生產 Fabless 公司設計的芯片，知名的晶圓廠包

括格羅方德（GlobalFoundries）、中芯國際（SMIC）、台積電（TSMC）及聯

華電子（UMC）。晶圓廠的工作有四分之三分佈在臺灣、中國大陸、美國這三

個市場上，其中高達 57% 位於臺灣，中國大陸佔 10%，美國佔 9%。

外包半導體封裝測試公司（Outsourced Semiconductor Assembly and Test, OSATs) 和 IDM 及 Fabless 公司簽約，負責封裝並測試晶圓廠所製造的

芯片，如愛德萬測試（Advantest）、艾克爾國際（Amkor）、日月光（ASE）。OSAT 公司在半導體產業中僱用的人數排名第二，提供了 23 萬 9 千個工作，

佔直接勞動力的 18.5%，不過只佔產業 GDP 的 6.4%。OSAT 約有 35% 的就業

機會在中國大陸，另外 19.6% 在美國、歐洲、日本、中國大陸、臺灣、南韓以

外的其他地區。

為了幫製造商和晶圓廠快速生產創新的半導體，電子設計自動化公司 （Electronic Design Automation companies, EDA）提供重要的軟體工

具來設計並生產芯片，並在公司之間，針對複雜規格溝通、協調，其中的佼

佼者包括益華電腦（Cadence）、明導國際（Mentor Graphics）及新思科技

（Synopsys）。半導體知識產權供應商（IP providers）會針對芯片製造商

所授權的半導體設計，開發核心及輔助的知識產權（IP），英國的安謀國際

（ARM Holdings）即是一例。本研究推估 EDA 公司和 IP 公司有四分之一在美

國，另外 21% 在歐洲，中國大陸和臺灣則各佔 15% ，這四個經濟體佔了這個

次產業四分之三以上。

IDM

Fabless

Foundry

OSAT

EDA/IP

801,000

36,000

120,000

239,000

97,000

Source: Oxford Economics

遍佈全球的產業如前所述，2012 年半導體產業帶來直接效益，足以提供全球 130 萬個工作機會。圖 4 顯示這個產業遍佈全球的特性，本研究估計 2012 年，日本、南韓、歐洲有超過 10萬人受雇於這個產業，而臺灣則約有 17 萬 5 千人，美國半導體產業從業人數最多，

圖 3：各類型半導體企業的直接就業狀況

半導体全球影響報告

9OXFORD ECONOMICS

有 24 萬 2 千人。但據估計，中國大陸的從業人員總數也不相上下，不僅反映當地勞

力成本低廉，也反映出半導體產業對中國大陸經濟日益重要。

如圖 5 所示，美國、歐洲、日本等先進國家在 2012 年受惠於半導體產業最多，產業

對 GDP 的直接貢獻分別是 687 億美元、 284 億美元、242 億美元。但產業的影響在

其他地區也很可觀，舉例來說，在 2012 年對臺灣的直接 GDP 貢獻為 200 億美元，而

中國大陸有 149 億美元。

圖 5：半導體產業對各國 GDP 的影響

57

43

71

38

77

136 69

28

15

15

13

24

20

26

21

24

2

3

4

9

9

15

18

175

723

25

26

42

9

29

Korea

China

Japan

Taiwan

Europe

United States

Rest of Americas

GVA $ billion (2012)

Rest of World

DirectIndirectInduced

Rest of world334,000; 26%

United States242,000; 19%

China222,000; 17%

Taiwan175,000; 13%

Europe106,000; 8%

South Korea104,000; 8%

Japan100,000; 8%

Rest of Americas11,000; 1%

Source: Oxford Economics

Numbers may not sum due to rounding

圖 4：半導體直接就業的地理分佈14

14 SIA 推估美國的直接就業機會為 24 萬 4 千 8 百個，略高於本研究估計，原因出在數據來源不同。

半導体全球影響報告

10 OXFORD ECONOMICS

綜合半導體對 GDP 直接、間接及誘發的貢獻，就能推估半導體產業的全球經濟足

跡。如圖 5 所示，2012 年美國的產業經濟足跡最大，高達 1,360 億美元，遠高於歐

洲的 770 億美元及日本的 570 億美元。但以國內半導體產業的規模來看，中國大陸

比起別的國家有最大的上游「乘數效應」（multiplier effect），每一美元的直接效

益就有額外 1.9 美元的間接及誘發效益。15

除了美國、歐洲、中國大陸及其他東亞先進經濟體之外，「其他地區」的半導體產

業在 2012 年貢獻了 710 億美元，而且主要來自於東南亞的產業活動。半導體產業對

產業鏈的影響不僅橫跨經濟中各個層面，還幾乎影響到每個國家，讓國際貿易變得

興盛，全球經濟更加緊密。因此，雖然在創新面，半導體產業不免還是和先進經濟

體密切相關，但半導體所帶來的經濟利益也促進了相對貧窮地區的財富與繁榮。

15 中國大陸為世界上最大的製成品（如電氣設備）出口國，除了得益於國內產業鏈的開銷，也受惠於全球半導體企業

供應鏈的支出。此外，中國大陸是世界上最重要的消費性產品的製造供應商，所以中國大陸經濟也從消費者支出中獲得

許多經濟利益（誘發效益），因此其中的經濟乘數非常高。

16 The IMF’s December 2013 paper “Anchoring Growth:The Importance of Productivity-Enhancing

Reforms in Emerging Market and Developing Economies” 指出生產力提高是促進長期經濟成長及生活水準提昇的

關鍵驅動力。(https://www.imf.org/external/pubs/ft/sdn/2013/sdn1308.pdf)

17 數據來源：牛津經濟研究院

18 Occupational Employment Statistics, Bureau of Labor Statistics, 2012.

19 Quarterly census of employment and wages (http://www.bls.gov/cew/).

半導體產業所帶來的經濟利益遍及全球，促進世界各地的財富與繁榮。

半導體對政府決策者的重要性半導體產業生產力極高16，每一全職員工的 GDP 貢獻為 15 萬 5 千美元，全球半

導體產業的勞動生產力比美國總體經濟高出 37%。17 事實上，半導體產業堪稱

世界上最具生產力的產業。

今天，許多國家競相創造就業機會、提高永續價值、改善民眾生活品質，決策

者就更需要致力打造一個健全的半導體生態體系。眾所公認的是，提昇員工的

科學、科技、工程、數理技能 (STEM) 有助於提高國家競爭力。

半導體產業僱用了數十萬具備這些卓越技能的人才，而相關工作的品質反映在

產業的薪資水準上。以美國為例，半導體產業和電子零件製造業在 2012 年僱

用超過 6 萬 2 千位工程師，平均年薪將近 9 萬 7 千美元，還提供了約 2 萬 7 千個計算機與數學相關工作，平均薪資約為 9 萬 4 千美元。18

在這個產業的心臟地帶，薪資水準幾乎是全美平均的兩倍，加州聖塔克拉拉市

（硅谷）的平均年薪為 9 萬 5 千 9 百美元，而全國平均年薪是 4 萬 9 千 3 百美

元。19

半導体全球影響報告

11OXFORD ECONOMICS

半導體對創新的影響除了半導體的產業影響外，當芯片應用到日常生活中的創新產品和服務，對終端消

費者就會產生極大影響，這就是所謂的催化作用或下游影響，而我們推估這又為全

球 GDP 增加了 2.2 萬億美元。

半導體以驚人的速度發展，並促進各科技領域快速進步，這種速度沒有其他產業追

得上。舉例來說，今天 iPad 平板的處理效能遠勝於 1990 年體積如電冰箱的克雷超

級計算機。20 英特爾實驗室 （Intel Labs） 在 2013 年後期的報告指出，現今計算機

的速度比四年前幾乎快上兩倍，一切都歸功於半導體的創新。21

這種快速發展造成的影響及帶動的創新反映在許多產業，如計算機、電信、汽車、

醫療和能源。

透過電信連結全世界

半導體不僅讓傳統科技變得更聰明、更有效，也直接創造出全新產業，例如移動電

子通信產業，進而改變了娛樂業、媒體業、商業及其他產業。據世界銀行的數據顯

示，手機為全球接受並普及的速度之快，科技史上沒有任何東西比得上22，這有很大

一部分得力於半導體的發展。

20 http://blogs.wsj.com/tech-europe/2011/05/11/ipad-2-more-powerful-than-1990s-supercomputer.

21 Intel’s 2013 Year in Review Factsheet, newsroom.intel.com.

22 World Bank, Maximizing Mobile, 2012.

今天 iPad 平板的處理效能遠勝於 1990 年體積如電冰箱的克雷超級計算機。

2

30%

25%

20%

15%

10%

5%

0%12/08 12/09

0.9%in 5/09

2.4%in 5/10

6.0%in 5/11

10.0%in 5/12

15.0%in 5/13

Trendline

12/10 12/11 12/12 12/13E 12/14E

Source: StatCounter Global Stats, May 2013

圖 6：2013 年移動網絡流量成長為兩倍

半導体全球影響報告

12 OXFORD ECONOMICS

據估計，單單在美國從 1960 年到 2007 年，通訊設備產業就有超過 35% 的成長來自

於半導體。23 隨著半導體技術的進步，手機和網絡可擁有更強大的功能及更高的效

能，卻不用花更多的成本。因此，今天有數十億人能使用移動電話，連生活在貧窮

線（poverty line）以下的民眾也不例外。事實上，IDC 指出，2013 年全球智能手機

的出貨量超過 10 億支。24 在許多地方，手機號碼比住家地址還可靠。

在發展中國家，手機的基礎建設迅速發展，帶來許多重大的間接影響。例如：

■ 健全網絡得以發展起來，可對抗貪腐、監督民主選舉，提供醫療和食物到資源缺 乏的地區，還能讓人道團體「實時」監測偏遠地區的活動。25

■ 農業出現大幅改革，農民容易取得市場價格和天氣資訊。26

■ 許多移動支付系統因此成功，如肯亞的 M-PESA ，讓數百萬「沒有銀行帳戶」的

民眾可以進行金錢交易，順利建立存款帳戶，進而刺激經濟成長。

智能手機對開發中及已開發經濟體產生明顯的巨大影響，而且這只是一小部份而

已，移動設備除了智能手機之外，還包括平板計算機和穿戴式裝置，如 Google 眼鏡（Google Glass）和 Pebble 的智能型手錶都是高度互聯時代的重要產品，代表創

新、社會及經濟發展的新境界。27

23 Samuels, Jon D. (2012), “Semiconductors and U.S. Economic Growth.”

24 http://www.idc.com/getdoc.jsp?containerId=prUS24645514.

25 http://cddrl.stanford.edu/research/combating_corruption_with_mobile_phones/.

26 http://www.cgiar.org/consortium-news/mobile-phones-helping-farmers-make-better-decisions/.

27 http://www.weforum.org/issues/hyperconnected-world.

據估計，從 1960 年到 2007 年，單單在美國通訊設備產業超過 35% 的成長來自於半導體。

半導体全球影響報告

13OXFORD ECONOMICS

半導體帶動汽車產業的創新

半導體對汽車運作的每個層面都極為重要，根據麥肯錫（McKinsey）的近期報

告，從機械系統到電力系統的轉換創造了一個成長最快的市場區塊，每年成長率

為 8%。31 這種轉換讓汽車變得比以往更安全、更可靠。根據市調公司 JD Power & Associatesin 的汽車可靠性調查，發現從 1989 年首次進行品質調查以來，2013 年的

新車出現的問題最少。32

半導體在汽車上的應用非常廣泛，如引擎和傳動系統、安全氣囊、巡航控制

系統、煞車零件等。福特汽車（Ford Motor Co.）估計在 2010 年，汽車價值

有 30% 到 45% 來自車內的電子組件33，隨著汽車的設計日益精良，這個比例可望持

續成長。 PwC 預計在 2017 年每輛車內含的半導體比例會從 2012 年的 315 美元增加

到 385 美元。34 IC Insights 則預測，車用半導體市場將在 2015 年突破 270 億美元。

28 http://www.strathmore.edu/pdf/innov-gsma-omwansa.pdf.

29 http://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/vni-service-adoption-forecast/

Cisco_ Safaricom_CS.html.

30 http://www.bloombergview.com/articles/2014-03-31/forget-bitcoin-african-e-money-is-the-

currency-killer?cmpid=yhoo.

31 McKinsey on Semiconductors, Autumn 2013.

32 http://www.consumeraffairs.com/news/lexus-porsche-toyota-lincoln-top-jd-power-dependability-

rankings-021313.html.

33 Presentation by Jim Buczkowski, June 2, 2011.

34 http://www.pwc.com/gx/en/technology/publications/semiconductor-report-spotlight-on-

automotive.jhtml.

35 http://www.automotive-eetimes.com/en/fuel-efficiency-drives-semiconductor-content-in-cars.

html?cmp_id=7&news_id=222902391.

半導體促進移動商務的發展非洲大陸的網絡普及率很低，筆記本計算機往往貴到沒人買得起，但隨著半導

體驅動的手機使用率大幅增加，用手機分享資訊、做生意變得很簡單，在非洲

已經是普遍現象。

肯亞最大的移動服務供應商 Safaricom 在 2007 年推出 M-PESA 移動支付系統，

使用者在移動設備上輸入金額就可以匯款到買家的帳戶，或者是將電話儲值立

即轉換現金，以這些方式就能購物。不到一年，就有超過 66% 的肯亞人使用過

這項服務。28

今天，M-PESA (pesa 在斯瓦希里語的意思就是錢) 已轉變成支付平台，引領創

新讓肯亞成為幾乎不用現金支付的國家。這個系統現在約有 1,900 萬個用戶29、

將近 8 萬位業務員、3 萬 7 千個賣家，加起來約佔肯亞 GDP 的 43%。30

M-PESA 的成功帶動了非洲、中東，甚至亞洲的需求，在南非、莫三比克、坦尚

尼亞、埃及、阿富汗、印度也都有提供服務。2014 年三月，M-PESA 在羅馬尼

亞推出，成為世界上最成功的移動銀行服務。

M-PESA 服務所帶來的好處顯而易見，過去上百萬「沒有銀行記錄」的民眾，現

在成為正式經濟體的一環，他們的生活水準及品質因而得到實質提昇。

半導体全球影響報告

14 OXFORD ECONOMICS

半導體也讓汽車運輸更有助永續發展。傳統的動力傳動系統需要時時刻刻監測並調

整引擎效能來減少碳排，但動力總成微控制器（Powertrain Microcontrollers）和電

源模塊可以減少燃料輸入的損失，讓傳動比和換檔最佳化，如此便能減少液壓系統

和摩擦的能源浪費，進而提昇引擎效率。

新型車款所使用的先進科技明顯反映出半導體的效能日漸提昇，改善駕駛經驗。

舉例來說，有些 Infiniti 車款有「電子可變式轉向系統」（steer by wire），可全

電子操控汽車，但如果系統失靈，也可改為機械操控。其他車廠目前也都有先進

駕駛輔助系統（advanced driver assistance systems, ADAS），整合了主動式定

速巡航系統（adaptive cruise control）、車道偏離警示系統（lane-drift warning system）、盲點偵測系統（blind-spot detection）、低速防撞系統（low-speed collision avoidance）以及後置攝影機，幫助駕駛人避免潛在危險。油電車和電動

車內含半導體的比例更高，舉例來說，通用汽車（GM）推出的插電式油電車 Volt 就用了 1000 萬行軟體程式碼，100 個電子控制器36，且每一輛上路的 Volt 都有自己

的 IP 位址。

36 http://www-01.ibm.com/software/rational/announce/volt/.

$30

$25

$20

$15

$10

$5

$09 10 11 12E 13F 14F 16F15F

Source: IC Insights

圖 7：汽車 IC 市場的顯著成長

十億美元

半導体全球影響報告

15OXFORD ECONOMICS

37 http://www.independent.co.uk/life-style/gadgets-and-tech/tesla-ceo-we-aim-to-have-selfdriving-

cars-within-3- years-9226522.html.

38 http://www.informationweek.com/mobile/mobile-devices/google-self-driving-cars-get-smarter/d/d-

id/1234906.

39 http://www.morganstanley.com/public/11152013.html.

40 Connected Car Forecast:Global Connected Car Market to Grow Threefold Within Five Years; GSMA,

Feb. 2013.

半導體重新定義汽車想像一下，晚上睡覺的時候，你的車子仍持續監測天氣和路況，如果系統預計

早上會有交通狀況，就會發送警示訊息到你的手機，比平常早二十分鐘叫你起

床。

上了車之後，車子會要你選擇目的地，你下指令要到公司去。你坐定後透過儀

表板閱讀今天的新聞，然後車子就會自動發動開出車道，以天氣和路況數據決

定適合的路線，調整煞車、懸吊、轉向及混合燃料系統，提供最佳的性能，完

全不需要你出任何力。

這可不是科幻小說才會出現的情景，由於汽車公司將雲端運算、傳感器網絡

（sensor network）、無線連結及 GPS 導航快速整合，很快的，無人駕駛汽車

會融入我們日常生活。 2014 年三月，Tesla 創辦人暨 CEO Elon Musk 表示，他

計畫在三年內將自動駕駛的技術運用到 Model S 電動車上。37 同時， Google 的自動駕駛汽車的里程已經超過 70 萬英里38，而這項變革的核心就是半導體。

許多車輛已經運用先進技術，能感應周遭環境並作出響應。舉例來說，有了主

動式定速巡航系統，如果有人進入你的前方車道而且靠得太近，你的車就會自

動減速慢行。車道偏離警示系統會運用攝影機，來提醒駕駛人是否偏離車道。

盲點偵測系統運用傳感器提醒駕駛注意不易看見的車輛。許多車廠如通用汽車

（GM）、奧迪（Audi）、福特（Ford）、雷克薩斯（Lexus）都推出會自動停

車的車款。

根據 Morgan Stanley 2013 年的報告，如果無人駕駛車輛普及，一年可省下

約 1.3 萬億美元39，其中包括減少 4,880 億美元的意外相關費用並增加 5,070 億美元的生產力，這是因為駕駛可以在車子自動行駛期間工作，不用專注在道路

上。隨著軟件平台及數據網絡的連結愈來愈緊密，GSMA 估計 2018 年全世界連

網車輛的市值上看 540 億美元。40

半導体全球影響報告

16 OXFORD ECONOMICS

醫療轉型造福數十億民眾我們往往認為半導體不過是「商業」產品，但科學家和研究員多年來不斷尋找以科

技改善醫療診斷、治療病患的方法。半導體的處理效能快速提昇，不但改善患者的

醫療經驗，也改變的醫療的未來發展。

由於 RFID 裝置及其他追蹤工具效能提高，也愈來愈精良，因此半導體可以讓醫生、

護士更能夠監測病患、在醫院中找到藥品，甚至是追蹤昂貴的診斷設備。41 醫療體

系將數據併入電子紀錄，就更容易進行各種檢查，確保藥物不會產生不良的相互作

用、管理病患的收支付，並確保醫療人員治療相同病患時，可以知道其他人員的看

診狀況。

以上都對病患有顯著的正面影響，但都只是目前半導體在醫療方面最顯而易見的發

展。半導體電子快速發展，整合了分子科技及無線感測網絡，使新一代的微型機器

已經可以發揮效用，如新型的壓力傳感器可以監測血壓、呼吸或腎透析；微電極可

應用到人工耳蝸；微型幫浦有助於藥物遞輸；超音波傳感器可用於醫學造影；還有

許多微引動器、硅麥克風和微電極可提高助聽器的功能。

同時，有愈來愈多過去只出現在醫院或診所的強大診療設備，如超音波設備或心律

監測器，現在透過手機就能使用，讓病患能夠擁有更多的主控權，並能以精準的量

化數據來監控自己的健康狀況。

41 http://www.healthcarefinancenews.com/news/rfid-yielding-savings-hospitals.

Point of Care

Patient’sHome

Body Sensor &Actuator Network

BroadbandAccess

Monitoring &Control Service

PC/TV

MobileGateway

VideoconferenceSystem

Wireless Access

Inertialsensor &

Subcutanouspump

Intraoraldevice

Bloodpressuresensor

Source: Adapted from IEEE.org

圖 8：遠端醫療的未來願景

半導体全球影響報告

17OXFORD ECONOMICS

當然，運用無線科技遠端監測病患對醫療產業是一大突破，遠端醫療計畫不僅改善

慢性病患的照護，還能提供醫療給醫護人員短缺的偏遠地區，造福數百萬民眾。42

半導體讓醫療一再突破，未來依據基因檔案為個別病患客製化地開發合適的藥物，

即將成為現實。由半導體驅動的基因排序機器功能強大，可在一天內破解個人的基

因檔案，而且成本只需要 3,000 美元。相較之下，科學家十三年前首次「破解」基因

圖譜的密碼，相同工作就耗時十三年，還斥資 30 億美元。

半導體帶動醫療轉型科技為醫療帶來了驚人突破，像是解開複雜的基因碼、帶動遠端醫療和機器人

的快速發展、促進幹細胞研究屢次突破等等。

半導體的功能不斷提昇、日漸精良，在高度互聯的時代，可望能發

揮更多功能。在新興且快速發展的生物電子領域 43，有愈來愈多裝置

已經開發出來，如能穿戴在手腕上的 F i tb i t 和 Jawbone Up。除此之

外，Proteus Digital Health44 創造出可吞食的芯片，能傳遞訊息給置於病患皮

膚上的傳感器，可監測心跳、睡眠模式和血液中的藥物含量，蒐集到的相關資

訊可以讓醫護人員更清楚掌握病患狀況，對症下藥。

2014 年一月，Google 宣佈已經開發出「智能型」隱形眼鏡。45 這種隱形眼

鏡有微小的無線芯片和傳感器可測量血糖值，可望徹底改變糖尿病患者的生

活，目前他們仍必須以尖針刺手指出血來量血糖。如果患者的血糖值超過特

定門坎，這種隱形眼鏡會寄發警示訊息到穿戴者的智能手機或其他裝置。目

前，Google 向美國食品暨藥物管理局（FDA）申請核准這項裝置。

同時，Intel 也加入戰局，五月時宣布新的《Intel 穿戴式技術》產品設計國際

挑戰賽（Make it Wearable）46，挑戰學生、工程師、程式設計員和其他開發

者在生物電子領域不斷突破。

雖然生物電子的發展還在初期階段，但各方普遍看好這個領域的潛力，塔夫

茨大學（Tufts University）指出生物電子可用來遏止惡性腫瘤的成長。47 根

據 BCC Research 的數據48，2018 年穿戴式裝置的市值將上看 300 億美元。

42 http://www.informationweek.com/mobile/telemedicine-improves-patient-outcomes-study/d/d-id/1111285?.43 http://www.gizmodo.com.au/2014/01/how-bioelectronics-will-cure-cancer/.44 http://www.proteus.com/.45 http://googleblog.blogspot.com/2014/01/introducing-our-smart-contact-lens.html.46 https://makeit.intel.com/faq.47 http://dmm.biologists.org/content/early/2013/01/31/dmm.010835.abstract.48 http://www.bccresearch.com/market-research/information-technology/wearable-computing-ift107a.html.

半導体全球影響報告

18 OXFORD ECONOMICS

半導體改善能源與公用事業半導體除了對高科技產業產生重大影響之外，也大幅改善傳統產業的產品與製程。

2013 年，歐巴馬政府公佈一項報告估計，供電中斷每年對美國造成高達 330 億美元

的經濟損失49 ，內容指出美國電廠的平均廠齡是 30 歲，大多數變壓器和電路管線超

過 25 歲。如果「超級颶風」再次來襲，上百萬的企業和消費者就會暴露於風險中，

白宮估計上次珊迪颶風導致停電而造成的損失高達 750 億美元。

當然，美國不是唯一使用老舊、過載電網的國家，許多國家致力開發「智能電網」

，運用半導體和軟體來監測電流，還會提醒電力公司注意電網特定或潛在的問題，

並實時提供相關信息。長期關注全球潔淨能源產業的 GTM Research預測，全球智慧

電網的市值可望在 2020 年超過 4千 億美元。50

全球智慧電網的市值可望在 2020 年超過 4,000 億美元

ElectricityUtility

THESMARTGRID

Smart Routers

Smart Meters

Smart MeterHome Area Network

Source: Adapted from Grid Net/Cisco

圖 9：智慧電網

49 http://energy.gov/sites/prod/files/2013/08/f2/Grid%20Resiliency%20Report_FINAL.pdf.50 http://www.greentechmedia.com/research/report/global-smart-grid-technologies-and-growth-markets-2013-2020.

半導体全球影響報告

19OXFORD ECONOMICS

同時，上百萬戶家庭所使用的「智能電表」（Smart Meters）可以減少能源效率不

彰的問題，讓消費者了解自己的能源足跡，進而節約能源。智能電表不僅可以幫助

消費者作出更好的能源抉擇，還可連結到整體能源網找尋不同的替代能源，為更多

人提供更多能源。隨著愈來愈多的消費者、企業和機構使用太陽能、風力、水力、

地熱發電，連上智能電網的智能電表會自動依據整體需求及多種條件，規劃最佳的

能源分配。到 2020 年，預計歐洲將有 85% 的家庭會安裝智能電表，而到 2022 年，

北美和亞太地區的家庭則分別預計達到 91% 和 68%。51

半導體促進城市永續發展城市的規模愈來愈大，根據牛津經濟研究院的一項近期研究，到 2030 年，

世界上前 750 大城市的人口將增加 4.1 億人，需要 2.6 億個新房子，外加至少 17.7 億平方英尺的辦公空間。52 領導人知道必須採取行動遏止城市擴張、改善

基礎建設、充分利用自然資源，最重要的是，以更聰明的方式使用能源。

巴塞羅納是個值得參考的例子，為了成為世界上數一數二高度互聯、零排放的

大城市，巴塞羅納運用多項尖端技術，包括太陽能、傳感器網絡、智能電網及

電表、LED 燈、電動運輸工具，而半導體就是這些技術的核心。為表彰巴塞羅

納的努力，歐盟執委會於 2014 年三月封這個城市為歐洲的創新之都，肯定它致

力於運用新科技造福民眾。53 以下是巴塞羅納現行的部分計劃：

■太陽能熱水器:根據一項 2000 年通過的法令，新建築物若達特定規模就必須

使用太陽能熱水器。54

■智能型街道 :巴塞羅納的 SIIR 計畫（ Integral Solution for Urban Infrastructures）希望將城市的照明成本減少約 40% 。55 目前，50 條街道、超

過 1,000 個路燈都升級改用 LED 照明，而且有 50% 的照明電源都可以遠程操

控。

■電動車:巴塞羅納致力於推廣電動車，他們在都會區建立了超過 260 個充電

站，就是為了要讓每個市民離家不用五分鐘就能到達充電站。另外，這個城

市有超過 500 輛油電混合的計程車，還有許多電動汽車和電動摩托車供民眾租

用。巴塞隆納的 LIVE 計畫 （Logistics for the Implementation of the Electric Vehicle）邀請企業和創新人士合作，共同參與電動車計劃。56

聰明地使用能源不僅對地球有益，也有助於全人類的永續成長和繁榮，而這一

切都不能沒有半導體。

51 https://m2m.telefonica.com/m2m-media/m2m-news/item/630-m2m-800-million-electric-smart-meters-to-be- installed-globally-by-2020.52 “Global Cities 2030:Future trends and market opportunities in the world’s largest 750 cities,” Oxford Economics http://www.oxfordeconomics.com/cities/report.53 http://europa.eu/rapid/press-release_IP-14-239_en.htm.54 http://www.barcelonaenergia.cat/eng/operations/ost.htm.55 http://www.slideshare.net/fullscreen/barcelonactiva/barcelona-smart-city-tour-15080538/3.56 http://w41.bcn.cat/en/.

半導体全球影響報告

20 OXFORD ECONOMICS

在高度互聯的時代，除了智能電表和電網之外，還有其他節能方法。新的無線裝置

如 Nest Learning Theromstat57 就備有「智能型」溫控器，可監控用戶室內溫度，

自動調節以減少能源浪費，每年可幫房主省下上百美元。同時，這個品牌位在西雅

圖的競爭對手 SNUPI Technologies 就建立了一套家庭傳感器網絡，可提醒屋主管路

漏水或溫度驟變的問題。58 拜半導體發展之賜，未來高度互聯的家庭不僅可以提高能

源使用效率，還能實時傳遞重要通知。

評估半導體的下游影響

上述例子只說明了一些半導體改變你我生活的方式，要將半導體對全球經濟的整

體影響量化，是一個非常複雜的過程，但影響卻十分驚人。總要素生產力（Total Factor Productivity, TFP）等指標顯示，在 1960 到 2007 年間，美國半導體產業的創

新成長將近 9%。哈佛 Jon Samuels 的近期分析指出，這是美國總體經濟創新成長

率的 25 倍59，而且估計快佔同期美國總體經濟創新的 30%。

再看個別產業的狀況，Samuels 估計在 1960 到 2007 年間，半導體貢獻了美國通

訊設備製造業 37% 的成長，電氣設備及器具 14%，以及其他電子產品生產成長的 24%。在其他較無直接相關的產業，半導體也有實質的貢獻。舉例來說，傢具產業

生產因此成長了 4%。

上述數據說明了半導體下游影響對美國產業的影響概況。若要探討對全球的影響，

可以透過 Samuels 對美國預估的數據，再加上牛津經濟研究院全球產業模型，自

半導體技術發展的初期進行全面分析、探討半導體對全球各產業成長創造了多少貢

獻，便能得到長期以來半導體對全世界各產業的經濟影響概況。

舉例來說，從 1960 到 2012 年，全球通訊設備產業的產值增加了約 5,700 億美元，其

中每年約 2,100 億美元來自半導體的貢獻。同段期間內，每年電器及電子設備具的產

值增加了約 1.7 萬億美元，其中 2,500 億美元可歸功於半導體。

把這些影響加總起來，便能估算出半導體產業的下游影響，每年對現今全球 GDP 的貢獻有多大。60

在 1960 到 2007 年間，美國半導體產業的創新成長將近 9％，是美國整體經濟創新成長率的 25 倍。

57 https://nest.com/.58 http://www.wallyhome.com/how/.59 Samuels, Jon D. (2012), “Semiconductors and U.S. Economic Growth.”60 這個的前提是半導體從 2007 年到 2012 年所提高的產出維持在 1960 年到 2007 年的平均。此外，本研究假設

半導體提高美國各產業的產出和其他國家相對產業產出的增加一致。

半導体全球影響報告

21OXFORD ECONOMICS

這項分析結果顯示，2012 年半導體的下游影響為全球 GDP 貢獻了 2.2 萬億美元。

如上一段的說明，半導體產業對全球經濟的影響甚巨，而隨著半導體產業持續發

展，所帶動的下游經濟成長更是數倍之多，而且以飛快的速度成長。

細看這 2.2 萬億美元，可清楚地發現半導體對下游產業的貢獻是非常有感的。不令

人意外的，消費性電子產品（特別是計算機）幾乎佔了半導體下游影響的一半。另

外，工業佔了 25%，而汽車與運輸業佔了 15%。（圖10）

本研究參考現有的學術研究，掌握了經濟中最依賴半導體的產業61，這些產業從 1960 年起，產值的成長有超過 5% 來自半導體，半導體對這些產業的運作至關重

要。我們估計在 2012 年這些產業在全球經濟活動有超過 7 萬億美元的貢獻，相當於

全球產值的 10% 左右。

Electronic and computer

Industry

Motor vehicles and transport

Other

Services

Source: Oxford Economics

$1,088.648%

$125.56%$137.5

6%

$335.415%

$559.225%

圖 10：半導體的下游經濟影響 (十億美元)

61 其中包含計算機與週邊設備製造、通訊設備製造、半導體及其他電子零件、其他電子產品、電力設備及零件、機

械、汽車、車身、拖車及零件、其他運輸設備，以及金屬加工製品。

半導体全球影響報告

22 OXFORD ECONOMICS

開拓知識的新領域未來半導體會帶領我們到什麼地方？半導體的功能將持續發展，並持續全面地改變

社會、提昇民眾的生活品質。

在高度互聯的時代，傳感器和雲端交織的廣大網絡，將數十億個機器、裝置、人類

快速鏈接在一起。思科（Cisco）提出一項廣為引述的產業願景，也就是到2020 年，

物聯網（IoT）的概念將連結 500 億個物體。62 未來計算機運算、感測、通訊將會整

合，創造一個虛擬與實體世界的匯流，機器、人、影片、傳感器、新聞發送、生理

回饋（Biofeedback）、地圖及其他資訊將真正得到整合和使用。

這種互聯革命正徹底改變企業經營及提供產品和服務的方式，但物聯網所能做到的

不只是改善企業工廠的物流或預防性維護而已，不具生命的物件能彼此「溝通」正

大幅改變製造、醫療，以及我們生活周遭的一切。一項奇異公司（General Electric）的近期研究指出，物聯網可望在未來 20 年為全球經濟增加 10 到 15 萬億美元。63

物聯網可望在未來二十年，為全球經濟增加 15 萬億美元。

3

INTELLIGENTHOSPITAL

INTELLIGENTCITY

Cloud & Services

INTELLIGENTHIGHWAY

INTELLIGENTFACTORY

ResponsiveStore

Municipal Command& Control Center

Smart Grid

ConnectedAmbulances

IntelligentMedical Devices

IntelligentDigital Signage

Home EnergyManagement

Traf�c FlowOptimization

CommsNetwork

Optimization

AutomatedCar Systems

Traf�cCameras

HospitalOptimization

FactoryOptimization

LogisticsOptimization

Source: Adapted from CMSWire

圖 11：物聯網

62 Evans, Dave (2011).“The Internet of Things:How the Next Evolution of the Internet is Changing Everything.”Cisco whitepaper.http://www.cisco.com/web/about/ac79/docs/innov/IoT_IBSG_0411FINAL.pdf.63 Evans, Peter and Marco Annuziata (2012).“Industrial Internet:Pushing the Boundaries of Minds and Machines.”GE.http://www.ge.com/docs/chapters/Industrial_Internet.pdf.

半導体全球影響報告

23OXFORD ECONOMICS

可供互聯的智能型裝置與物件的爆炸性成長，將帶動大數據分析與雲端運算的需

求。 IDC 推估儲存的數據量將每兩年成長為兩倍，到 2020 年會達到 40 皆字節。64

一皆字節的數據要 750 億個 16G 的 iPad 才能裝滿。65 相較於 2013 年，全球互聯網的

所有數據估計約為四皆字節。很明顯地，隨著可取得的數據在高度互聯的時代不斷

增加，將來對運算速度更快、效能更強大的半導體需求也會持續提昇。

分子科學所帶來生物學的突破，用以改變診斷、治療棘手疾病的方式，例如研究人

員發展可植入式微電子來治療視覺和神經系統疾病，已經有重大突破。66 有些研究人

員建議發展「神經塵」（neural dust），這種微小的傳感器可以灑在個體的大腦組

織上，創造出完美的腦機接口（brain-machine interface）。67

虛擬現實的持續發展會帶動半導體的需求，進而帶來更大頻寬、更高屏幕分辨率，

並減少延遲（latency）。運用 Oculus Rift 頭戴式裝置、高分辨率屏幕或其他平台，

就能夠融入體驗三度空間的世界。虛擬現實改變了娛樂遊戲、城市規劃，以及醫療

訓練，其中，腦部手術即是一例。現在醫生在訓練時能獲得視覺、觸覺、聲音等回

饋，模擬真實醫院的手術流程。在不久的將來，3D 全像科技可以讓你和漂浮的虛擬

店員互動，或和房間中的虛擬影像玩遊戲。

機器人技術運用了功能更強大半導體，目前正在快速發展。除了可取代工廠中的

勞力之外，有知覺的智能型機器人可以幫忙照護老年病患，給予殘障人士重要

協助，還能做很多家事，甚至處理危險工作。麻省理工學院（MIT）68、賓州大

學 （University of Pennsylvania）69 及弗吉尼亞理工學院暨州立大學（Virginia Tech）70等大學的研究人員在機器人技術方面已有快速的突破，開發出能走、能看，

甚至能從錯誤中學習的裝置。現在，行動機器人已經能在醫院及長期療養院中承擔

更多的照護責任。71

IDC 推估儲存的數據量將每兩年成長為兩倍，到 2020 年會達到 40 皆字節。

64 http://www.emc.com/leadership/digital-universe/2012iview/executive-summary-a-universe-of.htm.65 http://technografy.com/2013/04/so-how-much-is-a-zettabyte-infographic/.66 http://www.nanomedjournal.com/content/centralNervousSystem.67 http://www.extremetech.com/extreme/161525-smart-neural-dust-could-carry-sensors-deep-into-the-human- brain-send-data-back-out.68 http://robots.mit.edu/index.htm.69 https://www.grasp.upenn.edu/.70 http://www.ise.vt.edu/ResearchFacilities/Labs/LabPages/RA_lab.html.71 http://www.modernhealthcare.com/article/20130525/MAGAZINE/305259957.

半導体全球影響報告

24 OXFORD ECONOMICS

半導體研發的重要性

半導體產業在近數十年來的發展速度不只驚人，也產生了極大的影響；這些重大的

創新支持了眾多其他產業，足以說明其重要性。如此快速的創新反映了產業致力於

研發，而過去 35 年來對研發的投入快速成長。從營收的百分比來看，半導體研發的

支出在 80 年代初還不到 8%，卻在過去十年成長到每年平均 16%。2012 年整體半導

體研發支出約為 569 億美元，未來可望維持在營收的 16% 到 17% 左右。72

從整個產業脈絡來看，較容易比較半導體和其他產業的研發密度。舉例來說，

《歐盟企業研發投資評估報告》（The 2013 EU Industrial R&D Investment Scoreboard）依據研發支出，分析世界上前 2千大企業在研發上的支出規模73，結

果發現在 2012 年，研發支出平均佔企業營收的 3.2%，在排名前幾大的研發公司也

是如此。圖 13 出自同一份報告，依據產業別分析這些公司的研發密度。令人訝異的

是，在電子及電力設備、汽車及零件等產業，研發佔營收的比例不到 5%，半導體產

業的研發密度卻高達 16%，遠勝過大多數其他產業。

半導體產業的研發密集度為 16%，遠勝過大多數其他產業。

70 20%

18%

16%

14%

12%

10%

8%

6%

4%

2%

0%

60

50

40

30

20

10

0

Semiconductor R&D expenditure R&D as a % of revenues

1978 1983 1988 1993 1998 2003 2013F2008

Source: IC Insights and Oxford Economics

圖 12：1978年 到 2013年半導體研發

72 IC Insights McClean Report, 2013.73 這份報告針對 2012 年世界前 2,000 大投資研發超過 2260 萬歐元的企業，概略說明它們主要研發及經濟指標的

變化。

半導体全球影響報告

25OXFORD ECONOMICS

圖 13：2012 年世界前 兩千大研發企業的研發密度 (依產業別分類)

研發密集度

(研發佔淨營收的百分比)

研發密度依產業劃分

高研發密度 超過 5% 製藥及生物科技

醫療設備及服務

科技硬件及設備

軟件及計算機服務

航空及國防

中高研發密度 2% 到 5% 電子及電力設備

汽車及零件

工業工程及機械

化學製品

個人用品

家庭用品

一般工業

支持服務

中低研發密度 1% 到 2% 食品生產

飲料

旅遊休閒

媒體

石油設備

電力

固網電信

低研發密度 少於 1% 石油和天然氣生產商

工業金屬

建築與材料

食品及藥品零售商

交通運輸

礦業

煙草業

複合型公用事業

數據來源：歐盟執委會《歐盟企業研發投資評估報告》

在美國，國家科學基金會的《 2008-2010 年企業研究發展創新調查報告》（Business Research and Development and Innovation 2008–10）74 提供了 2010 年美國一些主

要產業的研發數據，內容說明了「半導體及其他電子零件」產業的研發活動75，此產

業類別的範圍比前面提到的半導體產業還要廣，而且研發活動的投入比其他產業都還

要高，只低於製藥與藥品產業（如圖14）。

74 http://www.nsf.gov/statistics/nsf13332/.75 這是根據所有公開上市的 Fabless 公司及 IDM 公司財報上的營收及研發數據。

半導体全球影響報告

26 OXFORD ECONOMICS

圖 14：2010 年美國各產業的研發密度

產業別研發支出佔銷售額

的百分比

製藥與藥品 13.4%

半導體及其他電子零件 12.2%

半導體機器 10.6%

通訊設備 10.1%

數據處理、服務器及相關服務 6.6%

化工製品 5.9%

計算機系統設計及相關服務 4.6%

航海、測量、電子醫療及控制儀器 4.5%

科學研發服務 3.6%

其他計算機及電子產品 3.0%

軍用裝甲車、坦克及坦克零件 2.7%

汽車、車身、拖車及零件 2.4%

其他交通運輸 1.3%

建築、工程及相關服務 1.0%

樹脂、合成橡膠、纖維及細絲 0.6%

數據來源：美國國家科學基金會《2008 -10 年企業研究發展創新調查報告》

如果半導體對全球經濟的貢獻要持續成長，並帶動更多創新突破，產業就必須持

續高度投入研發。舉例來說，物理學家 Joe Incandela 運用 30 萬個處理器構成的

全球網絡來發現用來說明為何物質有質量的「上帝粒子」─希格斯玻色子（Higgs boson）。他在一次近期會議中說：「以前需要花非常長的時間，甚至是在十年前根

本無法辦到的分析，現在都能辦到了。想像一下，要是所有科學家和想瞭解萬物的

人們都可以用這種運算能力，會是什麼樣的光景？」76 再次強調，若非有不斷增強、

日益精良的半導體，這種驚人的科學發現根本不可能成真。

76 http://www.cnn.com/2013/12/14/tech/innovation/lhc-higgs-boson-incandela/.

半導体全球影響報告

27OXFORD ECONOMICS

摩爾定律將失效？

1965 年， Intel 的共同創辦人 Gordon Moore 發現幾乎每 18 個月，在最先進的

芯片上的晶體管（半導體的基礎組件）數量會增為兩倍。五十年來，見證了如

此快速成長的趨勢，今天一個芯片的晶體管數量已成長到數十億個。

半導體效能的成長速度也不相上下。單位面積上的晶體管數量要大幅成長，晶

體管的尺寸就必須大幅縮減。在 1971 年，最先進的半導體芯片所採用的製程

尺寸，或者可以說，一個芯片上相同的兩組件間的最短距離，為 10 微米（即 10–5 公尺，約相當於人類頭髮的十分之一）。2014 年，英特爾預計會首次推

出 14 奈米的芯片（即 1.4 × 10–8 公尺），幾乎縮小了一千倍。

半導體的電子組件尺寸不斷縮小，半導體功耗也跟著下降，進而減少裝置的能

源足跡，提高移動設備的電池壽命，也降低半導體對環境的傷害。同時，裝置

的速度提昇，運算的成本下降，讓一般消費者負擔得起更好的裝置。

半導體的運算能力大幅增加，造就了現代數位世界，我們現代生活中沒有其他

工具或機械能夠比得上。事實上，若航空業遵照摩爾定律發展，1978 年從紐約

飛往巴黎的航班要七小時、要價 900 美元，到 2005 年只需要一秒、一分錢。77

未來半導體是否會照摩爾定律發展，這將帶動日後的基礎研究，提供相關的工

程機會。但摩爾定律還會站得住腳嗎？如果半導體發展的速度減緩，對現代社

會有什麼影響？

有些人認為，新的科技與材料科學的發展可以克服部份開發下一代半導體組件

會遇到的物理限制。78 也有人認為， 3DIC 、封裝及芯片架構的創新會是讓半導

體持續進步的最佳途徑。79

不管是那種方式，持續開發擁有強大效能的半導體對帶動各產業創新極為重

要，而未來會掌握在從事半導體研究及開發的人才手中。

77 http://www.intel.com/pressroom/kits/events/moores_law_40th/Images_Assets/Image_

Usage_Guide_ Readme.pdf.

78 http://www.techradar.com/us/news/computing/moore-s-law-how-long-will-it-last--1226772.

79 http://www.forbes.com/sites/michaelkanellos/2013/08/14/with-3d-chips-samsung-leaves-

moores-law-behind/.

半導体全球影響報告

28 OXFORD ECONOMICS

確保半導體生態體系蓬勃發展半導體徹底改變了你我的生活，其重大影響不容否認，而其巨大貢獻也不容低估。

我們日常生活中的每個層面幾乎都有半導體，讓二十一世紀的每個裝置，不論是直

接或間接靠電池運作，或得靠插座充電的裝置，都能得到運用或改善。

正因為半導體如此重要，現代世界永遠少不了它，才有必要持續發展並維持健全有

活力的生態體系。本研究已指出半導體產業獨樹一格，其創新速度沒有別的產業比

得上，而摩爾定律帶來的創新促進了微芯片的發展。也沒有別的產業能像半導體產

業一樣，幫助這麼多其他產業成長、創新，甚至使其更有生產力，終至蓬勃發展。

今天的世界充滿快速變動的新創公司與虛擬社區，或許沒有其他產業會需要這麼多

新的資金和科學洞見，來促進下一代創新科技的發展。

其中的意義對所有相關人士非常重要：

政府決策者 半導體產業需要不斷投資在研發上，因而需要仰賴教育體系培養未來的

科學家和工程師。

為確保未來產業能帶動競爭力與繁榮，各國政府必須確保科學、技術、數學、工程

領域有充分的資金與獎學金，並規劃更多課程，讓人才不斷擴增、變得更多元。

此外，政府必須正視半導體產業的貢獻，以及半導體與其他科技公司提供的高薪工

作對國家和地方經濟的正面影響。

為此，全球半導體聯盟建議各國政府考量以下作法：

■ 推行研發抵稅，鼓勵人才把國外所得帶回國內。

■ 推動專利改革，保護實際發明並落實知識產權的人才，對抗只想靠蒐集專利打官

司的專利蟑螂。

■ 改變移民政策，使在國內接受教育訓練且創造工作機會的外籍人才不會被迫離

開。

■ 加緊與 DARPA 等研究單位合作，推動重要材料科學及其他科技領域的重要研究。

■ 協助舉辦相關研討會，促進並加速半導體材料、製造技術及架構在商品化前的創

新。

學生 半導體產業提供給數學、科學及工程學生極佳的工作機會，沒有別的產業可像

在半導體產業一樣，能在數學、電機、軟件及通訊領域上同時深耕，也沒有別的產

業能和半導體產業一樣有徹底改變未來的潛力。半導體產業的工作能引領革命性的

突破，可以改變社會，為全人類帶來不同以往的創新。

企業主管及投資人 個別企業可能會經歷起起落落，但半導體產業極為重要，需要源

源不絕的創投資金及管理洞見。企業投資由半導體驅動的新系統時，就幫助了半導

體產業推出更強大的解決方案，以促進企業創新，發掘重要的新價值。

深刻體認半導體對企業創新、生產力及成功的重要性，有助於企業未來作出正確的

半導體產業獨樹一格，其創新速度沒有產業比得上，半導體帶動許多其他產業成長，需要更多科學洞見和新資金促進下一代的創新科技發展

結論

半導体全球影響報告

29OXFORD ECONOMICS

投資。企業領導人和投資人也必須瞭解半導體創新位在數字時代創新的核心地位。

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