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半導體盛世,從摩爾定律到AI時代:由人工智慧至智慧製造,跨越科技巨頭的策略與合作,解鎖全球晶片產業的未來

半導體盛世,從摩爾定律到AI時代:由人工智慧至智慧製造,跨越科技巨頭的策略與合作,解鎖全球晶片產業的未來

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內容簡介

【機遇×技術×管理】
不僅為專業人士提供了深入的產業分析
更為讀者揭示半導體技術如何塑造現代社會的面貌
以獨特視角深入探討半導體產業的發展歷程、現狀、未來趨勢
 
  ➔本書主要內容由三個部分構成:
  第一篇(第1~3章)是機遇篇,闡述歷史機遇與產業歷程,包括半導體產業在過去一個世紀中帶給全球經濟發展的機遇,以及各國在半導體機遇中的競合與博弈歷程。
 
  第二篇(第4~7章)是技術篇,闡述交叉跨界技術創新,以及新一代資訊技術在半導體產業正發揮重要的作用,這涉及晶片設計、製造、封測,也包括晶片製造裝置廠商的應用實踐與重要成果。
 
  第三篇(第8、9章)是管理篇,展望未來產業發展,包括如何看待和理解半導體產業在21世紀的爆發式成長,以及從產業發展管理及企業管理的視角出發,闡述如何更好地實現智慧製造的更新管理。
 
  ▎第一篇:機遇篇
  〈機遇篇〉從歷史的角度出發,詳細闡述了半導體產業如何從無到有,成為全球經濟成長的重要動力。作者透過對積體電路在推動全球GDP成長的分析,展現了半導體技術對經濟發展的深遠影響。本節還深入探討了俄羅斯、中國等國家在半導體產業上的發展策略,以及它們在全球科技競爭中的地位和作用。此外,對於工業革命和摩爾定律的討論,更是讓讀者理解到半導體技術進步的不可逆轉性和它對未來社會發展的影響。
 
  ▎第二篇:技術篇
  〈技術篇〉則專注於半導體技術本身,特別是AI智造如何成為當下和未來半導體產業發展的關鍵。作者詳細介紹了智慧製造、AI晶片等尖端技術,並以臺灣、美國等的成功案例,闡明了技術創新對於提高半導體生產效率和產品性能的重要性。透過對智造軟體和數據科技在半導體製造中應用的深入分析,本節不僅向讀者展示了技術革新的力量,也揭示了未來半導體製造業面臨的挑戰與機遇。
 
  ▎第三篇:管理篇
  〈管理篇〉從產業和企業管理的視角出發,展望了半導體產業未來的發展路徑。透過對未來科技趨勢的預測,如超級人類與工業4.0,本節不僅提供了對於半導體產業發展遠景的洞察,還闡述了實現這一目標所需的策略與管理智慧。此外,作者還探討了5G技術在半導體領域的應用前景,以及如何利用數位化轉型推動產業創新,從而更好地應對未來的挑戰。
 
本書特色
 
  本書從歷史機遇、技術創新、管理策略三個角度全面剖析半導體產業的發展脈絡和未來趨勢。藉由案例研究和產業分析,不僅為普通讀者揭開了這一行業的神祕面紗,更展示了AI智造技術如何成為推進半導體產業進步的黑武器,並探討了半導體技術在未來社會發展中的關鍵作用。
 

作者介紹

作者簡介
 
李海俊
 
  半導體行業資深專家、亞太芯谷科技研究院研究員、研究院研究員及「博後策略高級研究班」課程導師。獲雙EMBA及雙DBA學位。主要研究領域為數位化智慧製造、生成式人工智慧及數位化轉型策略。過去十年先後參與多個互聯網+及工業網路平臺專案,出版《洞察AIGC:智慧創作的應用、機遇與挑戰》等專著。
 
馮明憲
 
  美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校材料科學博士,現任資深管理合夥人、亞太芯谷科技研究院院長。
 

目錄

讚譽
前言
第1篇 機遇篇:半導體晶片全球發展與智造機遇
第1章 積體電路推動全球GDP成長與工業革命

1.1 積體電路推動全球GDP成長三十年
1.2 工業革命與不死摩爾定律

第2章 美國科技制裁與中國自主替代
2.1 美國科技長臂管轄45年
2.2 美國白宮科技智囊與半導體軍工組織
2.3 憑使命改宿命、靠替代對制裁

第3章 積體電路與新資訊技術交叉融合的智造機遇
3.1 智造工業軟體生逢其時
3.2 智慧2—晶片與AI的交叉賦能
3.3 AI應用於積體電路的投資報酬分析

第2篇 技術篇:積體電路與New IT的跨界融合與智造技術
第4章 智造軟體持續加碼全球半導體製造

4.1 開啟先進半導體智造之窗
4.2 半導體智造軟體的極致力量
4.3 智慧學習倉庫與數位對映
4.4 智造軟體提升晶片製造的KPI

第5章 智造軟體為半導體產業提供全程價值
5.1 龍頭半導體廠商對AI應用的洞察
5.2 半導體服務廠商的智造方案

第6章 來自世界龍頭半導體製造廠商的智造驗證
6.1 英特爾20年的AI智造之路
6.2 台積電11年的AI智造與大聯盟OIP
6.3 中芯國際的10年智造之路
6.4 其他知名半導體廠商的智造實踐

第7章 來自世界龍頭半導體裝置廠商的智造驗證
7.1 艾司摩爾是卓越的工業軟體公司
7.2 應材的軟硬一體
7.3 泛林的裝置智慧

第3篇 管理篇:未來科技與產業發展借鑑
第8章 未來科技與半導體智造
8.1 超級人類與未來科技
8.2 半導體智造的遠景方略

第9章 半導體產業展望及工業4.0創新
9.1 美國半導體行業組織管理借鑑
9.2 半導體工業4.0轉型中的關鍵管理
9.3 半導體產業工業4.0轉型的框架應用
結語
致謝
 

前言(節錄)
 
  親愛的讀者朋友,您好!
 
  非常幸運與您一起踏入半導體製程與AI智造新世界!無論您是半導體積體電路產業或工業軟體行業的從業人員,還是政策的諫言者或制定者,或是企業高級主管與專業人士,以及正加入到這一產業的投資者,希望本書可以幫助您一窺產業全貌,做出正確的決策。事實上,從2022年開始,無論是政府、投資機構,還是從業者,對新一代資訊技術如何賦能半導體積體電路的發展都給予了高度關注和厚望。
 
  從全球各國的科技與貿易博弈來看,美國近年一系列新的半導體產業發展政策相繼發表,正試圖把美國拉回先進製造大國的行列。數位化時代先進製造的代表就是晶片,而美國發展這一產業的大量投資源頭便是中國,因為在過去的五年(2017-2022年),中國已成為世界最大的晶片消費國,為美國貢獻了鉅額的利潤。製造與消費本是一對完美的上下游組合,但美國為了霸占科技鰲頭並把持最為豐厚的產業利潤,與其盟國在晶片領域持續對抗中國,凸顯晶片產業自主可控的策略意義不言而喻。
 
  從發展歷史來看,半導體積體電路產業最初是在1960年代由軍工需求帶動而迅速發展。根據IC Insights的統計,在近30年的時間裡,半導體產業一直推動著全球GDP的成長。全球資本與產業智慧凝結於人類科技皇冠──「晶片」,它也成為全球科技戰與貿易戰的中心。晶片難,難於在全產業鏈進行資源的配置與協同,其中晶片製造更在產業鏈中處於投資規模最大、建設週期最長、尖端技術最密、良率要求最高的高價值一環。缺失了先進製造能力的晶片產業鏈就如「鐵嘴豆腐腳」──在全球產業鏈競爭中容易被對手「卡脖子」,跑不出應有的速度。
 
  從軟硬體的組合來看,半導體積體電路是數位時代的硬體底座,而支持硬體智造與智慧終端產品使用的軟體大致可分為兩類:作業系統的基礎平臺和各類應用程式。工業軟體作為積體電路的靈魂,最初也是隨著軍工需求與硬體同步發展起來的。如今,毋庸置疑的是,以「數據科技」(大數據)和「運算科技」(AI)為代表的新一代資訊技術,正成為按下第四次工業革命快轉鍵的新生力量。在晶片智造中,除了我們熟知的工藝、裝置、材料等必備條件外,難以突破的還有工業軟體。工藝研發離不開專屬軟體,先進機臺裝置都內嵌智控軟體,材料研發也需要透過軟體來分析、配比和更新。而打通這三類生產要素形成智慧一體化的穩定生產環境,也同樣離不開工業智造軟體。隨著晶片的工藝製程不斷微縮並朝著原子級尺寸邁進,無論是晶片的製造廠商,還是晶片的裝置廠商,都在大量運用新一代資訊技術助力前瞻科學研究、產品的設計研發和製造。新型資訊技術正發揮著至關重要且愈來愈重要的作用,這是一條已在國際先進製造業獲得廣泛驗證、認同、推崇的必經之道,因此也被業界媒體稱為神祕的「黑武器」。但「黑武器」並不容易掌握或獲得,由於半導體及積體電路與國防軍工密切相關,西方在產業背後建立了強固的政治貿易壁壘;加上行業競爭異常激烈、技術壟斷與霸權盛行,各廠商對核心技術研發和應用都是退藏於密;再就是專業領域知識的緘默性與抽象性提高了效仿和學習的門檻,使對手難以觸及和掌握。試圖開啟這扇「晶片的新一代資訊技術智造之門」正是本書的價值所在。
 
  從新時代雙循環的格局來看,要參與全球競爭,勢必要先發揮自身優勢建立內部的閉環。在半導體積體電路產業的閉環格局建設中,與國際對手正面的競爭是無法迴避的,這是國家持續、堅定、大力支持發展工藝、裝置、材料方面自主可控能力的原因。但我們也要看到正面戰場的局限性與被動性。由於受《瓦聖納協定》(Wassenaar Arrangement)、總體產業投資規模及目前尖端人才短缺等諸多方面的客觀限制,在傳統賽道的後發跟跑策略並不能令人獲得領先優勢。所謂以正和、以奇勝,透過數據科技和運算科技進行賦能,則可以充分借力並發揮新資訊技術方面自主可控的優勢,特別是近年已累積的大量數據及不斷精進的深度學習AI演算法,可以對晶片的製造特別是先進製造造成「四兩撥千斤」的效果。
 
  從總體來看,目前在晶片領域積極推廣和應用「數據科技」和「運算科技」的智造能力,已有了良好的政策、產業、技術與資本的基礎。
 
  首先,2015年後,大數據及AI政策頻出,工業製造領域在利好形勢的引導和支持下,開始重視並挖掘數據科技和運算科技的巨大應用價值,跨界創新應用層出不窮,開啟了「數智化」時代,一貫嚴謹保守的半導體產業也參與了進來。這並非只是一場技術革命,它與策略融合,已成為行業或企業頂層設計的重要部分。
 
  其次,數位化轉型在工業領域已走過數個年頭,工業製造領域已打下了電腦/現代整合製造系統(Computer/Contemporary Integrated Manufacturing Systems,CIMS)的堅實基礎。產業數位化需要依靠企業實現,產業數位化聚焦的是傳統產業的核心生產場景,提高的是整個產業的競爭力和經濟水準。
 
  半導體軟體領域的投資規模超前,速度驚人。雖然一、二級市場隨著行業週期與中美博弈而出現震盪,但沒有人否認半導體積體電路將成為未來最為重要的數位化基建,它將推動全球從「數位化」到「數智化」再到「元宇宙」的發展程序,新技術、新概念、新機遇將層出不窮。
 
  數據科技、運算科技與產業應用場景的深度融合,即半導體積體電路的產業數位化,是積體電路半導體企業本身技術發展的訴求與投資方向。此外,對於前瞻性的、行業共性的攻堅難題,也可以納入政府的專項中來,一方面可以立足於AI大數據等新資訊技術專項,另一方面也可以立足於晶片先進智造專項。多年以來,半導體積體電路與AI是科技興國策略發展的兩條線,新資訊技術在半導體積體電路產業的加速應用,推動了兩條策略路線的融合。在半導體產業,工業智造軟體的投入,與重型基礎設施的投入比起來只是九牛一毛,而可能產出的價值卻是巨大的。基礎科學研究不僅可以在工藝、裝置、材料方面發力,也可以將生產要素與數據科技、運算科技融合起來,從而有望開創出一條更能發揮軟實力競爭優勢的、因地制宜的、揚長避短的、事半功倍的,對企業、產業甚至國家產生更大協同價值和溢位價值的新技術路徑。
 
  工業智造軟體歸屬於工業軟體,但為了聚焦晶片智造技術的闡述並與國際產業界的統稱接軌,本書將使用工業軟體作為切入點,但更多會使用「智造軟體」來展開本書的主要內容。工業軟體作為一個應用廣泛、包羅永珍的集合,其中能轉化成商用的部分只是冰山一角,更具核心價值的「專用技術」往往祕而不宣(例如,美國波音公司研製了8,000多種工業軟體,進行商業化向市場開放了不到1,000種)。本書聚焦於龐大的晶片智造工業軟體體系中,更具核心價值的部分,期望掀開其神祕面紗。第四次工業革命已經來到,工業軟體也迎來智慧時代,傳統工業軟體是必備的生存之本,而智造軟體才是發展的致勝之道。對於產業界來說,由於採取不同技術路線的試錯成本太高,非指標性廠商極少開闢自己獨有的技術路線,一般做法就是沿襲指標性廠商的成功做法並進行二次創新。因此,了解這一維度的發展歷史、價值起源、應用現狀與未來趨勢對於晶片製造廠商來說意義重大。
 

詳細資料

  • ISBN:9786263942783
  • 規格:平裝 / 412頁 / 17 x 23 x 2.06 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

內容連載

1.1.1 半導體積體電路一直所處的策略領地
 
(1)底層運算邏輯與其本質結構有關
 
所謂半導體,是指一種導電效能介於導體和絕緣體之間的材料,它的電阻比導體大得多,但又比絕緣體小得多,其電學效能可以人為加以改變。許多電氣和電子裝置有兩種狀態:關閉或開啟(例如電燈開關),真空管和電晶體都是如此,以0和1來代表開關的斷開和閉合。邏輯是數位電路的精髓,所有的功能歸根究柢都是邏輯功能,而邏輯的基本構成元素是邏輯0和邏輯1。透過半導體材料製造出的電晶體恰好具備這種功能──透過電訊號來控制自身開合,這使電腦可以理解兩個數字:0和1,並在其中完成所有二進位制模式的算術運算。二進位制是機器語言,電腦使用它來處理、讀取和寫入數據,半導體這一屬性奠定了整個數位時代的運算基礎。
 
物質基本的結構屬性在相當程度上決定了運算的規則,比如人類計數最為常見的十進位制和電腦基於半導體屬性的二進位制。

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