半導體微影技術之投資決策分析

Abstract

半導體產業自1960年代開始發展至今已超過五十年，其產業鏈包含了上游的IC設計、中游的晶圓製造與下游的封裝測試;由於各階段都有其技術深度與資金密集度，使原本由整合上中下游的整合元件製造公司(IDM)主導的產業結構，逐漸衍生出專業的IC設計公司與晶圓代工公司(foundry)合作的垂直營運模式;其所需之製造技術，尤其是曝光用的微影技術(lithography technology)，是推動整體技術前進的主要動力之一，由於其已接近物理極限，加上大幅增加的投資金額，使供應商之技術開發具有極高的不確定性，並影響整個產業的製程演進速度。

本研究針對半導體業之微影技術開發，從半導體製造商的角度，來建立一套評選各項投資策略的決策模型;對於此一決策所需考慮之各項因素(準則)，經由文獻探討與專家訪談，腦力激盪出各項可能的準則，對其分類並收斂出最後九項準則，分別是「技術規格」、「開發時程」、「技術價格」、「創新技術」、「關鍵技術」、「獲利估計」、「風險評估」、「供應商」與「競爭者」。

接著設計一份問卷，針對半導體業界人士調查各準則間之重要性與相互影響性;採用多準則決策(MCDM)領域中的決策實驗室法(DEMATEL)，計算各準則間的因果關係，再以分析網路程序法(ANP)計算各準則的權重值，完成決策模型之建構。同時，該問卷亦假設幾種投資方案，採取折衷排序法(VIKOR)計算各準則在該方案下的績效值，以定義在該投資方案下應優先改善之準則，並且對各投資方案進行評比。

經由上述訪談、問卷調查與資料分析，本研究發現各準則間的因果關係，是從上游的「創新技術」與「關鍵技術」，影響到中游的「技術規格」、「開發時程」與「技術價格」，最後是下游的「獲利估計」;亦即是從「技術」構面到「競爭力」構面，最後得到「財務」構面之結果的影響方向。

再由各準則的權重值，發現此模型優先考慮的是「技術價格」、「開發時程」與「獲利估計」等結果類型準則，再來才是技術與外在產業環境等原因類型準則，顯示決策者應理性考慮成本、獲利、時程甚至風險等整體績效，而非如過去成長期一昧追求技術上的領先;此外，技術相關準則對上述重要之準則具有顯著影響力，提醒吾人應思考如何把技術評估與投資策略的選擇，做一綜合的考慮。

本研究亦發現，當製造商採取投資技術開發商或參加產業聯盟之策略時，由於關注的是能否快速取得新製程世代的技術，故會優先考慮「開發時程」、「技術價格」與「關鍵技術」等多個面向的準則;若採取不投資也不參加聯盟之策略，則其主要考慮的是如何降低成本以維持其競爭優勢，故優先考慮的僅是「技術價格」與「獲利估計」兩準則，至於時程與技術皆已非其所能掌控。

最後，對於投資策略的評選，本研究建議採取之策略依序為投資技術開發商、參加產業聯盟、不投資也不參加聯盟;當然，此結論會因決策者在產業中的地位而有所不同，故本研究的主要貢獻在提供一周延的投資決策模型，以及當採取數種投資策略時，提供其應先關注的準則項目。

Semiconductor industry has been developed since 1960s, and it evolved from Integrated Device Manufacturer (IDM) into cooperation of IC designer and foundries. The lithography is one of vital process to expose the integrated circuit on wafer, and its capability of shrinking the critical dimension (CD) on integrated circuit always drived semiconductor manufacturing process from one generation to next. However, this optical process suffered physical limits for the past few years, and dramatically raised the capital investment and uncertainty of technology suppliers. So in addition to technical competition, semiconductor manufacturers need to survey any other measures to secure the smooth development of lithography technology.

We explored this subject by establishing a decision-making model, which can help manufacturer to choose proper investment program among lithography suppliers or consortiums. After brainstorming with veterans, we collected and consolidated total nine criteria for evaluation of investment program. We proposed a Multiple Criteria Decision Making (MCDM) model that incorporated DEMATEL and ANP methods, to construct the cause and effect relationship and weighting between those criteria. Then we adopted VIKOR method to assess several investment programs.

This study showed that managers focus on resultant criteria like cost, profit, schedule and risk. However, technology related criteria affected forementioned criteria significantly and should be considered together. An empirical study of the decision-making model is used to appraise three investment alternatives (i.e., invest the supplier, join the consortium, stay and wait), and proposed different key criteria for different alternatives.