相較於絕大多數製造業還在建置工業物聯網，半導體產業早已完成廠務、機台設備的聯網，走到大數據分析跟機器學習的階段。因此，相較於其他製造業的智慧製造，多半還停留在硬體投資階段，半導體產業目前所面臨的智慧製造課題，主要來自於軟體跟服務領域。
為了加快晶片設計、製程研發的速度，半導體業者需要更強大的運算資源。藉由機器學習分析機台狀態，讓歲修維護排程更合理化，以提高稼動率，也需要龐大的運算資源。但對半導體業者而言，要靠自有的資料中心來滿足其運算需求，建置跟維護的成本非常高昂，而且伺服器的利用率不見得都能維持在高檔，讓投資效益發揮到最大。
因此，半導體業者必須設法找到其他替代方案，才能繼續推動其智慧製造，例如使用公有雲的資源。事實上，台積電、新思(Synopsys)與益華電腦(Cadence)等半導體業界的領導大廠，都已經開始採用公有雲，或是發展出以雲端為基礎的軟體授權模式。
運算需求起伏不定 自建資料中心考量多
半導體是一個已經高度自動化的行業，換言之，這也是一個日常運作無法離開電腦運算的行業。從IC設計階段的模擬(Simulation)、驗證(Verification)到半導體製造業者研發新製程，或是維持現有生產線的運作，都需要極大的運算能力來支援。
然而，半導體企業對運算能力的需求水準波動非常劇烈。以IC設計來說，當晶片設計流程走到中後段，要進行設計模擬、驗證的時候，對運算能力的需求會達到顛峰，往往得用多台伺服器同時跑十多個小時，甚至兩三天，才能得到一次模擬結果。但在IC設計的前段，做電路合成(Synthesis)、時序收斂(Timing Closure)跟線路布局(Place & Route)的時候，對運算資源的需求則遠低於設計模擬跟驗證，常常幾個小時就能完成一次設計迭代。
因此，當IC設計公司裡面有多個團隊同時在開發晶片時，專案的排程跟協調就變得十分重要，否則公司自有的伺服器資源會不敷使用。試想，當所有設計團隊同一時間都要做設計模擬跟驗證，其排隊等待時間會有多長？
對於運算資源不足的問題，最直觀的解決方案就是擴建自有資料中心的容量，但因為運算需求波動幅度大，加上伺服器採購金額不低，後續還會衍生出維護、折舊等費用，因此IC設計公司的相關採購，通常是審慎而保守的。
除了IC設計工程師之外，電子設計自動化(EDA)工具業者是遇到上述問題的第一線業者，因此許多EDA大廠早在幾年前就開始探索使用公有雲的可能性跟對應的商業模式。跟自建資料中心相比，公有雲方案最大的優勢在於按照用量計費所帶來的彈性–當運算或儲存需求進入尖峰期時，使用者只要額外付費就可以取得所需的資源。目前幾家重要的EDA公司，如新思、益華、明導國際(Mentor Graphics)跟安矽思(Ansys)，都已經有對應的布局動作。
對半導體製造業者來說，情況也類似。由於產線高度自動化，甚至已經開始採用大數據分析、機器學習等軟體工具，晶圓廠的生產線只要一開動，就會需要對應的運算能力來執行這些軟體。然而，除了既有生產線之外，晶圓製造業者還要不斷開發新製程，來滿足未來的市場需求。不管是更細的線寬或採用新的材料，都需要反覆進行模擬跟數據分析，而這些工作就跟IC設計的模擬、驗證一樣，需要大量運算能力支援。
公有雲方案解難題 資安迷信仍待破除
對於需要龐大運算資源來支撐其運作的半導體業者而言，公有雲是一個很彈性的選擇。公有雲具有龐大的運算能力跟儲存空間，還有各式各樣的伺服器可供選擇，當半導體業者需要額外的運算能力或儲存空間時，可以付費租用，不需要的時候，則只要取消訂閱就不會有費用支出。
但由於半導體業者手上的資料，例如生產製程參數、配方、IC設計檔案，都是非常敏感的機密資料，因此相關業者對於資料離開公司，通常有十分嚴格的管制，因此要說服半導體業者接受公有雲，往往是在挑戰客戶對資訊安全的「信仰」。
微軟(Microsoft)專家技術部雲平台解決方案副總經理呂欣育就表示，公有雲對於半導體業者來說，是一個非常有效益的解決方案。台積電就在5奈米製程研發上與微軟合作，在台積電原本就擁有的資料中心之外，搭配Azure平台的運算資源跟資料儲存空間，來加快專案開發的速度，結果讓5奈米的研發試產(Pilot Run)比預定時程提前了9個月，效果十分理想。
但除了台積電比較勇於嘗試之外，呂欣育坦言，大多數半導體業者對於資料上公有雲一事，態度還是相當保守。他可以理解半導體客戶將資安視為第一要務的想法，但要實現資訊安全，是要把細節攤開來逐一檢視，看哪個環節可能有問題，該如何改善，而不是以為資料不出公司大門就能永保安康。如果公司內部的資安政策模糊不清，資料放在公司裡面還是會出事。
就他與許多半導體公司溝通的經驗，有些半導體公司的資安政策是很有問題的，因為連公司內部的IT團隊，對自家的資安政策也說不出個所以然來，只知道資料不出門就對了。這種資安政策與其稱之為政策，或許說是「宗教信仰」還更貼切些。而這就是說服半導體產業接納公有雲最大的障礙。
不過，呂欣育對於半導體業者接納公有雲的趨勢，還是相當有信心。像台積電、新思、益華等業者，在半導體產業屬於燈塔型客戶，是引領產業發展趨勢的重要指標。在這些客戶的帶領跟示範下，未來會有更多客戶願意評估採用公有雲方案的可能性。
