量子電腦投資，台灣連中國的1%都不到！聯電前董座揭「國安級隱憂」

今年4月工研院發表了一份台灣IC產業2018年的成績單，一份令國人驕傲、令世界其他各國羨慕的報告。

報告重點如下：

整體IC產業鏈產值第三名，佔全球15%，次於美、韓（以記憶體為大宗）。
晶圓代工全球第一，市佔72%；封裝測試全球第一，市佔56%；IC設計全球第二，佔17%。其中晶圓代工的地位尤其重要。

許多國人也許不知道美國的大公司如蘋果、高通、博通、輝達、超微、賽靈思及中國大陸的華為海思、展銳、比特大陸等IC設計需要先進7奈米製程的公司，都在台積電下單。所以美國及中國大陸都仰賴台積電的穩定準時的供貨，可以說台灣的IC產業是中華民國國防及安全的屏障，或所謂的「矽屏障」。

個人拙見以為，這種以高科技及智財為基礎的屏障，比起戰機、飛彈、潛艦等軍事力量要更為有效且符合潮流。當然要建立這種屏障除了要有眼光，更要時間。

今年7月胡定華先生逝世時，媒體對當年胡先生負責執行的RCA（美國無線電公司）計畫及陸續推動半導體的發展多有報導。筆者當年在美國留學，未能躬逢其盛，但對他的做事認真、公正的態度，印象深刻。

讀了中研院訪問他的口述歷史後，感慨良多，那是台灣多麼美好的年代啊！在十大建設（1974-1979）如火如荼進行之際，蔣經國（時任行政院長）問孫運璿（時任經濟部長）下一步要做什麼來提升台灣的經濟？這位電機背景的孫部長，找到了在RCA負責半導體研發的潘文淵博士，一小組人決定了台灣未來的命運。經過了40幾年政府的幫助和業界的努力，台灣才有這份亮麗的成績單。

1976年，當台灣派了2、30位年輕人去RCA學CMOS（互補式金屬氧化物半導體）的設計、製造時，中國大陸剛剛結束十年文革，等到高教（高級教育）恢復正常大概又花了10年。今天大陸半導體製造落後台灣2至3代，這和大陸缺乏人才和經驗累積絕對是有因果關係的。

今年9月IBM宣布，將於10月推出世上第一台53量子位元（qbit）的商用電腦。量子電腦的計算力遠大於傳統電腦，可以解決許多傳統電腦不能解決的問題。舉例來說，現今全球普及的資安密碼用的是RSA-2048演算法。這個演算法共有2048傳統電腦位元(bit) ，由兩個大的質數相乘而組成。

要找出是哪兩個質數，在數學上是個非常困難的問題。若用地表最強超級電腦都可能要幾千年或幾萬年才解得出來（根據所需演算步驟及電腦速度估計）；若用量子電腦，只需幾秒鐘就可破解。MIT的教授Dr. Peter Shor已經理論上證明了量子運算法的正確性，業界便以他的姓氏命名。IBM和其他研究機構，也用小型量子電腦實際成功驗證，現在就等量子位元的數目增加到一定的地步即可以商用。

加拿大滑特盧大學量子計算學院副主任米契爾·摩斯卡（Michele Mosca）預期，全球的RSA密碼，會被破解的或然率，在2026年時是1／7，2031年時是1／2。屆時密碼要改用分散量子鑰匙（Quantum Key Distribution，QKD）來代替。

例二，今天大數據的應用愈趨普及。若要在1000萬筆雜亂無章的資料中尋找某特定一筆資料，用傳統電腦最壞情況要比對1000萬次，用量子電腦最多只需比對3163次。3163是10,000,000開平方的值。這個量子搜索運算法名為Grover’s Algorithm，是MIT的科學家Lov Kumar Grover發明的。

今天華爾街的投資理財公司往往掌管數十億美元的資金，成千上萬個投資標的，急於用量子電腦快速找出最佳的投資組合，最大的獲利。亞馬遜、阿里巴巴每天都要計算如何用最少的運送成本，為客戶網購的電子商品最快的遞送，這些都是所謂最佳化（Optimization）的應用。量子電腦當然也可以用於人工智慧，深度學習。

量子產業會是和現在的半導體產業互補的，量子電腦也會用到先進半導體技術整合量子位元晶片，但會注重精準度（precision）而非電晶體密度（transistor density）。在摩爾定律走不動時，量子電腦會開創一個新產業，無論在商業上或國防上都潛力無窮。

量子電腦的理論比傳統電腦深奧許多，它涵蓋的技術面很廣, 包括物理、化學、材料、電機、傳統電腦、數學…。 IBM的量子技術是基於超導體（Superconductor）及約瑟夫森介面（Josephson Junction），且須在超低溫（約為負273.15oC）的環境下運作。該公司從1970至1980年即在做這些研究。今天IBM能夠領先全球也是有原因的。

在量子時代來臨時刻，我們梳理一下全球各國的競爭態勢，很快就會替台灣捏把冷汗，業界幾乎沒有公司在思考這個新方向，政府在這個領域的投資也少得可憐。2018年政府宣布的經費是7000萬元台幣供5個學術單位做研發用。根據《經濟學人》的報導，2015年亞洲國家地區在量子技術上的投資以台幣計為：

中國大陸85億、日本24億、新加坡17億、韓國5億。

中國大陸在量子通訊技術及專利申請均超過美國，非常搶眼。我們的量子基礎研究現在注重在以矽為基礎的量子點（Quantum Dot）及量子光電晶片，且都在早期。等到研發成功，轉移至業界又要許久，看來這次台灣要落後了。

拙見以為當務之急是儘快充實大學師資，能夠開出量子計算有關的課程，培植未來需要的人才。我也鼓勵有能力的大學生及研究生盡快到美國、加拿大、澳洲等量子領先學府去留學。在MIT教量子課程的教授威廉.奧利弗（Will Oliver）說，今天在美國業界會搶著聘請研究量子物理的博士生。

台灣近年來財政拮据，以至於砍了軍公教退休金，又有長照、綠能、高鐵，軍備等等支出。我有個籌措高科技研發經費的奇想，那就是只買33架F-16V（戰隼戰鬥機），另外一半的經費用來請美國授權科技技術，包括量子、生技、能源等。希望2、30年後台灣能夠多出現幾個像台積電的世界級科技公司。

道理不難理解，那就是我們必須擁有這些高科技技術。2、30年後，今天買的武器會被淘汰，我們必須花更多錢購買下一代新武器，可是我們還是不能擁有關鍵技術。

也許有讀者會問，那我們的國防呢？台灣的晶圓代工已經提供了一個很好的模式，那就是提供不可或缺的高科技產品、技術和服務（最好不要只限於代工）給全世界，作為中華民國國防及安全的屏障。

提供一個退休半導體工程師的看法，就教於各方學者、官員、專家。

（本文作者為聯電前董事長）

責任編輯：陳慶徽
核稿編輯：林易萱