今年晶片缺貨潮與各國祭出半導體補助激勵政策下,都聚焦在半導體,「產能」視為國家戰略物資,臺灣在晶圓代工產能、營收皆佔全球第一地位,各廠商除了積極規劃擴產之外,在面臨各國在地化生產政策下,其生產據點佈局也成關注焦點,而從晶圓代工的各區域客戶需求角度分析,也將更易了解半導產業版圖變化樣貌。

美國聚焦高階邏輯晶片需求

回顧美國半導體全球產能佔比,由三十年前37%降到目前13%,現有僅40座晶圓廠,Intel、Micron與TI業者多以垂直整合製造(IDM)模式生產記憶體、類比與邏輯晶片為主,僅有GlobalFoundries、Samsung兩家晶圓代工廠;而從晶片設計需求端來看,美商在晶片設計生態中居於領導地位,包括電子設計自動化軟體(EDA)與高效能運算晶片設計商(Fabless, 無晶圓廠)皆集中於美商,以CPU/GPU/FPGA等高階運算效能晶片市場,皆掌握在Intel、AMD、Nvidia、Xilinx、Qualcomm等美商手中。

再者,雲端服務業者AWS、Microsoft、Google與終端品牌業者Apple,在ARM架構推動下,也積極往自研晶片開發,以追求更佳服務與產品效能。

綜觀美國先進製程晶片需求,美商業者佔5與7奈米晶圓出貨約八成左右,但缺乏美國本土先進製程產能的支持。從白宮所發布的百日供應鏈審查報告,可歸納三大風險:(1)脆弱供應鏈、(2)缺先進與成熟製造產能、(3)中國大陸競爭威脅,也讓美方採取兩大戰略目標,聚焦本土高階邏輯晶片製造產能與塑造韌性安全供應鏈,更相繼祭出激勵措施,吸引全球唯三(10奈米以下)台積電、Samsung、Intel紛紛宣布在美國境內投資先進製程產能,同時亦可就近服務先進晶片設計客戶需求。

日調整半導體IDM營運模式

「失落三十年」的日本半導體產業如何避免再被邊緣化,成為日本政府與廠商所思考重要課題,依2020年日本半導體廠商營收來看,前三大業者為Kioxia、Sony、Renesas,產品以NAND Flash、影像感測器以及車用/工控/基礎設施所需功率半導體、微控制器、系統單晶片為主,皆非高運算效能所需10奈米以下所需的先進製程晶片,這也與日本半導體廠商以IDM為主,長期缺乏發展Fabless設計公司、EDA等產業生態環境有關,而在感測光電、功率等元件,在半導體製程上不像高效能邏輯晶片需進行微縮化以提昇產品運算效能與功耗,反映在日本半導體廠商大多維持在40nm以上製程能力,對晶片需求以車用、記憶體、ICT週邊晶片、物聯網AI晶片為主,相關產品生產所需技術以28奈米以上技術節點即可因應,然而在人工智慧、自動駕駛與智慧物聯網等新興科技趨勢需求帶動下,不論是影像感測器或微控制器,將需更加依賴邏輯運算功能,但在既有製程能力限制下,使得日本廠商更加重視委外晶圓代工合作夥伴的重要性,商業模式也從IDM朝向輕晶圓廠(Fab Lite)模式。

日本半導體業者擁有多年累積的晶片與系統設計能力,在應用晶片開發具獨特優勢如嵌入式快閃記憶體、銅對銅堆疊式封裝,臺灣晶圓代工業者具備成熟穩定的28nm高階晶片製程能量與特殊製程開發經驗,可與日本半導體業者形成優勢互補,開發生產車用、影像感測與物聯網等新興應用晶片,支持日本半導體業者專注於晶片功能與系統功能的整合強化。

日傳統車商研發自駕車晶片

在下一世代自駕車領域,現已成為雲端、邊緣、軟體與終端一體的生態系之戰,日本Toyota與Denso扮演日本領頭羊角色,跨足車用晶片矽智財、晶片設計與晶圓製造等半導體領域,成立MIRIES Technologies、NSI-TEXE子公司,以Fabless模式研發下一代車載半導體技術,除與美國學研機構研發合作外,也積極參與投資或結盟美國、中國大陸在人工智慧與自動駕駛領域的新創,如投資META WAVE自動駕駛的AI波束控制雷達、Blaize AI邊緣運算軟體框架,與縱目科技L4自動駕駛技術等。

在系統單晶片領域,以研發車聯網的車載資通訊處理器TCU、自動駕駛AI晶片與高階ECU產品為主,委外與專業晶圓代工廠合作生產,將可縮短車用晶片供應鏈,加速日本自駕車開發進程,同時日系車廠與Tier I零組件也可專注於自駕車軟體、次系統零組件以及軟體平台整合。

在美中科技戰造成雙方陣營各自塑造區域合作、自主供應鏈趨勢下,為呼應美國兩大戰略目標,廠商佈局全球在地化生產已是不可逆的局勢,評估生產區位因素,包括各國政府所祭出政策牛肉方案、當地上下游產業供應鏈體系、水電基礎設備、人才等因素之外,更重要是在高資本支出投資之後,未來訂單能否滿足產能稼動率、EBITDA利潤率等指標,其反應關鍵在於評估潛在客戶訂單需求可能性。

(本文作者為資策會MIC產業顧問林育烽)

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