根據世界半導體貿易統計組織(WSTS)預估,雖受到疫情干擾,但仍樂觀預估2020年全球半導體產值約4,260億美元(約新臺幣12.78兆元),增幅3.3%;相較之下,中國臺灣因疫情控制得宜產能未受影響,工研院產科國際所(IEK)更上修今年中國臺灣半導體產值年成長高達20.7%,并將首度突破新臺幣3兆元大關,在暌違3年后,重奪全球第2大半導體產值國地位。
過去3年,也是中國臺灣半導體產業風起云涌的關鍵時期:臺積電創辦人張忠謀交棒退休,由雙首長接任;聯電和格芯先后宣布停止先進制程發展;日月光獲中國政府點頭,合并矽品;中美貿易戰開打,中芯、華為旗下海思遭美方貿易制裁……。
值此國際局勢和產業環境多變難料的時期,中國臺灣半導體產值在2020年突破3兆元,意義何在?
回顧中國臺灣半導體業第一個兆元產值里程碑,發生在2004年,花了10年,才在2014年跨越2兆元產值大關。然而,從2兆元推進到3兆元的高峰,只花了6年,可見半導體產業沖刺速度不斷加快。甚至,已有調研機構樂觀預期,中國臺灣半導體產值要沖破5兆元大關,只要再花10年。
晶圓代工模式,奠定產業鏈合作分工基礎
中國臺灣半導體之所以成為全球舉足輕重的產業聚落,主要可以歸因于我們在三大領域做到了世界頂尖:晶圓代工市占合計超過60%,穩居全球第一;封測全球市占率超過30%,同樣位居世界第一;IC設計則以21.7%的市占率,緊追美國、位居第二。
「擁有完整的供應鏈,成就了臺灣半導體產業的世界地位。」DIGITIMES Research分析師陳澤嘉指出。
而這條半導體產業鏈如今能如此縝密分工合作,中國臺灣大學電機系講座教授、前科技部長陳良基認為,這必須回溯到張忠謀當年為中國臺灣半導體帶來的一個新觀點:晶圓代工(Foundry)模式。
「大家都是從中國臺灣看世界,他(張忠謀)則是把世界的經驗帶回臺灣。」陳良基說。
1987年,張忠謀成立臺積電,觀察到當時中國臺灣半導體產業生產線上的作業員,有著足夠的勤奮和常識,能接受領班教導,讓產品良率相對出色,因而打造出晶圓代工模式,奠定了日后中國臺灣半導體產業鏈分工合作模式的基礎。
在此之前,晶圓廠都是掌握在IBM及英特爾(Intel)等芯片業者手中,張忠謀則帶領企業不斷聚焦技術研發,創造晶圓代工產業的價值。
然而,回顧臺積電的發展,其實一路危機四伏,卻都憑著正確決策,順利挺過3個策略轉折點。
2000年,半導體業為突破瓶頸,正從鋁制程跨入銅制程,技術掌握在IBM手上。不過,臺積電并未與IBM合作,而是憑自身力量研發,成功生產0.13微米制程,就此拉開與其他晶圓代工廠距離。
2010年,盡管景氣正陷于金融海嘯谷底,兼任執行長的張忠謀,看好未來行動裝置的發展,依舊下令加碼資本支出,來到59億美元(約新臺幣1,770億元),大力投資先進制程。
當時臺積電正在研發28納米制程,有個關鍵技術必須在先閘極(Gate-first)與后閘極(Gate-last)之間抉擇,差異在于后閘極制作成本高、功耗低,能滿足接下來智慧型手機的應用需求。當時,三星(Samsung)和格芯(GlobalFoundries)都選擇先閘極,臺積電則是選擇了后閘極。
事后證明,臺積電不僅成功量產,拉開與對手三星的技術差距,也奠基28納米持續改版優勢。日后更靠著16納米技術,搶走三星手中的蘋果訂單。28納米一役,連張忠謀都認為為臺積電開啟了新里程。
我很看重當時臺積電研發出的28納米制程,那是中國臺灣晶圓代工技術的里程碑。」力晶創辦人黃崇仁激動地說。
第三個拐點發生在2018年,正當英特爾卡關10納米制程、遭遇良率問題,臺積電以FinFET(鰭式場效電晶體)技術,率先量產7納米,甚至在隔年導入EUV(極紫外光)技術讓N7+制程正式量產,也是全球首個采用EUV技術并量產的企業。
自此,臺積電和英特爾地位互換,從追趕者成為領頭羊,甚至英特爾執行長史旺(Bob Swan)曾在今年7月指出,考慮將自家芯片制造委外,也意味過去20年半導體晶圓制造的競爭,將邁入新局。
聚落效應發揮效率優勢,帶動IC設計起飛
在晶圓代工之外,中國臺灣的IC設計和封裝測試產業,也在過去20年產業專業分工下陸續茁壯。2020年合計產值超過1.4兆元,是晶圓代工之外,第二大半導體族群。
根據工研院產科所預測,2020年IC設計的年產值將達到284億美元(約新臺幣8,529億元)、年成長23.1%,是美國以外的第二大產值國;而IC封測則是84億美元(約新臺幣5,520億元)、年成長約10.2%,穩居世界第一。
「臺灣晶圓代工和封測產業完整,對IC設計業最大的好處是溝通效率。」高速傳輸芯片業祥碩總經理林哲偉表示,若下單給格芯,光是技術溝通往返,恐怕就比同在中國臺灣的臺積電要復雜得多。
2020年第2季統計,全球前10大晶圓廠中,有4家是中國臺灣業者(臺積電、聯電、世界先進、力積電);全球前10大封測廠,有6家在中國臺灣(日月光、矽品、力成、京元電、南茂、頎邦);產業鏈完整優勢,也孵化出許多優異的IC設計業者,全球前10大IC設計公司中,中國臺灣也入榜3家(聯發科、聯詠、瑞昱)。
「未來10年,臺灣半導體的前景我還是相當看好的。」在兩岸都有投資發展半導體經驗的黃崇仁認為,臺灣不只在技術制造和產業鏈生態上具有優勢,制造成本更具全球競爭力, 「比中國便宜20%左右。」再加上中國臺灣工程師性格細膩,有耐性突破制程瓶頸,這群默默耕耘的工程師過去功不可沒,未來也會再創佳績。
中國臺灣,僅占全球土地面積0.02%的蕞爾小島,憑著穩扎穩打的技術基礎和完整產業鏈,在全球半導體總產值強占19.7%。面對全球保護主義興起,各個國家和地區發動科技貿易戰此起彼落,中國臺灣這支半導體艦隊,將持續扮演全球科技不可或缺的存在。
責任編輯:tzh
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