美中科技戰打不停,台灣半導體產業有哪些優勢和隱憂?一文看懂專家解析

2022-11-18 11:35

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台灣原本在先進製程上就保持領先地位,在美國加大對中國先進領域的半導體設備及晶片出口後,這個趨勢仍將存在。(顏麟宇攝)

台灣原本在先進製程上就保持領先地位,在美國加大對中國先進領域的半導體設備及晶片出口後,這個趨勢仍將存在。(顏麟宇攝)

在半導體系列的第一篇文章中,我們首先了解到整個半導體產業的供需中,主要由美國做為上游 EDA、IC 設計的把持者,東亞地區則做為晶圓代工和封測的主導者,並討論到半導體未來的成長以伺服器、資料中心、5G、電動車等做帶動。

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第二篇,我們則聚焦在疫情衝擊供應鏈後,各國開始改變過去半導體的專業分工模式,紛紛加碼強化半導體在地化的政策補貼,並接續討論在中美科技戰升溫下,中國為求突圍美國的半導體禁令,設法在成熟製程、RISC-V 和第三類半導體加緊發展。而本篇文章我們將把重點放在上述發展下,對台灣半導體產業的影響,包括台灣所擁有的優勢以及隱憂。

(延伸閱讀:分析》曾遭批只補助外商 台版晶片法案業者「樂觀其成」更期待「錢花刀口上」

一、中短期影響:台灣在晶圓代工領域仍具高度重要性

在中美科技戰持續開打下,市場持續聚焦在影響台灣最大的「晶圓代工」產業,首先要探討的是中國的半導體產業轉型下,如何影響到台灣的競爭力,而我們將分別從三個面向探討中短期對台灣的影響:成熟製程、成熟製程底下的特殊製程與先進製程。成熟製程主要指的是 N7 以上(不含 N7)的製程,應用範圍包括在高階以下手機、電視、物聯網、車用等領域,先進製程主要應用於高階手機晶片、電腦 CPU、AI 晶片等對運算速度有高度要求的領域。

1. 「成熟製程」競爭日漸激烈,台灣暫居前茅

前篇文章有提及,在今年下半年美國晶片法案提供了 527 億美元補助國內的半導體製造廠擴廠後,10 月初加碼針對中國半導體晶片和設備的出口禁令,這使中國在先進領域的發展卡關,為了達到科技自立自強,預計未來幾年中國將加大擴張成熟製程產能。

全球的 8 吋(200 mm)晶廠因為是舊製程,產能增長相對較少,預計 2021 至 2025 年成長 20%(CAGR 4.7%),但中國是其中擴張最積極的,增長率達 66%,其次為東南亞 35%、美國 11%,市占率上中國佔據第一的 21%,其次為台灣 11% 和日本 10%。

不過,目前在未來終端應用在製程持續迭代更新下, 8 吋晶圓擴廠並不符成本效益,將會更多走向 12 吋(主要生產 90 奈米以下製程),掌握 12 吋晶圓產能市占率將會是主要戰區。

根據下圖 SEMI 預估,全球 12 吋(300 mm)晶圓廠在車用半導體以及新的政府補貼推動下,產能將從 2022 年以接近 10% 的年複合成長至 2025 年的 920 萬月產能,包括台積電、格羅方德、Intel、美光、三星、德儀等 SEMI 追蹤的 67 座即將在 2022 ~ 2025 年動工的 12 吋晶圓廠,其中中國的晶圓廠數占比在 2025 年提升至 23%(2021 年 19%),台灣、韓國及日本分別下滑至 21%(2021 年 22%)、 24%(2021 年 25%)、 12%(2021 年 15%),美國在晶片補貼下小幅上升至 9%(2021 年 8%),中國在數量方面有望躍升至第一大供給,然若以「約當產能」來看,Trendforce 預估至 2025 年台灣 12 吋廠占比是達到 43% 穩居第一,接續為中國 27% 和美國 8%,台灣相比第二名中國仍然具有超過一倍的領先幅度。

資料來源:財經M平方
資料來源:Semi(10 月預估值)、Trendforce(8 月預估值)

2. 「特殊製程」有望成為台灣半導體的轉機

當然市場也會擔心未來幾年是否會因為中國快速擴張晶圓產能下,造成半導體供過於求,並衝擊到台廠? 我們認為短中期並不容易,原因是中國在先進製程被卡關後,為了能夠繼續發展高階晶片,目前的解決方法是將多顆成熟製程晶片做堆疊或是重新設計電路圖,來達到單顆高階晶片的效能,而這變相地會增加成熟製程的需求,緩解供過於求的疑慮。

若看到長期,則要觀察需求端是否會在 AI、自駕車等新科技應用帶動產品半導體含量增加,產生更多的半導體需求。另外,「特殊製程」也可做為台灣在面對各國持續強化半導體在地製造產能時的機會點。

主流製程主要目的是要實現更小尺寸以及更高的運算能力,利用最新技術節點去做出市場區隔,例如台積電在先進製程上持有的領先優勢就是很好的例子,而特殊製程同樣是在追求更好的效率和更小的尺寸,但主要是瞄準小眾市場,利用多樣化及客製化的技術做出產品差異性,包括在矽基上混合不同材料來達到高壓高溫的汽車應用、微機電系統(MEMS)、矽光子晶片技術等,也因為專注小眾市場,產品週期相對比較長,且使用的是成熟製程,在資本投入相對更低,但技術上卻存在一定的門檻,良率要求更高,使其毛利相對更具優勢,而未來半導體應用在電動車、AI 晶片、物聯網、邊緣運算等將持續增加,特殊製程的應用也將更加多元。

台積電於今年第二季法說會 QA 時就提到成熟製程的 50% 擴產是針對「特定領域應用」的製程,且最新法說會也沒有因總經環境下滑而下修這部分的資本支出,本身台積電的成熟製程中就有一半以上是特殊製程,可看出未來這部分的相關應用將有明顯爆發。

3. 先進製程維持領先,「民用領域」仍受惠中國去美化

除此之外,台灣原本在先進製程上就持有領先地位,在美國加大對中國先進領域的半導體設備及晶片出口後此趨勢仍將存在。根據 Trendforce 預估,雖然美國的先進製程將提升,但直到 2025 年台灣仍將佔有全球近 7 成的先進製程產能,這在未來全球對運算需求高漲的趨勢下是相當重要的技術。

同時結合前兩篇我們提到,中國在 IP 及 IC 設計自製率領域仍相對不足而尋求突破口時,台灣在 IC 領域、RISC-V 和 IP 也在全球具有一定的技術領先和市占率,在目前「民用領域」並不受美國禁令管制時,此部分仍可受惠於中國「去美化」的趨勢,包括力旺在全球 IP 市占率中排名第九,晶心科在 CPU IP 領域市占排名第五,全球 IC 設計前十大中就有 4 家是來自台灣。

資料來源:財經M平方
資料來源:Trendforce

二、中長期影響:台灣的優勢及隱憂

從中長期來看,雖然各國都為了防止晶片再度因黑天鵝事件(2020 年 COVID-19)斷供,紛紛試圖增加國內半導體產能,但未來亞洲仍會是半導體製造的重鎮,原因是半導體中下游的晶圓代工及封測業務擁有「重資產」的特性,相對需要更多的資金投入,且晶圓代工隨著製程微縮也更加耗費能源及人力成本,下圖可以明顯看出東亞經濟體在人力成本方面較歐美國家更具優勢,企業最終在風險與利益權衡下,交給亞洲地區代工仍是更具比較利益的選項,而之中台灣的半導體發展又會如何?M 平方統整一項優勢及二項隱憂:

資料來源:財經M平方
資料來源:NUBEO

1. 台灣具備全球獨有的產業群聚優勢

在同樣擁有人力成本的優勢外,台灣的另一長處是在南北不到 400 公里的距離整合了包含 IC 設計、晶圓代工及封測的完整半導體鏈,這也讓台灣在這一兩年的供應鏈危機時展現了韌性。全球的晶片交貨因疫情使各地生產線頻頻停工而面臨瓶頸,IC 設計公司及汽車廠苦於拿不到晶圓產能時,台廠反而因掌握關鍵的上下游半導體產能而受惠,這讓台灣的晶圓廠的角色開始有所改變,例如汽車廠比過去增加了更多與晶圓代工廠的合作協議,調整原本的晶片供應模式並共同研發車用晶片,Intel 執行長頻頻來台建立與更多台廠的密切合作為了確保未來的晶圓產能無虞,美光未來在台灣要量產的新製程 1- beta 和 1-gamma 也很多都是需要台灣的研發及封測技術來共同達成。

且近幾年因為平面(2D)製程微縮效益遞減,透過設計技術偕同最佳化(Design-Technology Co-optimization,簡稱 DTCO)以及系統技術偕同最佳化( System-Technology Co-optimization,簡稱 STCO )可讓晶片、製程以及系統設計在互相配合下同樣獲得面積的微縮以及效能的提升,因此 IC 及 IP 設計業者與晶圓代工的合作也將更為重要,包括 Ansys 及 Synopsys 等 EDA 大廠也持續深化與台廠的策略聯盟,加上台灣擁有全球最大以及最先進的製程市場,也吸引許多海外半導體廠到台協作,例如半導體材料廠 Merck、ADEKA、Entegris、AMAT 以及半導體設備廠 ASML 都是瞄準著最大客戶台積電加大在台灣的布局。

也因上述幾點的產業優勢,這幾年有更多外商找上台灣,根據經濟部於 9 月初的報告,2022 年截至目前國際大廠在台的研發投資金額已達到 243 億元,遠超歷史高點。

資料來源:財經M平方
資料來源:經濟部

2. 低階製造有機會外移,高階製造仍以台灣為主

相較之下,東南亞同樣具備人力成本優勢,考慮到上述台灣完整的產業鏈優勢,我們認為外移主要會以較低階的代工製造為主,原因是東南亞及印度等地的基礎建設仍不完善,包括水力、電力、交通物流等設施,而製造業的發展是相當依賴基礎建設及物流的完善程度,因此目前來看東南亞及印度仍不具備承接高階製造的能力。

再者,根據 SIA 和 BCG 的研究,在全球知名的非學術研究機構中,半導體相關研究仍以歐洲和亞洲地區的規模和資源更具優勢,而其中台灣的工研院更是在產業合作間累積了大量的專利數,因此擁有領先的半導體研發基礎,也是我們認為高階領域的產能會續留台灣並擴大的主要原因之一。部分產能雖然會因政治因素分散至美國,例如台積電亞利桑那州 3 奈米廠,但前面所提到的人力及資源成本考量下,多數產能依然會停留在台灣國內。

資料來源:財經M平方
資料來源:SIA 及 BCG 報告《 American Semiconductor Research:Leadership Through Innovation 》

3. 地緣政治風險導致台商回流減緩,中長期經濟動能投資力道減弱

綜合來看,在地緣政治風險升溫的情況下,國際資金仍轉向觀望態度,東南亞何時能夠完成基建升級與產業轉型,將很大程度的影響長線台灣在半導體產業上的地位。根據美國 CSIS 在 10/4 發布的一份針對 525 名台商的訪問(調查時間為 7/25 至 8/1),有 25.7% 表示已把部分生產和採購業務轉移至中國以外,33.2% 正在考慮但未行動,而除了中國,雖然比例較少但地緣風險也同樣影響到台商在台灣的布局,有 13% 已將生產和採購業務從台灣轉移至其他地方,20.8% 正在考慮但未行動,且這個比例可能還有機會因 二十大 後習近平強硬地對台態度而上升,原本過去受惠於中美關係緊張的台商回流趨勢較多會轉向東南亞及印度等地,影響到台灣的投資動能。


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責任編輯/林彥呈

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