半導體投資入門2》台積電和輝達為何不是競爭對手 徹底解析IC設計到晶圓代工半導體產業結構

2025-07-17 08:50
台積電在全球晶圓代工的先進製程領域遙遙領先,幾乎沒有對手。(資料照,顏麟宇攝)
台積電在全球晶圓代工的先進製程領域遙遙領先,幾乎沒有對手。(資料照,顏麟宇攝)

在高速運算、人工智慧與車用電子迅速崛起的時代,半導體產業被視為現代工業的根基。無論是智慧手機、伺服器、電動車、物聯網裝置,背後都仰賴數十億個晶片共同運算。而這些晶片從設計、製造到封裝,每個環節都牽動著龐大的產業鏈分工。

在本篇文章當中,我們將從「IC設計」、「晶圓代工」、「先進製程」等核心概念出發,解析整個晶圓製造流程的邏輯,並說明台灣廠商在這條價值鏈中的角色與投資機會,讓讀者在面對台積電、聯電、聯發科等半導體股時,有更清晰的理解。

半導體製造流程概論:從設計到封裝的垂直分工

半導體產業鏈可概略分為3核心環節:

1.IC設計(Design):負責晶片架構與邏輯設計,類似「建築設計師」2.晶圓製造(Foundry):將設計轉為實體晶片,類似「蓋房子的工程隊」3.封裝測試(OSAT):負責晶片保護與訊號輸出,確保產品品質與可靠性

這3者之間構成一種「虛實分工」的產業架構。設計與製造在現代多已分離(稱為Fabless / Foundry model),而台積電正是全球最具代表性的晶圓代工廠,支撐著全球數百家無晶圓IC設計公司的量產需求。

IC設計是什麼?為何與晶圓製造區隔?

IC設計,簡單來說是將「功能需求」轉化為「電路邏輯圖」。以手機為例,一顆SoC(System on Chip)需整合CPU、GPU、AI引擎、相機處理器、網路通訊模組等,設計師必須在效能、功耗與面積之間做出最佳平衡。

設計完成後,透過EDA(電子設計自動化)工具進行模擬、驗證與實體布局,最終產出一組可供流片的設計檔(GDSII),再交給晶圓代工廠進行製造。

20250521-輝達創辦人暨執行長黃仁勳(見圖)21日出席於台北文華東方酒店舉辦的全球媒體問答。(劉偉宏攝)
黃仁勳創辦的輝達,是目前世界最重要的無廠半導體公司之一。(資料照,劉偉宏攝)

由於先進製程涉及極高資本支出與專業技術,因此多數IC設計公司(如聯發科輝達高通)並不自建晶圓廠,而是採用「Fabless(無晶圓)模式」,交由台積電、三星、格羅方德等進行晶圓代工。

晶圓製造是什麼?從奈米製程理解台積電的技術優勢

晶圓製造(Foundry)即是實際將IC設計圖樣「刻印」到矽晶圓上,過程包含數百道光刻、蝕刻、薄膜沉積與離子布植等工序。其難度之高、良率管理之嚴格,堪稱製造業的巔峰技術之一。

在先進製程中,我們常聽到「7奈米、5奈米、3奈米」等用語,這些代表的是製程線寬,愈小代表晶片上單位面積可容納更多電晶體,進而提升效能與降低功耗。

以台積電為例,目前已量產3奈米製程,並計劃於2025年導入2奈米GAAFET架構,持續維持全球晶圓代工的技術領先。台積電的成功,來自於以下幾項關鍵因素:

專注代工、與客戶共創製程(無自有品牌,專心服務設計客戶)•不斷擴大資本支出(2024年資本支出達320億美元)•穩定的製程良率與交期控制•台灣完整供應鏈支援 (相關報導: 昕奇雲端1》上櫃幕後故事:上奇創辦人為一個人拿下一家公司 更多文章

先進製程與成熟製程有何差別?怎麼影響投資策略?

一般而言,先進製程指的是7奈米以下製程,主要應用於高階手機晶片、AI加速器、資料中心用處理器等;而成熟製程則包含28奈米以上節點,廣泛用於電源管理IC、驅動IC、微控制器MCU、感測器等。

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