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半導體產業鏈

半導體產業鏈上游為IP設計及IC設計業,中游為IC製造、晶圓製造、相關生產製程檢測設備、光罩、化學品等業,下游為IC封裝測試、相關生產製程檢測設備、零組件(如基板、導線架)、IC模組、IC通路等業。台灣擁有全球最完整的半導體產業聚落及專業分工,IC設計公司在產品設計完成後,委由專業晶圓代工廠或IDM廠(整合型半導體廠,從IC設計、製造、封裝、測試到最終銷售都一手包辦)製作成晶圓半成品,經由前段測試,再轉給專業封裝廠進行切割及封裝,最後由專業測試廠進行後段測試,測試後之成品則經由銷售管道售予系統廠商裝配生產成為系統產品。

一、上游:

IC產品的源頭來自IC設計, IP為IC設計的智慧財產權,IP開發流程包含IP設計與IP驗證,在IC設計中,IP核心再利用可以有效縮短產品開發週期並降低成本,現今IC設計大幅增加了許多功能,因此必須運用既有的驗證有效IP元件,以滿足上市前置時間的要求。但是,由於功能要求與技術製程的差異,各公司必須提供的IP種類太多,因此產生專門從事IP設計之公司。IC設計使用CAD等輔助工具,將客戶或自行開發產品的規格與功能,藉由電路設計由IC表現出來,就是如何將一片晶片的功能從邏輯設計到晶圓設計之流程。IC可簡單區分為類比IC與數位IC兩大類。全球IC設計產業重心已轉向行動裝置領域,並進入美國、台灣與中國大陸三分天下的時代。在中國大陸國家積極扶植半導體產業影響,中國大陸近年來在IC設計比重快速上升,受到中國大陸政策影響,使得中國大陸IC設計產業產值近年來快速上升。後續中國大陸在人才資金皆到位下,成為全球ICT產業最大生產基地,加上品牌市占率逐年上升,中國IC設計產業已對台灣甚至美國IC設計產業造成威脅。

二、中游:

IC製造的流程是將晶圓廠所做好的晶圓,以光罩印上電路基本圖樣,再以氧化、擴散、CVD、蝕刻、離子植入等方法,將電路及電路上的元件,在晶圓上製作出來。由於IC上的電路設計是層狀結構,因此還要經過多次的光罩投入、圖形製作、形成線路與元件等重複程序,才能製作出完整的積體電路。台灣IC製造業者在台積電先進製程技術上的發展,仍處於領先群,聯電28奈米產能亦逐季上升,台積電2018年7奈米進入量產,下世代技術已成為前三大IC製造廠競爭重點。

三、下游:

IC封裝是將加工完成的晶圓,晶切割過後的晶粒,以塑膠、陶瓷或金屬包覆,保護晶粒以免受汙染且易於裝配,並達成晶片與電子系統的電性連接與散熱效果。IC測試則可分為兩階段,一是進入封裝之前的晶圓測試,主要測試電性。另一則為IC成品測試,主要在測試IC功能、電性與散熱是否正常,以確保品質。台灣IC封裝與測試產業,穩坐全球之冠,隨著IoT應用興起,台灣IC封裝與測試業者持續布局高階封裝與異質整合技術,拉大與競爭業者之差距。

IC通路業僅負責IC買賣銷售,不涉及生產製造,係向上游半導體設計廠或製造廠採購,提供給下游電子產業製造商所需之相關零件或材料。

2018年台灣半導體產業在記憶體製程轉換順利下,搭上全球記憶體價格上漲熱潮,使得台灣半導體表現與全球半導體表現相當,維持近二位數成長。然隨著美中貿易戰延燒,增添全球景氣的不確定性,消費者信心的下滑衝擊終端電子產品的消費力道,2018年第四季開始半導體成長動能趨緩,甚至進一步影響2019年上半年景氣。

在IC設計部分,受到景氣與中美貿易不確定因素影響,IC設計目前維持熱關保守態勢,然台灣前十大IC廠商中有多家為面板驅動IC業者,其中TDDI出貨受到客戶端幾乎已全系列改採全螢幕設計,讓TDDI晶片需求熱度未減,目前從上游晶圓代工產能及下游封測產能的供應緊張情形,甚至COF材料目前仍緊缺,此外同樣因為全螢幕設計風潮而起的光學指紋辨識晶片解決方案,更因為市場進入障礙更高,使得台灣IC設計廠商亦從中獲利,成為IC設計產業重要成長動能。

另外在晶圓代工部分,全球晶圓代工版圖正開始發生新一波變動,10奈米以下先進製程競爭由台、韓業者主導態勢已大勢底定,亦將影響未來終端客戶的訂單選擇。終端應用產品正從過去的3C電子產品轉向至AI、IoT產品加值的領域,對於晶片的規格需求,除了元件微小化外,高速運算與傳輸、多重元件異質整合、低功耗等特性,更是未來在半導體產品與製程設計上考量的重要課題。高階封測技術能提高晶片整合效能及降低整體晶片成本,將成為全球領導大廠角逐之主戰場,例如台積電、三星及英特爾等近年都努力開發高階異質整合晶片封裝技術,預期未來在終端產品發展及全球晶片領導大廠帶動下,更多先進晶片整合技術將帶領新興及創新應用開枝散葉,並應用到我們日常生活當中。台灣半導體產業在製造與封測技術仍領先全球下,預估2019年表現可望與全球同步或優於全球。

面對未來市場發展趨勢,隨著5G、AI人工智慧、高效能運算、車用等相關新興半導體應用,帶動從雲端到邊緣端所需要的各類AI加速與協同晶片紛紛被提出,使得未來新架構的晶片發展趨勢,將影響著半導體產業發展方向與半導體應用區塊的轉移。