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設計產業重心已由電腦運算轉向行動裝置領域後,更進一步邁向IoT與人工智慧領域,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,成立第一期大基金,投入相當資源扶植本土半導體產業,尤其美中貿易戰後,為避免關鍵技術受制於美國,更投入第二期大基金,積極發展自有半導體供應鏈,5G興起後中國IC設計產業更對台灣甚至美國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,仍領先群雄。
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。
2020年全年在新冠肺炎疫情未緩解下,使得全球資通訊電子供應鏈陸續呈現斷鏈與供貨吃緊狀態;另外在各國陸續限制民眾出門與旅遊限令,加上各國政府推出補貼方案,民眾對於PC與消費性電子需求增加,進一步帶動相關供應鏈需求。歷經新冠肺炎疫情,遠距工作與教學、居家娛樂等,已成新常態,台灣IC設計業者在此波疫情下,亦隨著Chromebook、平板電腦、伺服器、電視與電競需求成長而受惠。除了宅經濟帶動之成長外,台灣IC設計龍頭聯發科,除受惠中美貿易轉單效應外,其5G產品完整布局與中國大陸5G手機滲透率逐漸上升,讓聯發科在智慧型手機與其他包含TV、PC與網通需求皆亮眼,帶動台灣IC設計產值成長。整體而言,台灣IC設計產業2020年在疫情壟罩下表現亮眼,展望2021年上半年,目前在疫情未見趨緩,民眾對於數位科技需求(在家上班與遠距教學等)相關需求仍持續存在下,台灣整體IC設計產業2021年上半年仍樂觀看待。
台灣IC製造部分,在疫情未見趨緩,下游廠商為避免斷鏈與搶奪市佔下,陸續增加庫存甚至急單需求,使得台灣晶圓代工產業2020年表現相當優異。除了台灣晶圓代工龍頭在先進製程優勢下,目前產能處於高水位,相關5G、高速運算與新興物聯網需求,帶動2020年營收大幅上升外,其餘廠商包含聯電、世界先進與力積電等,皆受惠宅經濟與美中貿易制裁等轉單效應,在8吋與12吋相關產能都接近滿載。除了晶圓代工龍頭持續往更先進製程邁進擴產能外,包含聯電與力積電也陸續增加資本支出,聯電新產能投資以12吋廠為主,包括擴增廈門12吋廠聯芯產能,預計2021年中旬可增加6,000片月產能,台灣廠區除了增加新設備投資加快40奈米轉換至28奈米,總體產能也將提高,以因應2021年晶圓代工強勁需求;力積電亦啟動新建銅鑼12吋廠計畫,預計2021年動土。記憶體的部分,2020年包括遠距教學、在家工作等應用需求均成長,帶動筆電與伺服器廠商對DRAM、NAND需求上升,記憶體產業來自 PC 和智慧型手機的需求力道比預期佳,主要出自 IT 需求強勁與預期 DRAM 明年第一季價格將會上揚而提前備貨,DRAM部分預期2021年開始DDR5需求將快速拉升,但記憶體廠面臨 EUV 機台不足與產能受限,將推升 DRAM 價格;在NAND部分,在上游晶圓代工產能吃緊,加上IC載板交期長與封測產能亦吃緊狀況下,NAND控制晶片生產的產能不足,可能連帶影響中低容量的記憶體模組供貨吃緊,需求較強的模組產品2021年第1季亦有漲價可能,整體記憶體產業2021年上半年可期。
IC封測部分,由於台系封測業者仍多承接上游台灣晶圓廠的晶片封測需求,在晶圓代工產能較滿載狀況下,加上美國擴大制裁華為,全球疫情再起,帶動中國與國外廠商認為台灣投產相對安全,連帶使得台灣封測產業亦表現亮眼。由於市場對於2021年5G、AI、HPC高速運算等需求持續看好,另外在相關SiP需求持續增加下,擁有多元封裝技術的台系封測廠可望在具高度發展潛力SiP市場持續發揮。另外在產能供不應求下,高壓產品已開始進行漲價,隨著智慧型手機、筆電等產品對驅動IC需求增加,帶動驅動IC封測產能供不應求,2020年第4季相繼調漲中高階驅動IC封測價格。短期內在產能持續吃緊下,預期2021年台灣IC封測產業在仍將維持成長態勢。
整體而言,2020年全球5G及高效能運算需求浮現,且受惠於中美貿易戰及新冠肺炎疫情影響,台灣半導體成長超乎預期。台灣半導體產業在2020上半年未因疫情而影響半導體相關供應鏈,甚至進一步受惠,因此2020年表現相當優異。2020年疫情衝擊全球經濟,台灣半導體產業卻逆勢成長,宅經濟、零接觸成為後疫情時代的新常態,疫情帶來許多生活改變,科技可以進一步協助防疫,也創造出許多科技防疫需求。展望2021年5G、AI人工智慧、高效能運算與物聯網等新興應用陸續推展,加上台灣半導體領導廠商高階製程國際競爭優勢,台灣整體半導體產業將可維持穩定成長。但美中貿易與科技爭端未平,是影響業者前景的主要風險,需持續關注。