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、化學品等產業,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設計產業已進入美國、台灣與中國大陸三分天下的時代。中國大陸2014年開始大陸扶植半導體產業後,中國大陸IC設計產業在內需市場支撐下,近年來快速成長。美中貿易戰後,為避免關鍵技術受制於美國,更加速中國大陸半導體自主化之決心,積極發展自有半導體供應鏈。
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製造業者在晶圓龍頭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,經切割過後的晶粒,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。
人工智慧(AI)市場需求持續看增,讓IC設計服務、高速傳輸、手機晶片等相關業者需求不斷攀升。AI技術在各個行業中的應用需求不斷增長,包括生成式AI、自動駕駛及智慧座艙、智慧家庭、醫療保健、工業自動化等領域,在AI商機大爆發下,帶動高性能及低功耗的晶片需求,針對各特定應用的ASIC需求也將大增,2024年掀起台灣IC設計產業另一波成長高峰。
台灣IC設計龍頭聯發科,2024年受惠高階旗艦手機需求增加,挹注相關營收成長,旗艦產品成長力道更可望延續至2025年。除手機市場外,聯發科亦將生成式AI導入到物聯網、電視、網通等其他領域。與輝達合作AI PC處理器亦可望在2025年下半年開始量產;車用相關智慧座艙方案,也透過與輝達GPU及AI軟體技術結合,為全球汽車產業設計新一代智慧聯網汽車提供一站式服務。透過全方位合作與布局藉此擴大AI相關應用布局。除IC設計龍頭受惠AI相關商機,在AI風潮帶動下,AI 應用需求不斷增長,邊緣運算和雲計算正迅速展開,全球科技巨頭在 AI 晶片領域的競爭加劇,都積極採用客製化晶片,以求在不斷增長的 AI 市場中降低成本、提升效能,台灣的IC設計服務業者更成為北美雲端服務大廠伺服器客製化CPU重要合作夥伴,使世芯、創意、智原,甚至是正在布局客製化處理器晶片市場的聯發科、聯詠、瑞昱都有望受惠。IC廠威盛、指紋辨識IC廠神盾、電視機上盒IC廠揚智,近幾年也將ASIC視為重要轉型方針,相繼展開佈局。隨著AI算力增加、除了中央處理器、記憶體需要全面升級之外,在終端設備,各種傳輸介面也都要趕上運算速度的提升,高速傳輸晶片儼然成為資料傳輸頻寬大小的重要關鍵。除了祥碩之外,創惟、威鋒未來亦有機會切入相關市場,搶占AI相關高速傳輸晶片商機。整體而言,台灣IC設計業者,各族群展現多元化實力,在高速運算、智慧型手機、車載與物聯網等皆有所著墨,更在AI浪潮下各自搶占相關商機。
台灣IC製造部分,2024年晶圓代工龍頭台積電在先進製程領先下,加上AI晶片需求爆發,表現優於全球晶圓代工業者。隨著智慧型手機業者與AI浪潮帶動GPU與服務業者自研晶片,更為台積電帶來先進製程、先進封裝訂單挹注。台積電3奈米囊括市場重量級客戶的訂單,成為台積電另一個大規模且有長期需求的製程技術,預期2025年年AI依舊是帶動半導體產業上升週期的主力,台積電也將如期2025年量產2奈米。反觀二線晶圓代工業者,在中國大陸晶圓代工廠持續擴張產能,使成熟製程供過於求狀況延續,加上台積電在2025年可能針對7奈米以上的成熟製程降價,迫使二線晶圓代工廠必須跟進降價以保市占率。二線晶圓代工廠也積極尋求差異減少中國晶圓代工產能過剩問題,包括聯電持續累積具技術差異化及領先的特殊製程,力積電則規劃進行轉型,銅鑼12吋晶圓新廠轉型邁開大步,針對大型客戶需求,導入機台建置中介層、3D晶圓堆疊產能,展開高毛利的3D AI代工服務,協助國際級客戶迅速掌握AI爆發商機。而世界先進與恩智浦半導體在新加坡成立合資公司VisionPower Semiconductor Manufacturing Company,以興建一座12吋晶圓廠,將採用130奈米至40奈米的技術,生產混合訊號、電源管理及類比產品,以支援汽車、工業、消費性電子及行動裝置等終端市場需求,期望能以策略性布局來迎戰紅色供應鏈的挑戰。
記憶體部分, AI浪潮引爆的記憶體商機,主要在高頻寬記憶體(HBM),吸引全球記憶體三強搶進。台灣記憶體廠目前仍無法與國際三大廠在HBM領域競爭,轉而從周邊的AI邊緣運算應用切入,強化相關技術量能與產品布局。三星、SK海力士及美光等國際記憶體巨擘,皆積極投入高頻寬記憶體製程,三星和 SK 海力士轉專注擴大 HBM 產量,減少標準記憶體產量。預期2025年HBM將延續供不應求的走勢。其他記憶體經歷消化庫存、大廠減產之後,2025年市況可望較好轉。韓系兩大記憶體廠紛轉生產高階產品、減產一般產品,中國大陸廠商擴產則以低階消費市場、內需市場為主。經過2024年庫存調整、大廠減產,預期2025年記憶體市況可望好轉,尤其美國在2024年下半年對中國產品實施禁令,預期台廠可望受惠。
IC封測部分,國內封測廠2024年鎖定先進封測、AI、HPC及車用四大主要商機,推升營運,更為未來產業回升的多個長期驅動需求。先進封裝近二年多來需求強勁,台積電扮演產業龍頭,但除了CoWoS外,包括面板級扇出型封裝(FOPLP)、SoIC都是未來先進封裝技術發展方向。國內前三大封測廠,包括日月光投控、力成及京元電在先進封裝需求強勁下,2025年營運成長值得期待。先進封裝不僅將因AI帶動需求仍呈現供給吃緊情況,更重要的是,除了台積電的CoWoS先進封裝需求看好之外,由於半導體製程技術已逼近物理極限,小晶片(Chiplet)將是未來的發展趨勢,透過先進封裝技術讓多個小晶片形成系統級封裝(SiP),將具備不同功能的小晶片,藉由先進封裝技術整合於單一基板上,因此,先進封裝在未來半導體技術推進將扮演重要角色。
在先進封裝領域,日月光在高效能運算和AI領域布局多項封裝技術,可協助AI應用模仿人類五感應用,如2.5D和3D共同封裝光學元件。力成也與華邦電合作開發2.5D /3D先進封裝業務,進軍先進封裝業務讓客戶在CoWoS外新增選擇。
2024年台灣封測業者有鑑於地緣政治局勢已轉向長期化發展,業者將投資布局重心轉向產業聚落相對完整的東南亞區域,馬來西亞挾政策優勢而備受關注。2024年整體半導體產業兩個不同的面向,相對AI 領域蓬勃發展,帶動記憶體和邏輯產品平均售價上升,消費、汽車和工業市場則受到庫存調整表現相對舉步維艱。展望 2025 年,隨著利率下降,消費者信心有望改善,進而刺激購買量攀升,以支撐消費者和汽車市場。