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我們可以跟中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體學(xué)什么?

2020-12-07
來(lái)源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: 臺(tái)灣半導(dǎo)體 WSTS

  根據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織(WSTS)預(yù)估,雖受到疫情干擾,但仍樂(lè)觀預(yù)估2020年全球半導(dǎo)體產(chǎn)值約4,260億美元(約新臺(tái)幣12.78兆元),增幅3.3%;相較之下,中國(guó)臺(tái)灣因疫情控制得宜產(chǎn)能未受影響,工研院產(chǎn)科國(guó)際所(IEK)更上修今年中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)值年成長(zhǎng)高達(dá)20.7%,并將首度突破新臺(tái)幣3兆元大關(guān),在暌違3年后,重奪全球第2大半導(dǎo)體產(chǎn)值國(guó)地位。

  過(guò)去3年,也是中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)風(fēng)起云涌的關(guān)鍵時(shí)期:臺(tái)積電創(chuàng)辦人張忠謀交棒退休,由雙首長(zhǎng)接任;聯(lián)電和格芯先后宣布停止先進(jìn)制程發(fā)展;日月光獲中國(guó)政府點(diǎn)頭,合并矽品;中美貿(mào)易戰(zhàn)開打,中芯、華為旗下海思遭美方貿(mào)易制裁……值此國(guó)際局勢(shì)和產(chǎn)業(yè)環(huán)境多變難料的時(shí)期,中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)值在2020年突破3兆元,意義何在?

  回顧中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體業(yè)第一個(gè)兆元產(chǎn)值里程碑,發(fā)生在2004年,花了10年,才在2014年跨越2兆元產(chǎn)值大關(guān)。然而,從2兆元推進(jìn)到3兆元的高峰,只花了6年,可見(jiàn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)沖刺速度不斷加快。甚至,已有調(diào)研機(jī)構(gòu)樂(lè)觀預(yù)期,中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)值要沖破5兆元大關(guān),只要再花10年。

  晶圓代工模式,奠定產(chǎn)業(yè)鏈合作分工基礎(chǔ)

  中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體之所以成為全球舉足輕重的產(chǎn)業(yè)聚落,主要可以歸因于我們?cè)谌箢I(lǐng)域做到了世界頂尖:晶圓代工市占合計(jì)超過(guò)60%,穩(wěn)居全球第一;封測(cè)全球市占率超過(guò)30%,同樣位居世界第一;IC設(shè)計(jì)則以21.7%的市占率,緊追美國(guó)、位居第二。

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  「擁有完整的供應(yīng)鏈,成就了臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的世界地位。」DIGITIMES Research分析師陳澤嘉指出。

  而這條半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈如今能如此縝密分工合作,中國(guó)臺(tái)灣大學(xué)電機(jī)系講座教授、前科技部長(zhǎng)陳良基認(rèn)為,這必須回溯到張忠謀當(dāng)年為中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體帶來(lái)的一個(gè)新觀點(diǎn):晶圓代工(Foundry)模式。

  「大家都是從中國(guó)臺(tái)灣看世界,他(張忠謀)則是把世界的經(jīng)驗(yàn)帶回臺(tái)灣。」陳良基說(shuō)。

  1987年,張忠謀成立臺(tái)積電,觀察到當(dāng)時(shí)中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)線上的作業(yè)員,有著足夠的勤奮和常識(shí),能接受領(lǐng)班教導(dǎo),讓產(chǎn)品良率相對(duì)出色,因而打造出晶圓代工模式,奠定了日后中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈分工合作模式的基礎(chǔ)。

  在此之前,晶圓廠都是掌握在IBM及英特爾(Intel)等芯片業(yè)者手中,張忠謀則帶領(lǐng)企業(yè)不斷聚焦技術(shù)研發(fā),創(chuàng)造晶圓代工產(chǎn)業(yè)的價(jià)值。

  然而,回顧臺(tái)積電的發(fā)展,其實(shí)一路危機(jī)四伏,卻都憑著正確決策,順利挺過(guò)3個(gè)策略轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

  2000年,半導(dǎo)體業(yè)為突破瓶頸,正從鋁制程跨入銅制程,技術(shù)掌握在IBM手上。不過(guò),臺(tái)積電并未與IBM合作,而是憑自身力量研發(fā),成功生產(chǎn)0.13微米制程,就此拉開與其他晶圓代工廠距離。

  2010年,盡管景氣正陷于金融海嘯谷底,兼任執(zhí)行長(zhǎng)的張忠謀,看好未來(lái)行動(dòng)裝置的發(fā)展,依舊下令加碼資本支出,來(lái)到59億美元(約新臺(tái)幣1,770億元),大力投資先進(jìn)制程。

  當(dāng)時(shí)臺(tái)積電正在研發(fā)28納米制程,有個(gè)關(guān)鍵技術(shù)必須在先閘極(Gate-first)與后閘極(Gate-last)之間抉擇,差異在于后閘極制作成本高、功耗低,能滿足接下來(lái)智慧型手機(jī)的應(yīng)用需求。當(dāng)時(shí),三星(Samsung)和格芯(GlobalFoundries)都選擇先閘極,臺(tái)積電則是選擇了后閘極。

  事后證明,臺(tái)積電不僅成功量產(chǎn),拉開與對(duì)手三星的技術(shù)差距,也奠基28納米持續(xù)改版優(yōu)勢(shì)。日后更靠著16納米技術(shù),搶走三星手中的蘋果訂單。28納米一役,連張忠謀都認(rèn)為為臺(tái)積電開啟了新里程。

  我很看重當(dāng)時(shí)臺(tái)積電研發(fā)出的28納米制程,那是中國(guó)臺(tái)灣晶圓代工技術(shù)的里程碑?!沽?chuàng)辦人黃崇仁激動(dòng)地說(shuō)。

  第三個(gè)拐點(diǎn)發(fā)生在2018年,正當(dāng)英特爾卡關(guān)10納米制程、遭遇良率問(wèn)題,臺(tái)積電以FinFET(鰭式場(chǎng)效電晶體)技術(shù),率先量產(chǎn)7納米,甚至在隔年導(dǎo)入EUV(極紫外光)技術(shù)讓N7+制程正式量產(chǎn),也是全球首個(gè)采用EUV技術(shù)并量產(chǎn)的企業(yè)。

  自此,臺(tái)積電和英特爾地位互換,從追趕者成為領(lǐng)頭羊,甚至英特爾執(zhí)行長(zhǎng)史旺(Bob Swan)曾在今年7月指出,考慮將自家芯片制造委外,也意味過(guò)去20年半導(dǎo)體晶圓制造的競(jìng)爭(zhēng),將邁入新局。

  聚落效應(yīng)發(fā)揮效率優(yōu)勢(shì),帶動(dòng)IC設(shè)計(jì)起飛

  在晶圓代工之外,中國(guó)臺(tái)灣的IC設(shè)計(jì)和封裝測(cè)試產(chǎn)業(yè),也在過(guò)去20年產(chǎn)業(yè)專業(yè)分工下陸續(xù)茁壯。2020年合計(jì)產(chǎn)值超過(guò)1.4兆元,是晶圓代工之外,第二大半導(dǎo)體族群。

  根據(jù)工研院產(chǎn)科所預(yù)測(cè),2020年IC設(shè)計(jì)的年產(chǎn)值將達(dá)到284億美元(約新臺(tái)幣8,529億元)、年成長(zhǎng)23.1%,是美國(guó)以外的第二大產(chǎn)值國(guó);而IC封測(cè)則是84億美元(約新臺(tái)幣5,520億元)、年成長(zhǎng)約10.2%,穩(wěn)居世界第一。

  「臺(tái)灣晶圓代工和封測(cè)產(chǎn)業(yè)完整,對(duì)IC設(shè)計(jì)業(yè)最大的好處是溝通效率?!垢咚賯鬏斝酒瑯I(yè)祥碩總經(jīng)理林哲偉表示,若下單給格芯,光是技術(shù)溝通往返,恐怕就比同在中國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)積電要復(fù)雜得多。

  2020年第2季統(tǒng)計(jì),全球前10大晶圓廠中,有4家是中國(guó)臺(tái)灣業(yè)者(臺(tái)積電、聯(lián)電、世界先進(jìn)、力積電);全球前10大封測(cè)廠,有6家在中國(guó)臺(tái)灣(日月光、矽品、力成、京元電、南茂、頎邦);產(chǎn)業(yè)鏈完整優(yōu)勢(shì),也孵化出許多優(yōu)異的IC設(shè)計(jì)業(yè)者,全球前10大IC設(shè)計(jì)公司中,中國(guó)臺(tái)灣也入榜3家(聯(lián)發(fā)科、聯(lián)詠、瑞昱)。

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  「未來(lái)10年,臺(tái)灣半導(dǎo)體的前景我還是相當(dāng)看好的。」在兩岸都有投資發(fā)展半導(dǎo)體經(jīng)驗(yàn)的黃崇仁認(rèn)為,臺(tái)灣不只在技術(shù)制造和產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)上具有優(yōu)勢(shì),制造成本更具全球競(jìng)爭(zhēng)力, 「比中國(guó)便宜20%左右?!乖偌由现袊?guó)臺(tái)灣工程師性格細(xì)膩,有耐性突破制程瓶頸,這群默默耕耘的工程師過(guò)去功不可沒(méi),未來(lái)也會(huì)再創(chuàng)佳績(jī)。

  中國(guó)臺(tái)灣,僅占全球土地面積0.02%的蕞爾小島,憑著穩(wěn)扎穩(wěn)打的技術(shù)基礎(chǔ)和完整產(chǎn)業(yè)鏈,在全球半導(dǎo)體總產(chǎn)值強(qiáng)占19.7%。面對(duì)全球保護(hù)主義興起,各個(gè)國(guó)家和地區(qū)發(fā)動(dòng)科技貿(mào)易戰(zhàn)此起彼落,中國(guó)臺(tái)灣這支半導(dǎo)體艦隊(duì),將持續(xù)扮演全球科技不可或缺的存在。


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