西太平洋快訊




半導體產業的全球性與反作用力

文/蕭衡鍾

隨著那位「愛穿皮衣的黃先生」腳步,一股黃仁勳旋風席捲了台灣、中國大陸、南韓,其影響涵蓋了政治、經濟、社會、區域、國際等層面,甚至帶動了特定的飲食風潮,可說是兼具個人魅力與全球化效應的展現,半導體產業及其相關設備與能源基建類股,更在全球股市中一枝獨秀,牽動整體國際政經與地緣格局。

半導體產業是現代數位經濟的重要基石,隨著科技不斷創新,半導體的應用範圍迅速擴大,成為全球科技產業的核心,也為各類電子設備提供了關鍵元件,伴隨著人工智慧、物聯網和5G等技術的快速發展,全球對半導體產品的需求不斷攀升,半導體無疑已是全球經濟發展的驅動引擎。

半導體產業的高度依賴性

半導體是一種介於金屬和絕緣體之間的材料,其導電能力介於良導體(如銅)和絕緣體(如玻璃)之間,可以根據外部環境或電流調整,這種「可調節導電性」使得它在訊號處理方面具有極大的靈活性和應用潛力,在過去幾十年一直是科技產業的基礎,被視為一項重要的經濟戰略物資。

隨著科技的發展,半導體的應用已經從最初的簡單電路延伸到各種高科技領域,常見的電子產品如電腦、智慧手機和家電設備等,都是基於半導體技術應用來運作。然而,半導體產業供應鏈是跨國界的複雜系統,涵蓋設計、製造、封裝和測試等多個環節,並涉及眾多不同國家的企業和供應商,呈現牽一髮而動全身的產業發展現況。

從技術層面來看,依不同應用需求與技術需要,目前半導體以7奈米為界限,劃分為先進製程以及成熟製程。儘管市場上對於先進製程、成熟製程其實沒有明確的定義劃分,且隨著技術推進,7奈米的界限也有可能滾動式修正,但目前全球只有台積電、三星以及英特爾持續在先進製程領域突破,其他業者都已對外宣布將止步於成熟製程,只就現有技術進行優化,而不再投入研發成本進行先進製程佈局。

隨著新興技術如人工智慧(AI)、自駕車與量子計算等飛速發展,對半導體晶片的需求也越來越高。例如在AI應用中,半導體晶片用於加速機器學習演算法的計算過程,使系統能夠在短時間內處理大量數據,並作出精準的預測與決策。

量子計算則需要超高的運算速度,這依賴於高度先進的半導體技術來實現;至於自駕車技術的核心也是半導體晶片,它們負責處理來自傳感器和攝像頭的龐大數據,以即時決定車輛的行駛路線和操作。

依據美國能源部《半導體供應鏈評估報告》(Semiconductor Supply Chain Deep Dive Assessment)的供應鏈,我們可以清楚看到半導體供應鏈的複雜性與全球性。當前的半導體產業不僅是技術的集成,更是國際合作的結果,各大半導體企業在自由市場中,積極尋找各國的比較優勢,這包括技術專業、原材料成本及人力資源等,以達到降低製造成本的目的。

這種尋求比較優勢的策略,促使企業在研發上持續投入高額資金,並藉此攤平產品價格,使得最終消費者能夠受惠於更具競爭力的市場價格。然而,這樣的供應鏈結構也帶來了挑戰,根據美國百日關鍵供應鏈調查報告,半導體產品的生產過程從設計到製造,再到封裝和測試,至少需要一百天的時間,其中有十二天的運輸時間和跨越七十個國際邊界的過程,讓晶片的生產變得更加耗時和複雜。

隨著全球對半導體需求的持續增長,供應鏈的脆弱性愈發明顯,特別是在地緣政治風險和自然災害等不確定因素的影響下,供應鏈中斷的風險日益增加。這些風險不僅影響到半導體的生產流程,還可能對整個科技產業造成深遠的影響。尤其當某一國家的供應鏈受到干擾時,全球的產業鏈可能會出現斷鏈風險,導致產品短缺和價格上漲。

對此,各國對於本國半導體產業的發展極度重視供應鏈的韌性與安全性,除了試圖多元化供應來源、減少對單一市場或供應商的依賴,以建立更靈活的供應鏈管理系統外,更積極推動產業政策和技術的創新,以有效提升供應鏈的穩定性。

半導體供應鏈的戰略價值與風險

在全球對先進科技需求持續增長的情況下,半導體產業正在以快速的速度擴展。世界半導體貿易統計(WSTS)評估便指出,這一連續成長的趨勢主要由記憶體和邏輯兩大產業推動,而這兩個領域在二○二五年的產值預計都突破兩千億美元。具體來說,記憶體產業的成長最為顯著,二○二五年增長超過二五%。
一方面,這樣的高增速反映了記憶體在當前科技應用中的核心地位,尤其是在AI、大數據和雲端計算等領域,對高速數據處理和存儲的需求急劇增加;另一方面,邏輯產業的成長也相當穩健,預增長超過了十%,而邏輯晶片主要用於處理指令和數據運算,因此在計算機、智慧手機和各種嵌入式系統中發揮著關鍵作用。

當然,記憶體和邏輯晶片的強勁成長背後,還有更多技術驅動因素,像是隨著自動駕駛汽車的技術逐步成熟,車載系統對高效能半導體的需求也在不斷增長。

此外,隨著全球數字化轉型的步伐加快,半導體在雲計算、數據中心以及5G基礎設施中的應用更加廣泛,也為市場增長提供了堅實的基礎。這些趨勢不僅帶動了半導體需求,還促使產業加速創新,提升技術水準,以應對未來更加多元且複雜的市場需求。

全球半導體產業是一個高度專業化且技術密集的產業鏈,其運作可以被劃分為五個主要環節,包括半導體設計(IC設計)、晶圓製造、晶圓代工、封裝與測試、材料與設備供應,每一個環節不僅有其獨特的技術要求,還需要巨額的資本投入,這使得產業內部形成了高度細分的分工合作模式。

其中的委外封裝和測試(Outsourced Semiconductor Assembly and Testing, OSAT)是半導體產業鏈中的重要環節,這一過程負責將已經製造好的晶片進行保護,並為其提供電氣連接,最終將晶圓加工成可以直接應用的晶片產品。作為半導體製造的最後階段,封裝與測試的品質對於晶片的穩定性、散熱性和使用壽命有著直接的影響。

全球的封裝與測試產業主要集中在亞太地區,尤其是中國大陸、台灣和南韓,這些地區在全球半導體封測市場中佔有舉足輕重的地位,主要原因在於勞動力成本相對較低且擁有完善的產業鏈基礎,這或許就是能夠讓黃仁勳接連先後造訪的考量之一。

東亞地區在這個領域具備高度的生產能力,並且許多世界頂尖的晶圓代工和半導體企業都將封測業務外包給這些地區的公司。根據IDC(國際數據資訊)發布的《半導體製造服務:2022年全球半導體封測市場—供應商排名及動態觀察》研究報告,二○二二年全球半導體封裝與測試(封測)市場規模達四四五億美元,前十大廠商市佔率高達八○.一%,而這前十大封測廠商中,竟有九家位於東亞地區,突顯該地區在全球封測產業中的核心角色。

台灣在技術與市場競爭力展現優勢

台灣廠商不僅數量領先,亦在技術與市場競爭力方面展現優勢,成為全球半導體供應鏈的重要支柱,同時,中國大陸企業的快速崛起也反映其對封測市場的高度重視與持續投入。整體而言,憑藉技術實力與市場規模,東亞地區已成為全球半導體封測產業的重要樞紐,對全球產業發展具有深遠影響。

值得注意的是,在過去幾年中全球經歷了多重衝擊事件,特別是疫情、美中貿易戰與科技戰競合、俄烏戰爭、以哈衝突、美以伊戰爭、從東海經台海到南海的軍事情勢等,這些情勢凸顯出半導體作為關鍵戰略物資的重要性。

這是由於半導體的生產依賴多國分工,包括原材料供應(如稀土、矽)、設備製造(如光刻機)及晶圓代工(如台積電),而這些事件正凸顯出半導體產業在高度全球化世界中脆弱的供應鏈結構。從供應鏈角度看,任何地緣政治衝突或自然災害都可能打斷這些環節,影響全球供應,因此,半導體已成為國際間博弈的重要籌碼,控制半導體技術或生產能力的國家,就能在國際與地緣政治經濟中擁有更大的話語權與談判力。

各國政府和企業深刻意識到,半導體不僅是科技發展的基石,更是國家安全、經濟穩定的重要保證,如果持續依賴少數國家或地區進行半導體供應將存在重大風險。為了減少這種依賴與風險,許多國家開始積極推動半導體製造本地化,試圖通過建立本土晶片製造產業來增強自主供應能力,在全球範圍內出現了大力扶植本土半導體製造業和加強國際合作的趨勢,目的是要改變半導體供應鏈的版圖分布,確保不被外部局勢牽制。

在自主供應方面,美國出台《晶片與科學法案》,投入數百億美元來支持本國的半導體製造和研究,並積極吸引、或以關稅為手段來拉攏國際大廠投資設廠,目的就是減少對亞洲供應鏈的依賴,而歐洲也啟動了《歐洲晶片法案》,以提升歐盟的半導體生產能力,實現技術自給自足。

而各國在面對美中科技戰競合時,也需要重新考量自身的科技政策和國際合作策略。在這樣的背景下,如何在競爭中尋求合作,成為國際社會面臨的重要課題,未來的科技發展不僅需要國家之間的競爭、也需要跨國界的合作,以應對全球性的挑戰。