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技术生态两极化趋势确立 台湾IC产业扩大全球布局
供应链重整

【作者: 王岫晨】2020年06月29日 星期一

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2020年,国际政经情势诡谲多变,加上美中科技大战越发不可收拾,直接也影响了IC设计产业的全球发展状况。台湾拥有完整的半导体产业链,IC设计产业自然也是台湾的拿手强项。在国际情势的不确定性笼罩之下,我们有必要来看看影响全球科技趋势的重大因素。根据国际媒体的普遍认知,美中的科技大战,使得全球供应链重整,可能会导致世界形成两极化的技术生态环境。


科技强权争霸

经济学人认为,美中两个超级强权过去曾经寻求一个双赢的世界,但如今,一方胜利似??和另一方被击败倒下有关。中国永久服从於美国秩序,或是一个谦卑的美国从西太平洋撤退,这是一种不会有任何赢家的冷战。BBC社论也指出,新冷战可能会导致世界形成两极化的技术生态环境,这种前景会影响到所有国家和公司。现在已经有许多公司在重新考虑他们的供应链和采购政策,还可能转移制造基地。


从人工智慧到机器人技术,华盛顿和北京为了引领全世界而进行激烈竞争。许多人认为会有冷战2.0,将世界分为美国和中国技术区。

彭博报导则指出,从人工智慧到机器人技术,华盛顿和北京为了引领全世界而进行激烈竞争。许多人认为会有冷战2.0,亦即新的数位铁幕(digital iron curtain),将世界分为美国和中国技术区。时代杂志则认为,如果历史是领导者选择的事情,美国总统及周围的人对中国的态度,可以预测未来50年新冷战谈判的确定性,而手段将是关税和非关税障碍,而不是军事冲突。事实上,中国对半导体发展具有强大的企图心,这包括在手机基频晶片、LED、应用处理器等具市场影响力的产品上,并在未来10年将会逐步发展各种IC产品。


新兴应用成为推手


图一 : 台湾半导体产业产值(资料来源:TSIA、工研院产科国际所、经济部ITIS计画2018/11)
图一 : 台湾半导体产业产值(资料来源:TSIA、工研院产科国际所、经济部ITIS计画2018/11)

对目前的台湾半导体产业来说,现阶段台湾依然是在全球市场扮演重要角色,半导体产业以园区来驱动,并形成科技廊带。北部聚落以新竹科学工业园区为核心,往北延伸形成科技廊带,此廊带上中下游供应链完整,主要以IC设计与IC制造为主,加上基础建设及学研资源丰沛,因此群聚规模处於全国领先地位,北部的群聚产值约占台湾50%。中部聚落的IC产业起步较晚,但近年来在政府极力扶持,尤其是台湾半导体龙头台积电在中科的28奈米四座厂,随着10奈米、7奈米制程的陆续放量,以及台湾美光、矽品等持续扩产,亦可??带动群聚扩大规模。目前中科群聚主力以高阶IC和记忆体制造为主,中部群聚产值约占台湾15%。至於南部群聚则以形成晶圆代工和IC封装业务为主的次要群聚,龙头厂商如华邦、台积电等陆续宣布於南部科学工业园区投资,未来可??形成另一个半导体重点群聚,群聚内涵以日月光等IC封装为主,产值约占台湾35%。



图二 : 台湾半导体产业产值趋势(资料来源:TSIA、工研院产科国际所、经济部ITIS计画2018/11)
图二 : 台湾半导体产业产值趋势(资料来源:TSIA、工研院产科国际所、经济部ITIS计画2018/11)

工研院指出,2018年後新兴产品如车用、AI人工智慧、高效能运算(HPC)等技术,成为加速推动半导体产值的成长动力。2019年,後摩尔定律时代的创新技术兴起,也成为半导体产业热烈探讨的重要课题。高阶异质整合晶片封装技术、矽光子、量子电脑晶片等更将成为未来2020~2030年掀起半导体技术演进的重要推手。


半导体产业新波动

面对未来市场发展趋势,随着5G、AI人工智慧、高效能运算(HPC)、车用电子等相关新兴半导体应用,带动从云端到边缘端所需要的各类AI加速与协同晶片纷纷被提出,使得未来新架构的晶片发展趋势,将影响着半导体产业发展方向与半导体应用区块的转移。



图三 : 及早进行前瞻技术研发与布局,可以加速台湾制造业转型升级。
图三 : 及早进行前瞻技术研发与布局,可以加速台湾制造业转型升级。

工研院认为,全球半导体制造业版图正开始发生新一波变动,10奈米以下先进制程竞争由台、韩业者主导态势已大势底定,亦将影响未来终端客户的订单选择。随着7奈米制程将在近年逐步投入量产,7奈米之後解决方案的讨论,开始浮上台面。矽光子技术可整合现有CMOS制程,成为业界颇受瞩目的研究方向,但矽光子技术的难度是需整合半导体技术和光学技术,仍需要扭转部分技术开发的思维与制程。


终端产品移向AIoT

另一方面,工研院观察到,终端应用产品正从过去的3C电子产品转向至AI、IoT产品加值的领域,对於晶片的规格需求,除了元件微小化外,高速运算与传输、多重元件异质整合、低功耗等特性,更是未来在半导体产品与制程设计上考量的重要课题。高阶封测技术能提高晶片整合效能及降低整体晶片成本,将成为全球领导大厂角逐之主战场,例如台积电、三星及英特尔等近年都努力开发高阶异质整合晶片封装技术,预期未来在终端产品发展及全球晶片领导大厂带动下,更多先进晶片整合技术将带领新兴及创新应用开枝散叶,并应用到我们日常生活当中。


由於摩尔定律随着制程物理极限而逐渐浮现瓶颈,着眼在实现量子运算技术的强大运算能力,或许是後摩尔定律的解决方案之一。量子运算强项在於可以平行运算进行模拟与检索,亦能够同时处理大量的资讯,特别是多变量的数据模拟,而这也符合未来大型主机在AI的发展趋势,更对於未来AI运算机能的扩张能有所助益。


结语

半导体产业界未来十年看好AIoT应用市场,除了传统3C电子之外,未来将持续积极投资AIoT领域。而台湾运用既有的半导体优势,支援人工智慧与物联网应用,可以造就2030年台湾半导体产业迈向新一波跃进,包括晶片微小化、晶片多样化,以及晶片系统整合等先进半导体技术的发展。此外,及早进行前瞻技术研发与布局的力道,包括AI与5G发展所需的高附加价值技术,可以加速制造业转型升级,并扩大全球的市场布局。


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