发挥互补综效 台/欧半导体厂齐攻18寸晶圆
时间：2013-09-23 06:38:00
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[导读]由于台湾半导体产业在晶圆制造方面具有领先优势，可与欧洲业者擅长的设备及材料研发能力互补，因此两地业者已展开策略联盟，并着手开发18寸晶圆制程及生产设备，期藉由共同分担研发、建厂费用与风险，加速推进下一个
由于台湾半导体产业在晶圆制造方面具有领先优势，可与欧洲业者擅长的设备及材料研发能力互补，因此两地业者已展开策略联盟，并着手开发18寸晶圆制程及生产设备，期藉由共同分担研发、建厂费用与风险，加速推进下一个半导体世代。
目前业界预估建造一座18寸晶圆厂所需经费约110亿美元，将近12寸晶圆厂(约30亿美元)建置成本的三到四倍，再加上背后制程、材料与设备等研发资源的投入，将是非常庞大的金额，单一公司甚至单一国家的投入，都可能显得有点吃力；因此，相关业者已将成立产业联盟视为可行的发展选项之一。
例如，台积电、英特尔(Intel)、IBM、格罗方德(GLOBALFOUNDRIES)与三星(Samsung)已于2012年在美国纽约共同成立18寸晶圆制造联盟--G450C(Global 450mm Consortium)。其目的在于制定18寸晶圆规格、生产设备与制程技术研发，未来更先进的量产制程与材料研究等工作都会在此联盟继续下去。
然而，当前国际上其他相似的18寸晶圆研究机构，如比利时微电子研究中心(IMEC)等，研究规模均无法与G450C相比，恐将导致未来半导体发展蓝图受制于美国，其他国家将缺乏抗衡的力量。也因此，除美国以外，其他各国政府与相关半导体业者已开始研拟合作，期在18寸晶圆取得一席之地。
一加一大于二台/欧携手为最佳组合
2012年台湾晶圆代工产业在全球市场的占有率为62%；而在45奈米(nm)以下的先进制程市占也高达47%，双双位居全球第一；未来在国内大厂不断的扩增产能与先进制程的研发投入下，相信更可拉大与对手之间的差距。
不过，一旦下世代18寸晶圆制程技术专利与生产设备皆掌握于国外业者手上，势将增加台商未来发展的不确定因素；因此，国内相关机构务须提前思考因应对策，并争取将全球第二座18寸研发中心设于台湾，方能提升国内半导体产业的竞争力，并持续掌握产业主导权。
就目前市场情势来看，欧洲半导体厂将是台厂最佳合作夥伴选项，主因系双方各有所长，将带来技术与产能互补效益。如表1显示全球排名前二十五名的半导体公司，台湾与欧洲各有三间公司名列其中，前者分别是两家晶圆代工厂台积电、联电，以及一家IC设计商联发科；后者则皆为整合元件制造商(IDM)，包括意法半导体(ST)、英飞凌(Infineon)与恩智浦(NXP)。从中可发现台湾产业垂直分工较精细，欧洲半导体发展则偏向上下游整合模式。
如今先进制程开发成本居高不下，且维持晶圆厂正常营运所需费用不菲，IDM厂已渐渐走向轻晶圆厂(Fab-Lite)甚至无晶圆厂(Fabless)模式，正好需要台湾晶圆代工产能的支援。以近期台湾、欧洲主要半导体厂资本支出趋势(图1)来看，欧洲业者的投资已远不如台湾，未来其半导体产业应用与制造分工走向将更加精细，如欧洲半导体业者产品已集中于车用电子、消费性电子及微机电系统(MEMS)等应用，市占率也都登上全球厂商排名前五名以内。
图1 台湾与欧洲各大半导体公司资本支出趋势
值得一提的是，2010年英特尔买下英飞凌旗下行动无线部门；2009年由爱立信(Ericsson)与意法半导体共同成立的ST-Ericsson，主要产品均为无线传输平台相关晶片开发，但后者因不堪长期亏损，已于2013年宣布解散，间接宣告欧洲半导体大厂全面退出无线通讯领域晶片的开发与贩售。相较之下，台湾在此一领域则有充足的设计能量。
综观上述发展，台湾与欧洲半导体公司的属性与产品分布完全不同，台湾的主战场是在晶圆代工，而欧洲则是车用或消费性电子产品，此一不同走向即可望发挥一加一大于二的效果。
产业优势大不同台/欧合作综效明显
至于台湾和欧洲在半导体设备、材料与整体供应链方面的比较，2011年全球前十大半导体设备商市占总和占总体64.8%，欧洲半导体设备商有两间进入前十名，分别是第一的艾司摩尔(ASML)与第八的ASM，市占约17.9%；台湾在设备与材料制造方面，市占率则低于4%，远远落后于欧洲规模。但是，欧洲厂商着重布局先进制程设备、材料研发与制造，在晶圆制造相对较少；相较之下，台湾则强攻晶圆制造，两者发展方向也截然不同。
图2为欧洲与台湾潜在18寸晶圆半导体制造产业链示意图，欧洲在制程设备、自动化设备与材料供应商的分布相当完整，例如AMSL提供微影设备、Siltronic攻晶圆生产、NOVA则负责晶圆量测设备、ASYST部署自动化设备与Adixen开发真空帮浦等；在晶圆制造方面则仅有一间英特尔位于爱尔兰的工厂。
图2 欧洲与台湾半导体产业链分布
相对于欧洲，台湾半导体设备商只有汉微科可提供电子束量测(HMI)设备、汉辰布局离子布植(AIBT)，以及家登的晶圆、光罩传送盒，规模与欧洲相关设备厂相去甚远。
图3则为全球在研发支出能量上的比较，纵轴为每百万人中科学家与工程师的人数，横轴是国家研发支出占国民平均生产毛额(GDP)的比例，圆的大小代表绝对金额；纵轴、横轴数值与球的大小代表各个国家的研发能量。
图3 全球研发支出能量比较
目前全球研发能量前两名分别是美国与中国大陆，但台湾不论在研发支出占GDP比例或国内研发人才比例，甚至在研发的绝对金额上，表现也都不俗；相较于德国、法国、荷兰与英国等欧洲主要研发大国，虽然在研发的绝对金额上高于台湾，但在研发人才比重上则略低。
欧洲过去在半导体产业上的发展，不论在先进制程、设备、材料与晶圆制造的发展上，都拥有良好的历史与传统，但随着整个全球政治经济局势转变，晶圆制造与先进制程开发也因成本与产业链等因素，逐渐转往亚洲国家或美国地区，所幸主要设备与材料方面的研究仍旧留在欧洲。
从半导体制造、产业链、台湾与欧洲的教育与研发支出方面，剖析台湾与欧盟的优势与劣势，其中有很多是互补的，台湾的优势为欧洲的劣势，如表2整理台湾与欧洲在半导体产业发展的SWOT分析。其中多处可看出台湾与欧洲能相辅相成，例如在生产规模、产业链的完整性与快速量产的能力皆是台商优势；相对的，欧洲在基础研究的能力、半导体所需生产设备与材料的开发能力，却是台湾最欠缺的部分。 [!--empirenews.page--]
另外，台湾与欧洲所面对的产业威胁其实是相似的，如G450C未来对半导体产业的主导权，以及在18寸晶圆的研发与建置经费相当昂贵等；但在机会部分，除IMEC(欧洲)与台积电(台湾)皆已着手建造18寸晶圆厂外，其他部分互补的地方其实很多。
台/欧合作第一步设共同研发中心
据研调机构ICKnowledge预估，18寸晶圆将会是半导体发展的最后一个晶圆尺寸，但未来半导体产业的成长已不如过去强劲，例如8寸制程转往12寸时，半导体成长约有17%成长率，但预估12寸转往18寸时将仅约4?6%成长(图4)，成长不如以往，再加上高昂的先期研发投资，诸多半导体设备商的兴趣较不如过去热烈。
图4 过去与未来半导体营收趋势图
也因此，未来发展须走向合作，且不只在公司层级，更要推向国与国之间的合作，如此成功的机会才能提高；过去欧洲虽然在半导体产业称霸，目前逐渐被亚洲国家所取代，这次18寸晶圆制造的发展对台湾与欧洲不论在经济或产业上的成长，的确会是一个很好的切入机会。
未来台湾与欧洲彼此在18寸晶圆制造与研发上要如何合作呢，目前双方已有初步方向。首先，台湾、欧洲须共同设立半导体研发中心，分担研发、建厂费用与风险，并与现有的G450C存在既合作既竞争的关系，降低G450C的控制与威胁。
其次，台湾为全球晶圆代工产能供应最大的国家，可藉由建造18寸晶圆厂，优先与欧洲共享产能，降低欧洲各大半导体公司盖厂所需之资本支出，并提高量产能力，互利互惠。台湾对半导体设备材料需求也是全球最大的区域之一，欧洲各大设备材料商可在台湾设置生产或是组装工厂，甚至是研发中心，利用台湾得天独厚的地理位置，增加基础研发与生产应用之间的时效性。
另外，欧洲在MEMS、微控制器(MCU)、汽车电子设计与制造上有独到之处，台湾在逻辑先进制程，与3C所需的处理器设计生产，则在全球具有举足轻重的角色，亦可藉由双方合作研发，激荡出新的创意。
事实上，欧洲业者亦能挑选其他国家做为合作夥伴，包括南韩、日本或新加坡等，但是，不论在科技能力、人力资源、合作忠诚度与互补性的考量上，仍以台湾最为适合。
现阶段，台湾与欧洲半导体业合作已有一些成功案例，如表3整理，微影设备大厂ASML在台设立研发中心，原子层沉积设备供应商爱思强(Aixtron)在台设立研发实验室等，相信未来彼此对进一步合作并不陌生，相关合作案也将如雨后春笋般愈来愈多。
防堵韩国超前台/欧合作迫在眉睫
由于建造18寸晶圆厂要价不菲，再加上制程、设备与材料等研发经费都是沉重负担，因此，台湾与欧洲未来走向策略联盟将是不错的选择，可与G450C维持既合作又竞争的微妙关系。
无庸置疑，台湾拥有全球62%的晶圆代工市占率，晶圆厂密度全球最高，再加上位处亚洲中心，绝对有能力及优势吸引欧洲设备业者青睐，携手打造全球第二座18寸晶圆制造研发中心。目前台积电已规画在2016年试产18寸晶圆，并将于2018年导入量产，距今只剩3年时间；而台湾主要竞争者南韩则虎视眈眈，希望主导未来产业走向；因此，成立台、欧联盟已迫在眉睫，两国须通力配合，才有机会在下一个半导体世代站稳脚步。
(本文作者为工研院IEK研究员)
目前业界预估建造一座18寸晶圆厂所需经费约110亿美元，将近12寸晶圆厂(约30亿美元)建置成本的三到四倍，再加上背后制程、材料与设备等研发资源的投入，将是非常庞大的金额，单一公司甚至单一国家的投入，都可能显得有点吃力；因此，相关业者已将成立产业联盟视为可行的发展选项之一。
例如，台积电、英特尔(Intel)、IBM、格罗方德(GLOBALFOUNDRIES)与三星(Samsung)已于2012年在美国纽约共同成立18寸晶圆制造联盟--G450C(Global 450mm Consortium)。其目的在于制定18寸晶圆规格、生产设备与制程技术研发，未来更先进的量产制程与材料研究等工作都会在此联盟继续下去。
然而，当前国际上其他相似的18寸晶圆研究机构，如比利时微电子研究中心(IMEC)等，研究规模均无法与G450C相比，恐将导致未来半导体发展蓝图受制于美国，其他国家将缺乏抗衡的力量。也因此，除美国以外，其他各国政府与相关半导体业者已开始研拟合作，期在18寸晶圆取得一席之地。
一加一大于二台/欧携手为最佳组合
2012年台湾晶圆代工产业在全球市场的占有率为62%；而在45奈米(nm)以下的先进制程市占也高达47%，双双位居全球第一；未来在国内大厂不断的扩增产能与先进制程的研发投入下，相信更可拉大与对手之间的差距。
不过，一旦下世代18寸晶圆制程技术专利与生产设备皆掌握于国外业者手上，势将增加台商未来发展的不确定因素；因此，国内相关机构务须提前思考因应对策，并争取将全球第二座18寸研发中心设于台湾，方能提升国内半导体产业的竞争力，并持续掌握产业主导权。
就目前市场情势来看，欧洲半导体厂将是台厂最佳合作夥伴选项，主因系双方各有所长，将带来技术与产能互补效益。如表1显示全球排名前二十五名的半导体公司，台湾与欧洲各有三间公司名列其中，前者分别是两家晶圆代工厂台积电、联电，以及一家IC设计商联发科；后者则皆为整合元件制造商(IDM)，包括意法半导体(ST)、英飞凌(Infineon)与恩智浦(NXP)。从中可发现台湾产业垂直分工较精细，欧洲半导体发展则偏向上下游整合模式。
如今先进制程开发成本居高不下，且维持晶圆厂正常营运所需费用不菲，IDM厂已渐渐走向轻晶圆厂(Fab-Lite)甚至无晶圆厂(Fabless)模式，正好需要台湾晶圆代工产能的支援。以近期台湾、欧洲主要半导体厂资本支出趋势(图1)来看，欧洲业者的投资已远不如台湾，未来其半导体产业应用与制造分工走向将更加精细，如欧洲半导体业者产品已集中于车用电子、消费性电子及微机电系统(MEMS)等应用，市占率也都登上全球厂商排名前五名以内。
图1 台湾与欧洲各大半导体公司资本支出趋势
值得一提的是，2010年英特尔买下英飞凌旗下行动无线部门；2009年由爱立信(Ericsson)与意法半导体共同成立的ST-Ericsson，主要产品均为无线传输平台相关晶片开发，但后者因不堪长期亏损，已于2013年宣布解散，间接宣告欧洲半导体大厂全面退出无线通讯领域晶片的开发与贩售。相较之下，台湾在此一领域则有充足的设计能量。
综观上述发展，台湾与欧洲半导体公司的属性与产品分布完全不同，台湾的主战场是在晶圆代工，而欧洲则是车用或消费性电子产品，此一不同走向即可望发挥一加一大于二的效果。
产业优势大不同台/欧合作综效明显
至于台湾和欧洲在半导体设备、材料与整体供应链方面的比较，2011年全球前十大半导体设备商市占总和占总体64.8%，欧洲半导体设备商有两间进入前十名，分别是第一的艾司摩尔(ASML)与第八的ASM，市占约17.9%；台湾在设备与材料制造方面，市占率则低于4%，远远落后于欧洲规模。但是，欧洲厂商着重布局先进制程设备、材料研发与制造，在晶圆制造相对较少；相较之下，台湾则强攻晶圆制造，两者发展方向也截然不同。
图2为欧洲与台湾潜在18寸晶圆半导体制造产业链示意图，欧洲在制程设备、自动化设备与材料供应商的分布相当完整，例如AMSL提供微影设备、Siltronic攻晶圆生产、NOVA则负责晶圆量测设备、ASYST部署自动化设备与Adixen开发真空帮浦等；在晶圆制造方面则仅有一间英特尔位于爱尔兰的工厂。
图2 欧洲与台湾半导体产业链分布
相对于欧洲，台湾半导体设备商只有汉微科可提供电子束量测(HMI)设备、汉辰布局离子布植(AIBT)，以及家登的晶圆、光罩传送盒，规模与欧洲相关设备厂相去甚远。
图3则为全球在研发支出能量上的比较，纵轴为每百万人中科学家与工程师的人数，横轴是国家研发支出占国民平均生产毛额(GDP)的比例，圆的大小代表绝对金额；纵轴、横轴数值与球的大小代表各个国家的研发能量。
图3 全球研发支出能量比较
目前全球研发能量前两名分别是美国与中国大陆，但台湾不论在研发支出占GDP比例或国内研发人才比例，甚至在研发的绝对金额上，表现也都不俗；相较于德国、法国、荷兰与英国等欧洲主要研发大国，虽然在研发的绝对金额上高于台湾，但在研发人才比重上则略低。
欧洲过去在半导体产业上的发展，不论在先进制程、设备、材料与晶圆制造的发展上，都拥有良好的历史与传统，但随着整个全球政治经济局势转变，晶圆制造与先进制程开发也因成本与产业链等因素，逐渐转往亚洲国家或美国地区，所幸主要设备与材料方面的研究仍旧留在欧洲。
从半导体制造、产业链、台湾与欧洲的教育与研发支出方面，剖析台湾与欧盟的优势与劣势，其中有很多是互补的，台湾的优势为欧洲的劣势，如表2整理台湾与欧洲在半导体产业发展的SWOT分析。其中多处可看出台湾与欧洲能相辅相成，例如在生产规模、产业链的完整性与快速量产的能力皆是台商优势；相对的，欧洲在基础研究的能力、半导体所需生产设备与材料的开发能力，却是台湾最欠缺的部分。 [!--empirenews.page--]
另外，台湾与欧洲所面对的产业威胁其实是相似的，如G450C未来对半导体产业的主导权，以及在18寸晶圆的研发与建置经费相当昂贵等；但在机会部分，除IMEC(欧洲)与台积电(台湾)皆已着手建造18寸晶圆厂外，其他部分互补的地方其实很多。
台/欧合作第一步设共同研发中心
据研调机构ICKnowledge预估，18寸晶圆将会是半导体发展的最后一个晶圆尺寸，但未来半导体产业的成长已不如过去强劲，例如8寸制程转往12寸时，半导体成长约有17%成长率，但预估12寸转往18寸时将仅约4?6%成长(图4)，成长不如以往，再加上高昂的先期研发投资，诸多半导体设备商的兴趣较不如过去热烈。
图4 过去与未来半导体营收趋势图
也因此，未来发展须走向合作，且不只在公司层级，更要推向国与国之间的合作，如此成功的机会才能提高；过去欧洲虽然在半导体产业称霸，目前逐渐被亚洲国家所取代，这次18寸晶圆制造的发展对台湾与欧洲不论在经济或产业上的成长，的确会是一个很好的切入机会。
未来台湾与欧洲彼此在18寸晶圆制造与研发上要如何合作呢，目前双方已有初步方向。首先，台湾、欧洲须共同设立半导体研发中心，分担研发、建厂费用与风险，并与现有的G450C存在既合作既竞争的关系，降低G450C的控制与威胁。
其次，台湾为全球晶圆代工产能供应最大的国家，可藉由建造18寸晶圆厂，优先与欧洲共享产能，降低欧洲各大半导体公司盖厂所需之资本支出，并提高量产能力，互利互惠。台湾对半导体设备材料需求也是全球最大的区域之一，欧洲各大设备材料商可在台湾设置生产或是组装工厂，甚至是研发中心，利用台湾得天独厚的地理位置，增加基础研发与生产应用之间的时效性。
另外，欧洲在MEMS、微控制器(MCU)、汽车电子设计与制造上有独到之处，台湾在逻辑先进制程，与3C所需的处理器设计生产，则在全球具有举足轻重的角色，亦可藉由双方合作研发，激荡出新的创意。
事实上，欧洲业者亦能挑选其他国家做为合作夥伴，包括南韩、日本或新加坡等，但是，不论在科技能力、人力资源、合作忠诚度与互补性的考量上，仍以台湾最为适合。
现阶段，台湾与欧洲半导体业合作已有一些成功案例，如表3整理，微影设备大厂ASML在台设立研发中心，原子层沉积设备供应商爱思强(Aixtron)在台设立研发实验室等，相信未来彼此对进一步合作并不陌生，相关合作案也将如雨后春笋般愈来愈多。
防堵韩国超前台/欧合作迫在眉睫
由于建造18寸晶圆厂要价不菲，再加上制程、设备与材料等研发经费都是沉重负担，因此，台湾与欧洲未来走向策略联盟将是不错的选择，可与G450C维持既合作又竞争的微妙关系。
无庸置疑，台湾拥有全球62%的晶圆代工市占率，晶圆厂密度全球最高，再加上位处亚洲中心，绝对有能力及优势吸引欧洲设备业者青睐，携手打造全球第二座18寸晶圆制造研发中心。目前台积电已规画在2016年试产18寸晶圆，并将于2018年导入量产，距今只剩3年时间；而台湾主要竞争者南韩则虎视眈眈，希望主导未来产业走向；因此，成立台、欧联盟已迫在眉睫，两国须通力配合，才有机会在下一个半导体世代站稳脚步。
(本文作者为工研院IEK研究员)
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