全球對臺灣地區科技製造業深刻依賴,臺積電和臺灣半導體產業是如何做到的?

2021-12-23 拾柴

「如果臺灣一整年無法生產晶片,全球電子業營收將減少近 5千億美元」,美國半導體協會(SIA)今年 3 月研究報告直指臺灣半導體產業對世界的影響。

英國老牌雜誌《經濟學人》(The Economist)在2021年5月1日最新一期頭條故事,聳人聽聞地點名臺灣是「全球最危險的地方」,渲染當前臺灣海峽戰爭風險增加,臺灣因在中美博弈、半導體產業中的重要性,正面臨暗潮洶湧的局勢。

「臺灣是半導體產業的心臟地帶。全球最有價值的晶片製造廠臺積電,生產全球84%最尖端晶片,技術與專業領先對手約十年,美國與中國大陸將耗費數年,才得以望其項背。」《經濟學人》的封面故事從側面顯示了全球對臺灣科技製造業的深刻依賴。

近兩年來,讓這份依賴不斷加劇的主因,來自2020年席捲全球的新冠疫情,以及中美兩個超級大國的矛盾。前者激發出電子用品需求,導致晶片供不應求;後者則讓高度互相仰賴的全球供應鏈,不再僅以技術、價格為合作基礎,地緣政治牽動供應鏈關係,讓擁有最先進半導體製程技術的臺灣成為討論焦點。

兩股勢力的催化結果,也表現在了財務數字上。2020年臺灣半導體(IC設計+晶圓製造+IC封測)產值一躍達到3.22兆元新臺幣,擺脫五年低原期,創造出20.9%高成長率。

WSTS世界半導體貿易統計組織的數據顯示,2020年全球半導體產值4,404億美元(約合人民幣2.843萬億元)計算,臺灣地區市佔約26%(按匯率4.35計算,約合人民幣7400億元),僅次於美國。臺灣工研院產科國際所預測,臺灣半導體業2021年將上看3.8兆元新臺幣(約合人民幣8712億元),再創歷史新高。

臺積電領軍,臺灣晶圓代工77.3%


「晶圓製造」是半導體產業的「火車頭」。據臺灣工研院產科國際所數據,2020年臺灣晶圓製造產值約1.82兆元新臺幣(約合人民幣4173億元),全球晶圓「代工」產業,有77.3%晶片都由臺灣廠商製造。

2021年,預估臺灣的晶圓製造產值將向上攀升至2.08兆元新臺幣(約合人民幣4769億元),並拉動上下遊產業,2020年,IC設計業營收8,529億元新臺幣(約合人民幣1955.4億元),今年將首度突破兆元達1.11兆元新臺幣(約合人民幣2522億元),年增率為30.5%;IC封測產值將從5,490億增至6,019億元新臺幣(約合人民幣1380億元),增長9.6%。

上中下遊緊密配合,讓臺灣擁有全球最完整的半導體產業集群。

「1980年代後期,英特爾成為產業霸主,那時候我剛創立臺積電。」現年90歲的臺積電創辦人張忠謀,今年在回顧產業歷程的演講時慨然談當年。「本來他們真的是有點看不起,卻在2021年宣布『也要』(加大音量)做晶圓製造服務,對我來說,這有相當的諷刺性!他們從來沒想到foundry(晶圓代工)會變得這麼重要,有朝一日(英特爾)也要做晶圓製造。」張忠謀緩緩說。

△臺積電創始人張忠謀

晶圓代工模式,奠定產業鏈分工基礎

1984年,在美國通用儀器擔任營運長的張忠謀,聽聞一位好友創立史上第一家IC設計公司,只做晶片設計,不做晶片製造,一反當時既有的一條龍生產結構。

這突破性發展讓張忠謀意識到,IC設計創業成本相對低,將成為產業趨勢。解離出來的「晶圓製造的代工服務」,也會成為新的商業模式。

果然,張忠謀的預測一一成真。當他於1985年應政府之邀創立臺積電後,全球IC設計業逐漸蓬勃發展,臺灣也孕育出聯發科、聯陽、聯詠、瑞昱、奇景光電、慧榮等企業;加上1990年代後期系統單晶片(SoC)興起,迫使產業分工愈細、合作更緊密。光一顆系統單晶片,就要整合七、八種晶片,每種晶片都有複雜且昂貴的設計架構,沒人可單打獨鬥。

自此,臺灣半導體產業以晶圓製造為核心,上遊IC設計自成體系,更延伸至下遊的封裝測試,發展出全球絕無僅有的半導體產業集群。就從晶圓製造的重鎮「新竹縣市」為中心,不斷向外輻射聚集。

行經新竹市東區,長長的光復路,兩側有截然不同的樣貌。

北側是兩三層樓並排住家,後頭穿插農田小丘,是臺灣典型的小鎮風情;南側是工研院、臺灣清華大學、臺灣交通大學,後頭順著地勢緩坡往上,是一棟接一棟工廠和研究大樓,這塊600多公頃、連成一片的科技集群,就是臺灣第一個半導體重鎮:新竹科學園區。

剛屆滿40年的竹科,原是遍布稻田、茶園、相思樹林的丘陵地,1980年12月15日,由蔣經國主持園區揭幕,當時共有1千多人參加,核准入園廠商有13家。

1980年代電子業是全力衝刺個人電腦的時代,1992年在宏碁電腦帶領下,電腦成為臺灣第一大出口工業,同步拉抬為電腦運算基礎的「晶片/半導體產業」。

在張忠謀開創的「晶圓代工服務」模式下,臺灣半導體業做起全球生意。1993年的半導體產值更首次超越電腦產業,成為科技業龍頭。

這個黃金交叉點,更夯實半導體集群的密集度。

過去,個人電腦分布在臺北到新竹間的狹長地帶,但因半導體業技術層次更高、投入資本更大,產業必須不斷分工細化以降低風險,同時為維持生產效率,彼此愈來愈靠近,上中下遊業者幾乎都群聚竹科。

產業集群化好處:快、賺、良性競爭

產業集群化帶來三大好處,大大降低成本,將利潤做大,甚至比競爭者「快」。這種分工細膩、廠家靠近的臺灣模式,比日本從頭做到尾的一站模式,生產時間足足快一倍。

「就像你在臺北圓環吃這攤,同時去點隔壁攤小吃,然後一起結帳。這種圓環文化只有臺灣才有。」聯華電子榮譽副董事長宣明智曾微妙比喻。

第三個好處是良性競爭。竹科聚集的不只縱向合作夥伴,也有橫向競爭對手,大家面對同一波崛起的科技浪潮,彼此學習,提高警覺,也因為地理位置集中,信息傳遞快速,競爭效果倍數放大,對品質與創新造成強大推力。

但政府也意識到全球晶片生產高度集中竹科,這不到8平方公裡的地方風險過高,便於1996年啟動設置南部科學園區、2002年開發中部科學園區。臺積電、聯電等大廠,也開始分散生產基地到中南部,逐漸靠近以高雄為重鎮的日月光等封測廠集群。

據臺灣科技部竹科管理局發表的《竹科40》產業報告,「企業距離接近,以及人才高同質性,帶來技術與情報無疆界交流,這正是臺灣產業集群的重要特徵。」

積累40年的半導體集群能量,遭遇2020年千古一遇的全球疫情,現在是臺灣半導體產業最好的時機嗎?「對!對臺灣半導體是the best time(最好的時機)」,旺宏電子董事長吳敏求不假思索地回答,但他提醒,未來仍有重重挑戰,「現在很好,不表示以後很好」。

半導體業重要的創業家吳敏求,1989年創立旺宏電子時,就是從美國帶回20多個有半導體先進技術的創始夥伴,臺灣才有今天的「記憶體王國」。旺宏現有兩座大型晶圓製造廠,非揮發性記憶體ROM / NOR Flash產量全球第一。

歷經產業大風大浪的吳敏求,隨時保持高度危機感。他分析,半導體業趨勢受到新需求推動,車載電子、第三代半導體、5G應用等,仍有龐大的發展空間,「但我們也不能審慎樂觀,因國際競爭仍非常近」。

▲ 記憶體大廠旺宏電子創辦人吳敏求認同臺灣產業優勢,也對未來挑戰保持危機意識。

先進位程方面,韓國三星緊追在後,仍是臺積電可敬的對手,尤其三星有強大的價格優勢;成熟製程部分,有大陸供應鏈緊逼,大陸產業環境與發展路線與臺灣半導體業相似,不僅引進海歸人才、培植本地人才,還以補貼或法規協助等方式扶植產業集群,加上龐大內需市場,不容小覷。

「半導體產業有個原則是winners take all(贏者通吃),基本上是這樣,雖然每個環節都有幾家,但是第一家拿走大半。」吳敏求認為,臺廠應該專注研發,要往整合型系統靠攏,銷售整套的解決方案,以延續半導體集群能量。

國際半導體產業協會臺灣區總裁曹世綸表示,臺灣已是技術領先者,從市場、技術到國內的生態鏈,都處於歷史機遇,「但面臨的挑戰是要學習做大哥,也就是如何升級技術,並讓各國供應鏈不視為威脅,而當成夥伴。」

「服務業」精神待客,臺廠優勢難以取代

臺灣工研院產科國際所所長蘇孟宗樂觀以對,他從臺灣半導體集群的內涵觀察未來發展,認為臺灣科技製造業其實是「服務業」,臺廠一路走來,吸納美國製造業的創新及日本製造業的細膩,加上臺廠自我孕育而成、別人沒有的「服務精神」,形成特有的半導體聚落文化,既有彈性又有韌性。

「我們雖然沒有比較大的內需市場,也沒有比較大的終端品牌,但身為製造供應鏈的廠商,跟客戶長期累積的信任及合作默契,都是別人拿不走的優勢。」蘇孟宗表示。

40年來,臺灣已發展出半導體高品質的完整供應鏈,從第一線技術、設備、材料、資訊,到後援科學研究、教育體系支持,打造出「難以撼動」的競爭力。

哈佛商學院教授麥可·波特(Michael E. Porter)在《國家競爭優勢》書中,提及「產業聚落」(Business cluster)概念,意指在一個地理位置,聚集足夠資源達到突破臨界點後,就能奠定特定經濟活動的關鍵地位。美國電影業好萊塢、科技業矽谷如是,當然臺灣(地區)半導體產業也是。

這,將是臺灣半導體產業邁向未來的競爭優勢。兩岸同袍,這也是大陸發展半導體產業的參照系。

文章來源:《遠見雜誌》  

鳴謝:芯智訊-林子 

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