目前業(yè)界預估建造一座18寸晶圓廠所需經(jīng)費約110億美元,將近12寸晶圓廠(約30億美元)建置成本的三到四倍,再加上背后制程、材料與設備等研發(fā)資源的投入,將是非常龐大的金額,單一公司甚至單一國家的投入,都可能顯得有點吃力;因此,相關業(yè)者已將成立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟視為可行的發(fā)展選項之一。
例如,臺積電、英特爾(Intel)、IBM、格羅方德(GLOBALFOUNDRIES)與三星(Samsung)已于2012年在美國紐約共同成立18寸晶圓制造聯(lián)盟--G450C(Global 450mm Consortium)。其目的在于制定18寸晶圓規(guī)格、生產(chǎn)設備與制程技術研發(fā),未來更先進的量產(chǎn)制程與材料研究等工作都會在此聯(lián)盟繼續(xù)下去。
然而,當前國際上其他相似的18寸晶圓研究機構,如比利時微電子研究中心(IMEC)等,研究規(guī)模均無法與G450C相比,恐將導致未來半導體發(fā)展藍圖受制于美國,其他國家將缺乏抗衡的力量。也因此,除美國以外,其他各國政府與相關半導體業(yè)者已開始研擬合作,期在18寸晶圓取得一席之地。
一加一大于二臺/歐攜手為最佳組合
2012年臺灣晶圓代工產(chǎn)業(yè)在全球市場的占有率為62%;而在45奈米(nm)以下的先進制程市占也高達47%,雙雙位居全球第一;未來在國內(nèi)大廠不斷的擴增產(chǎn)能與先進制程的研發(fā)投入下,相信更可拉大與對手之間的差距。
不過,一旦下世代18寸晶圓制程技術專利與生產(chǎn)設備皆掌握于國外業(yè)者手上,勢將增加臺商未來發(fā)展的不確定因素;因此,國內(nèi)相關機構務須提前思考因應對策,并爭取將全球第二座18寸研發(fā)中心設于臺灣,方能提升國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)的競爭力,并持續(xù)掌握產(chǎn)業(yè)主導權。
就目前市場情勢來看,歐洲半導體廠將是臺廠最佳合作夥伴選項,主因系雙方各有所長,將帶來技術與產(chǎn)能互補效益。如表1顯示全球排名前二十五名的半導體公司,臺灣與歐洲各有三間公司名列其中,前者分別是兩家晶圓代工廠臺積電、聯(lián)電,以及一家IC設計商聯(lián)發(fā)科;后者則皆為整合元件制造商(IDM),包括意法半導體(ST)、英飛凌(Infineon)與恩智浦(NXP)。從中可發(fā)現(xiàn)臺灣產(chǎn)業(yè)垂直分工較精細,歐洲半導體發(fā)展則偏向上下游整合模式。
如今先進制程開發(fā)成本居高不下,且維持晶圓廠正常營運所需費用不菲,IDM廠已漸漸走向輕晶圓廠(Fab-Lite)甚至無晶圓廠(Fabless)模式,正好需要臺灣晶圓代工產(chǎn)能的支援。以近期臺灣、歐洲主要半導體廠資本支出趨勢(圖1)來看,歐洲業(yè)者的投資已遠不如臺灣,未來其半導體產(chǎn)業(yè)應用與制造分工走向?qū)⒏泳?,如歐洲半導體業(yè)者產(chǎn)品已集中于車用電子、消費性電子及微機電系統(tǒng)(MEMS)等應用,市占率也都登上全球廠商排名前五名以內(nèi)。
圖1 臺灣與歐洲各大半導體公司資本支出趨勢
值得一提的是,2010年英特爾買下英飛凌旗下行動無線部門;2009年由愛立信(Ericsson)與意法半導體共同成立的ST-Ericsson,主要產(chǎn)品均為無線傳輸平臺相關晶片開發(fā),但后者因不堪長期虧損,已于2013年宣布解散,間接宣告歐洲半導體大廠全面退出無線通訊領域晶片的開發(fā)與販售。相較之下,臺灣在此一領域則有充足的設計能量。
綜觀上述發(fā)展,臺灣與歐洲半導體公司的屬性與產(chǎn)品分布完全不同,臺灣的主戰(zhàn)場是在晶圓代工,而歐洲則是車用或消費性電子產(chǎn)品,此一不同走向即可望發(fā)揮一加一大于二的效果。
產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢大不同臺/歐合作綜效明顯
至于臺灣和歐洲在半導體設備、材料與整體供應鏈方面的比較,2011年全球前十大半導體設備商市占總和占總體64.8%,歐洲半導體設備商有兩間進入前十名,分別是第一的艾司摩爾(ASML)與第八的ASM,市占約17.9%;臺灣在設備與材料制造方面,市占率則低于4%,遠遠落后于歐洲規(guī)模。但是,歐洲廠商著重布局先進制程設備、材料研發(fā)與制造,在晶圓制造相對較少;相較之下,臺灣則強攻晶圓制造,兩者發(fā)展方向也截然不同。
圖2為歐洲與臺灣潛在18寸晶圓半導體制造產(chǎn)業(yè)鏈示意圖,歐洲在制程設備、自動化設備與材料供應商的分布相當完整,例如AMSL提供微影設備、Siltronic攻晶圓生產(chǎn)、NOVA則負責晶圓量測設備、ASYST部署自動化設備與Adixen開發(fā)真空幫浦等;在晶圓制造方面則僅有一間英特爾位于愛爾蘭的工廠。
圖2 歐洲與臺灣半導體產(chǎn)業(yè)鏈分布
相對于歐洲,臺灣半導體設備商只有漢微科可提供電子束量測(HMI)設備、漢辰布局離子布植(AIBT),以及家登的晶圓、光罩傳送盒,規(guī)模與歐洲相關設備廠相去甚遠。
圖3則為全球在研發(fā)支出能量上的比較,縱軸為每百萬人中科學家與工程師的人數(shù),橫軸是國家研發(fā)支出占國民平均生產(chǎn)毛額(GDP)的比例,圓的大小代表絕對金額;縱軸、橫軸數(shù)值與球的大小代表各個國家的研發(fā)能量。
圖3 全球研發(fā)支出能量比較
目前全球研發(fā)能量前兩名分別是美國與中國大陸,但臺灣不論在研發(fā)支出占GDP比例或國內(nèi)研發(fā)人才比例,甚至在研發(fā)的絕對金額上,表現(xiàn)也都不俗;相較于德國、法國、荷蘭與英國等歐洲主要研發(fā)大國,雖然在研發(fā)的絕對金額上高于臺灣,但在研發(fā)人才比重上則略低。
歐洲過去在半導體產(chǎn)業(yè)上的發(fā)展,不論在先進制程、設備、材料與晶圓制造的發(fā)展上,都擁有良好的歷史與傳統(tǒng),但隨著整個全球政治經(jīng)濟局勢轉變,晶圓制造與先進制程開發(fā)也因成本與產(chǎn)業(yè)鏈等因素,逐漸轉往亞洲國家或美國地區(qū),所幸主要設備與材料方面的研究仍舊留在歐洲。
從半導體制造、產(chǎn)業(yè)鏈、臺灣與歐洲的教育與研發(fā)支出方面,剖析臺灣與歐盟的優(yōu)勢與劣勢,其中有很多是互補的,臺灣的優(yōu)勢為歐洲的劣勢,如表2整理臺灣與歐洲在半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的SWOT分析。其中多處可看出臺灣與歐洲能相輔相成,例如在生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)鏈的完整性與快速量產(chǎn)的能力皆是臺商優(yōu)勢;相對的,歐洲在基礎研究的能力、半導體所需生產(chǎn)設備與材料的開發(fā)能力,卻是臺灣最欠缺的部分。 [!--empirenews.page--]
另外,臺灣與歐洲所面對的產(chǎn)業(yè)威脅其實是相似的,如G450C未來對半導體產(chǎn)業(yè)的主導權,以及在18寸晶圓的研發(fā)與建置經(jīng)費相當昂貴等;但在機會部分,除IMEC(歐洲)與臺積電(臺灣)皆已著手建造18寸晶圓廠外,其他部分互補的地方其實很多。
臺/歐合作第一步設共同研發(fā)中心
據(jù)研調(diào)機構ICKnowledge預估,18寸晶圓將會是半導體發(fā)展的最后一個晶圓尺寸,但未來半導體產(chǎn)業(yè)的成長已不如過去強勁,例如8寸制程轉往12寸時,半導體成長約有17%成長率,但預估12寸轉往18寸時將僅約4?6%成長(圖4),成長不如以往,再加上高昂的先期研發(fā)投資,諸多半導體設備商的興趣較不如過去熱烈。
圖4 過去與未來半導體營收趨勢圖
也因此,未來發(fā)展須走向合作,且不只在公司層級,更要推向國與國之間的合作,如此成功的機會才能提高;過去歐洲雖然在半導體產(chǎn)業(yè)稱霸,目前逐漸被亞洲國家所取代,這次18寸晶圓制造的發(fā)展對臺灣與歐洲不論在經(jīng)濟或產(chǎn)業(yè)上的成長,的確會是一個很好的切入機會。
未來臺灣與歐洲彼此在18寸晶圓制造與研發(fā)上要如何合作呢,目前雙方已有初步方向。首先,臺灣、歐洲須共同設立半導體研發(fā)中心,分擔研發(fā)、建廠費用與風險,并與現(xiàn)有的G450C存在既合作既競爭的關系,降低G450C的控制與威脅。
其次,臺灣為全球晶圓代工產(chǎn)能供應最大的國家,可藉由建造18寸晶圓廠,優(yōu)先與歐洲共享產(chǎn)能,降低歐洲各大半導體公司蓋廠所需之資本支出,并提高量產(chǎn)能力,互利互惠。臺灣對半導體設備材料需求也是全球最大的區(qū)域之一,歐洲各大設備材料商可在臺灣設置生產(chǎn)或是組裝工廠,甚至是研發(fā)中心,利用臺灣得天獨厚的地理位置,增加基礎研發(fā)與生產(chǎn)應用之間的時效性。
另外,歐洲在MEMS、微控制器(MCU)、汽車電子設計與制造上有獨到之處,臺灣在邏輯先進制程,與3C所需的處理器設計生產(chǎn),則在全球具有舉足輕重的角色,亦可藉由雙方合作研發(fā),激蕩出新的創(chuàng)意。
事實上,歐洲業(yè)者亦能挑選其他國家做為合作夥伴,包括南韓、日本或新加坡等,但是,不論在科技能力、人力資源、合作忠誠度與互補性的考量上,仍以臺灣最為適合。
現(xiàn)階段,臺灣與歐洲半導體業(yè)合作已有一些成功案例,如表3整理,微影設備大廠ASML在臺設立研發(fā)中心,原子層沉積設備供應商愛思強(Aixtron)在臺設立研發(fā)實驗室等,相信未來彼此對進一步合作并不陌生,相關合作案也將如雨后春筍般愈來愈多。
防堵韓國超前臺/歐合作迫在眉睫
由于建造18寸晶圓廠要價不菲,再加上制程、設備與材料等研發(fā)經(jīng)費都是沉重負擔,因此,臺灣與歐洲未來走向策略聯(lián)盟將是不錯的選擇,可與G450C維持既合作又競爭的微妙關系。
無庸置疑,臺灣擁有全球62%的晶圓代工市占率,晶圓廠密度全球最高,再加上位處亞洲中心,絕對有能力及優(yōu)勢吸引歐洲設備業(yè)者青睞,攜手打造全球第二座18寸晶圓制造研發(fā)中心。目前臺積電已規(guī)畫在2016年試產(chǎn)18寸晶圓,并將于2018年導入量產(chǎn),距今只剩3年時間;而臺灣主要競爭者南韓則虎視眈眈,希望主導未來產(chǎn)業(yè)走向;因此,成立臺、歐聯(lián)盟已迫在眉睫,兩國須通力配合,才有機會在下一個半導體世代站穩(wěn)腳步。
(本文作者為工研院IEK研究員)