從全球晶圓代工龍頭——台灣積體電路製造公司(TSMC)於1987年成立、締造專業的半導體晶圓代工產業後,已經過了30多個年頭了,台灣至今仍然在擁有620億美元的晶圓代工市場稱霸全球。

根據市場研究公司IC Insights指出,台積電目前仍然是全球最大的晶圓代工廠,2017年的營收達到了322億美元,較排名第二的供應商格芯科技(Globalfoundries)更高5倍以上。去年,台積電佔全球晶圓代工市場近52%。

台灣還擁有全球第三大晶圓代工廠——聯華電子(United Microelectronics Corp.;UMC),以及排名全球第六的代工業者——力晶科技(Powerchip Technology Corp.)。2017年,台積電、聯電和力晶三大代工業者的合併代工營收約佔全球的62%。

「蓬勃發展」一詞並不足以形容台灣的晶圓代工產業盛況。作為全球前六大代工廠中的三家之發源地,台灣擁有著代工廠、供應鏈基礎設施以及——最重要的——優秀的人才庫等完整網路。雖然有些人擔心這麼龐大的代工產業都集中在一個經常出現地震的小島上,雖然還面對著來自其他地區(特別是中國大陸)業者的種種挑戰,台灣在晶圓代工產業的龍頭地位仍然屹立不搖。

TSMC Fab 14, Tainan

台積電在南科Fab 14的300mm超大晶圓廠
(來源:TSMC)

市調公司IHS Markit半導體製造資深總監Len Jelinek說:「現實情況是台積電和聯電以及記憶體業者(如力晶)和世界先進(Vanguard International Semiconductor Corp.)之間有著如此多家的代工廠,要取代台灣的龍頭地位並不容易。」

Len Jelinek
Len Jelinek

「從先進代工廠的角度來看,這一切都必須建立在現有的技術——技術平台基礎上,然後是研發(RD)的大量投入,以及擁有本地的優秀人才。從這個角度來看,台灣由於具備了人才庫和基礎設施等獨天獨厚的條件,因而展現了主導全球代工業務的能力。」

近年來,美國的Globalfoundries和南韓的三星電子(Samsung)都在積極挑戰台積電的技術領先地位,甚至大動作搶奪知名晶片客戶的代工訂單。但是,台積電的代工營收持續大幅領先Globalfoundries (去年約61億美元)和三星(去年為46億美元)。事實上,據Jelinek表示,台積電的龍頭地位以及在先進代工製程方面的人才庫,都是難以逾越的。

Jelinek說:「當你以絕對先進技術與優勢營運時,你所擁有的優秀人才對於開發下一代技術來說至關重要。」

多數產能位於多地震帶

如果要說台灣的晶圓代工業務可能遭受什麼衝擊,那就是全球大部份的代工產能都集中在一個讓許多觀察家都為之揑把冷汗的地方——尤其這還是一個處於多個活動斷層的多地震帶。

遺憾的是,台灣頻繁的地震活動經常上新聞。今年2月,花蓮附近沿海城市發生規模6.4強震,造成了17人死亡,至少280人受傷。兩年前,幾乎就在同一時間,台南也發生了規模6.4的強烈地震,造成117人死亡。

業界批評人士認為,台灣發生強烈地震可能嚴重擾亂全球半導體業務。台積電在全球擁有11座前端晶圓廠,其中就有8座位於台灣,包括四座先進的300mm「超大晶圓廠」(gigafab),其月產能在10萬片以上。其中兩座超大晶圓廠位於台北附近的新竹科學園區、還有一座位於南科,另一座則位於中科。

台積電代理發言人孫又文表示,台積電的300mm晶圓廠均可承受至少規模7.0的強震。她指出,台積電在台灣的多個地點營運,以及台灣的斷層線通常不到60英哩,因而降低了單次大地震可能衝擊多個地區產能的可能性。

此外,Jelinek說:「台積電建造的新廠都具有相對的抗震能力,因地震所遭受的傷害程度也能夠減至最輕微。當然,在地震衝擊時可能會導致處理中的晶圓遭受損失,但是大規模損壞的可能性並不大。」

不過,其他人仍提出了警告:台灣晶圓代工廠過度集中,可能導致潛在的災難。

2017 Pure Play Foundry Sales (來源:IC Insights)

Bill McClean
Bill McClean

IC Insights總裁Bill McClean認為,「這確實會有潛在的災難。強烈地震可能造成破壞並導致供應鏈中斷。」

McClean認為,台積電和其他代工廠擁有許多不同的客戶,因此,任何嚴重的破壞都會影響到許多公司和許多不同的元件——尤其是其中許多元件並沒有第二個供應來源。「大多數的系統供應商對於可能的情況都沒有應變計劃。」

競爭的代工供應商則積極地抓住了業界對於台灣代工廠集中的這種顧慮,迎合一些渴望取得第二供應源的公司。三星代工行銷資深總監Robert Stear說:「除了先進的技術IP和封裝解決方案,Samsung Foundry全面支援優先考慮供應鏈多樣化(包括位於不同製造地點的地理區,以降低風險)的全球無晶圓廠IC設計公司和整合元件製造商(IDM)等半導體公司。」

來自中國大陸的威脅

近年來,中國大陸的半導體代工業務正迅速發展,許多觀察人士並預計,在未來幾年內,中國大陸將在全球代工產業發揮越來越重要的作用。中國政府正積極投資,以扶植中國的半導體產業,並計劃在10年投入超過1,610億美元。

中國大陸培養了許多優秀的工程師,也積極地從台積電以及其他地區挖角經驗豐富的製程工程師。隨著數十家無晶圓廠IC設計公司湧現,中國代工市場預計將逐漸由本地的許多代工業者提供服務。

不過,台積電目前在中國大陸也擁有晶圓廠——位於上海的200mm晶圓廠,以及位於南京的300mm新廠。南京新廠首批16奈米(nm)晶圓日前已正式量產出貨。

但是,目前在中國進行的大多數代工廠採用的都是較落後的製程技術。即使是最先進和最成熟的中國代工公司——中芯國際(SMIC),仍然落後先進製程兩代之多。此外,美國的出口限制也不允許美國設備公司向中國出售先進的製造工具。

中國代工廠目前尚未對全球代工銷售產生重大影響。中芯國際成立於2000年,在全球代工銷售業務方面排名第五,2017年營收約31億美元。根據IC Insights的資料,除了中芯,中國大陸目前只有華虹集團(Huahong Group)擠進全球前八大代工排行榜——去年營收約為14億美元。

Jelinek預計中國大陸的代工產業將持續擴展,但在可預見的未來,他並不確定哪一家中國公司有能力挑戰更先進的製程技術。「開發次14奈米(sub-14nm)技術需要龐大的資金。中國公司不一定有能力進行這樣巨大的投資。」

更重要的是,他說,除了華為的子公司——海思(HiSilicon)等幾家中國無晶圓廠晶片公司之外,中國晶片供應商並不一定需要先進製程技術的產能。「絕大多數採用先進製程量產的產品都是蘋果(Apple)、高通(Qualcomm)、輝達(Nvidia)和賽靈思(Xilinx)等公司。這些公司更喜歡採用台積電的先進製程進行開發和設計。」

Jelinek並補充說,就算這些中國供應商突然有能力提供先進製程,長期與台積電、三星或Globalfoundries合作的任何晶片商也不太可能被說服轉換至中國的代工廠。他解釋說,「從絕對先進製程技術來看,那些公司都處於極度的產品上市壓力下…無論如何都無法承受任何的失誤。因此,誰才經得起考驗?就只有台積電了。」

他補充說,或許有朝一日,中芯和其他中國代工廠可能以較先進製程,取得一些小型公司的訂單——這些小型公司所需要的產量可能不足以支付在台積電或其他代工廠進行製造。

Jelinek說:「永遠不要說不可能,但必須是在天時地利人和的完美搭配下,才能讓他們在台積電、Globalfoundries或三星之外作選擇。」

McClean說,從長遠來看,如果中國想要從台積電搶下更大的全球代工市佔率,最佳機會就在摩爾定律(Moore’s Law)放緩以及半導體產業導入新材料之際——這可能是台積電目前較不具優勢之處。

因此,他認為,「中國可能對台灣的代工產業構成長期的威脅。特別是,如果除了矽之外的新材料開始發揮作用。長遠來看,任何事都可能發生。」

編譯:Susan Hong

(參考原文:Taiwan Shows No Sign of Releasing Stranglehold on Chip Foundry Industry,by Dylan McGrath)