2024臺灣半導體(IC產業)市場分析及未來趨勢預測

2023半導體(IC產業)產值為4兆3428億元，雖然較2022成長-10%，但占台灣GDP的兩成(18%)，與2022年占比13%更是成長不小。其中台積電2023營收2兆1617億，更是佔了產業產值的一半、台灣GDP的一成，可見半導體市場對於台灣影響巨大。

而隨著近年AI熱潮，台股相關企業股價也不斷攀升，而半導體與這波潮流有何關聯呢?

摘要

• 各大機構預測2024年全球半導體收入將成長16~20%
• 預期2024整年台灣IC產業產值達4.17兆元、年增13.6％
• 台灣晶圓代工預期產值達2.4兆元、年增15％；記憶體估年增達20％；IC設計與IC封測保守預估產值將分別年增10％、13％
• 至2025年台灣仍將掌握全球44%的晶圓代工產能，甚至擁全球58%先進製程產能
• 短期內產能、供給增長幅度有限，待3-4年後才有望迎來產能高峰
• 未來幾年為半導體與AI產業發展最為快速的幾年，預期各大企業股價、獲利將會大幅成長
• 生成式AI在消費性電子產品、企業中運用仍未相當成熟，過程中可能出現的各式阻礙會是最大的投資風險。

前言

那首先，半導體到底是什麼?

半導體(semiconductor)是一種材料的總稱，其電導率處於導體與絕緣體間的物質，是資訊處理和電子元件的核心材料。最常見的半導體材料是矽（Si），透過摻雜不同的元素可以改變半導體的導電性。而具備能自由切換導電與否性質的半導體，使得多數現代電子產品可以利用半導體的電導率變化來處理資訊、執行邏輯運算等。

而目前半導體發展來到第三代，其簡介如下圖：

半導體比較

此外第四代半導體也正如火如荼的發展中，包括氧化鎵( Ga2O3 )、氮化鋁(AlN)、鑽石等。其中，氧化鎵是國際普遍被關注並認可已開啟產業化的第四代半導體材料，-而日本在這方面的研究和應用方面處於領先地位。

產業介紹

半導體產業鏈主要可分為上游(IC設計)、中游(製作設備、IC製造、原物料等)以及下游(IC封裝、測試)。詳細的介紹可以參考下文與圖片。

半導體產業鏈

上游

正如大多產品皆需要設計才能生產，半導體上游主要工作便是設計。

上游IC(積體電路Integrated Circuit)設計，便是規劃晶片需要具備的功能，以及這些功能要如何分佈在晶片上，透過「硬體描述語言」（HDL，Hardware Description Language）把晶片功能描寫成程式碼，接著由「電子設計自動化」（EDA，Electronic Design Automation）工具，讓電腦把程式碼轉換成電路圖。

IC設計過程相當複雜，對晶片功能和技術製程的要求差異很大，因此單一IC設計公司常常面臨較大的負擔，故也有公司專營IP設計(矽智財Semiconductor intellectual property core)，提供具備特定功能且可重用的晶片設計模組。而IC設計公司便可以透過購買IP來增加設計效率。

「若用蓋房子來理解，IC就像是建築設計師，與地主溝通房子該怎麼蓋、裡面該怎麼裝潢。而IP就像是提供一部份制式化的設計，如系統化的櫥櫃、統一設計的房間等。IP提供的服務可以幫助IC在設計上更加方便、快速。最後IC設計好的藍圖便可交由中游去實際建造、製作。」

而IC設計的晶片根據功能可分為四大類：

• 記憶體 IC：用於儲存資料
• 微元件 IC：具有特殊資料處理功能的元件。
• 邏輯 IC：進行邏輯運算
• 類比 IC：用於處理類比訊號

目前台灣主要半導體上游廠商如下圖

台灣半導體上游

故上游廠商主要的需求、收入來源包括：

• IC設計費用
• 販售IP矽智財
• 其他-統包(代客戶與代工廠處理生產事宜)

中游

在IC設計完成取得電路圖後，接著便進到實際製作的部分

在中游涉及將電路圖轉移到半導體晶圓上，故包括的企業有生產半導體製作設備的公司、原物料供應商、晶圓代工廠等。

而半導體實際製作可以分為6個階段，如下圖

半導體製程

所以晶圓代工廠想生產半導體要先取得製作設備與IC設計圖，如果自身不生產晶圓，則需要向晶圓廠購買晶圓。

而目前台灣半導體中游主要企業如下

半導體中游

「若用蓋房子來理解，中游就像是建商和工人，從建築設計師手中取得藍圖後，購入所需工具、原物料來按照藍圖蓋出客戶需要、要求的房子」

下游

最後在下游部分，主要工作是封裝與測試。經過層層關卡後，製作好的晶圓會送到下游進行處理。包括將晶圓切割成晶粒，並經過詳細的測試，然後封裝成晶片交予客戶。

而台灣半導體下游主要企業如下

半導體下游

「下游廠商就像是房屋檢驗師、清潔工，確保最後房屋以完美的狀態交到買家手上」

產業近況

IC產業近期數據

如上圖所示，台灣IC產業有逐年成長的趨勢，隨著2023年底庫存逐漸去化，IC產業繼續成長，台灣半導體協會預期2024台灣IC產業會有17.7%的成長。而根據資策會產業情報研究所（MIC）公布的台灣半導體產業預測，預期2024年台灣半導體產值達4.17兆元、年增13.6％。其中晶圓代工業受惠先進製程帶動，預期產值達2.4兆元、年增15％；去年第四季接近供需平衡的記憶體，今年預期有較大成長動能、估年增達20％；IC設計與IC封測則因終端需求尚不明朗，保守預估今年產值將分別年增10％、13％。

而下半年為IC產業傳統旺季，隨著淡季結束、AI潮流持續，IC產業2024下半有望大幅成長。

近五年費城半導體指數

近五年台灣半導體指數

從指數來看，脫離疫情影響後半導體產業持續成長至今年初創新高，隨著生成式AI、電動車發展需求增加，半導體近期至未來仍具一定的成長性。而目前臺灣晶圓製造與封測業全球市占率第一，全球尖端晶片製造更有92% 的產能集中在臺灣，故上兩指數走勢幾乎一致。近日指數的下跌主要受到川普對於台灣半導體產業的不利發言，但市場需求仍在、且目前台灣IC產業仍具相當高的競爭力，短期內市場其餘競爭者較難撼動台灣企業。

預測

供給預測

l   IC設計

首先在IC設計部分，供給主要由需求帶動——5G無線網路、車用半導體、高速傳輸與儲存需求等。隨著新產品和技術的開發，IC設計變得更加重要，然而根據經濟部工業局的研究，高達70%受調業者表示IC設計人才不易尋得，主因包括「在職人員易挖角」、「人才供給數量不足」及「新興職務需求」。其中，需求最大的三個關鍵職務為韌體工程師、數位 IC 及類比 IC 工程師。儘管IC設計產業獲利有所下修，但所需人才仍然供不應求，有待人才流入補充產業需求缺口。顯示IC設計企業有意增加產能、拓展供給，然而在勞動市場供給不足的情況下顯著的供給增長較難實現。

IC設計產業專業人才需求之量化推估表

l   晶片與科學法

為應對疫情期間全球半導體短缺，以及制衡中國，美國總統拜登2022年8月9日簽署了這項晶片法案。旨在提供390億美元的稅收優惠和其他獎勵措施，以鼓勵企業在美國建立新的晶片製造廠。

目前已提供主要的晶圓代工廠GlobalFoundrie(15億美元)、英特爾(85億美元)、台積電(66億美元)、三星(64億美元)、美光(61億美元)、Microchip Technology(1.62億美元)和BAE Systems(3500萬美元)。美國政府表示，這些投資將有助於美國預計在2030年生產出全球約20%的邏輯晶片，並促進美國國內半導體製造業的整體發展。

但晶圓廠的總體結構可能需要長達兩年才能建成，且安裝設備、驗證設備的資格、運行一些測試晶圓，還需要大約六到九個月的時間。即使工廠準備好生產晶片，從開始到完成一批半導體可能需要兩到三個月的時間。因此，短期內美國半導體供給增長有限，實際大幅增加產能可能需要2-4年的時間。

l   資本支出成長

脫離2023的負成長後，今年各大企業資本支出逐漸回升，為了拓展產能和因應市場需求，各企業將資本投入研究新技術或建設新廠房。而資策會產業情報研究所（MIC）更預估2025年全球半導體廠資本支出將提升至1,826億美元、年成長13%，創十年新高，其中記憶體廠投資重點將在HBM、DDR5等先進製程節點產能。

l   中國半導體政策

隨著中國政府大力扶植IC產業，其推出無上限補貼政策，甚至使中芯國際的資本支出甚至高於營收。中國政府為突破美國禁令，力圖先做大成熟製程、再發展先進製程。根據Trendforce統計，目前中國晶圓廠已有44座完工，22座在建，以及10座計畫中，預計2024年底將建成32座大型晶圓廠。隨著新廠房的建設完成，成熟製程的競爭將更加激烈，未來幾年有望出現供過於求的現象，非高階晶片的價格可能下降。

全球晶圓代工產能分配預估

l   台廠動作

雖面對國際激烈競爭，台灣仍握有半導體關鍵技術，尤其在先進製程方面2023年台灣產能占比68%(第二名美國12%)，而EUV世代（如7nm及更先進的製程）台灣比重高達八成，遠超其他國家，故短期內在國際上台灣較無競爭對手。台灣企業也將重點放在拓廠和研發新技術，比如產業的領頭羊台積電，資本支出由300億美元增至320，預期2025實現2奈米製程量產、N2P及A16製成2026下半年量產，同時也繼續海外擴廠計畫(美國、日本、歐洲)。

此外台積電也致力於增加CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）先進封裝的產能，預期2024、2025CoWoS產能倍增，2026年供需達到平衡。而台積電位於中科的先進封裝測試5廠在2023年興建，預計2025年量產CoWoS；位於苗栗竹南的先進封測6廠，2023年6月上旬啟用，整合SoIC、InFO、CoWoS及先進測試等。

全球前十大晶圓代工業者新廠分佈(來源：TrendForce)

而在下游IC封測廠方面，基本跟著晶圓代工廠走，然而終端需求尚不明朗，較難預測。但半導體非單一企業，而是連鎖的產業鏈，故能預期隨著各大企業海外擴廠，封測廠們也會採取相似的策略；而隨著需求的改變，封測廠也正致力於研究新技術，為客戶提供先進封裝方案。

小結

雖各大廠積極設廠增加產能，但建設並非一朝一夕就能完成，半導體聚落並非快速成型，還需仰賴供應鏈的完整性。目前台灣擁其人才、地域便利性及產業聚落優勢，也因此台廠仍傾向將研發、擴產重心留於台灣，從現有企業策略來看，至2025年台灣仍將掌握全球44%的晶圓代工產能，甚至擁全球58%先進製程產能。

故短期內產能、供給增長幅度有限，待3-4年後才有望迎來產能高峰，達到供需平衡。至此之前，預期晶片供給仍不充足。總結而言，資策會MIC和SEMI皆預估2024年全球半導體產能成長約6%；SEMI也預期台灣將維持全球第二大半導體產能排名，2024產能年增率為4.2%。

需求預測

半導體供需預測

l   生成式AI

帶動需求最大宗的是生成式AI用的半導體，美國調查公司高德納（Gartner）預測，2026年全球80%的企業將在業務中使用生成式AI，與2023年的不到5%相比急劇增加。而生成式AI需要大量計算資源來訓練模型和進行推理，故預期伺服器、圖形處理器（GPU）、應用專用集成電路（ASIC）、人工智慧專用晶片、記憶體等皆會大幅增加。值得一提，為追求高效運算以及在終端實際運用，記憶體大廠重點投資HBM、DDR5。

l   消費性電子產品

隨著下半年各大廠推出新產品，不少搭配AI功能的電子產品將要問世。而微軟也將於2025年10月停止支援更新 Windows 10，但截至年初的統計，目前Windows 10仍有接近七成的市佔率。故在正反兩面影響下，預期2024年底至2025中會出現大量換機潮，進而帶動PC處理器、記憶體、AI手機應用晶片。

此外WiFi也將迎來大變革，商務機種將迎來WiFi7規格提升，提高消費者換機的誘因。WiFi 7不僅吞吐量較上一代提升480%，支援最大頻道寬度為320MHz，大概是上一代的一倍，部分數據更是大勝 WiFi 6/6E 5倍，也大幅超過5G傳輸速率。

l   車用半導體

淨零碳排是全球努力的目標，各國對於電動車產業也更加注重，加上自動駕駛的進步，車用半導體需求逐年成長。根據IDC(國際數據資訊) 的預測，隨著高級駕駛輔助系統（ADAS）、電動車（EV）以及車聯網（IoV）的普及，對高性能運算晶片(HPC)、影像處理器(IPUs)、雷達晶片及雷射雷達感測器等半導體的需求正日益增加。

小結

目前半導體需求由AI牽動，因此可說生成式AI的研發與在終端上實際的應用會很大程度牽動IC產業的景氣。而目前各大機構也相當看好AI帶動的需求，如國際資料公司IDC預測2024年全球半導體收入將成長20.2%至6,330億美元；美國半導體產業協會SIA預計2024年全球半導體銷售額將增長16.0%至6,112億美元，2025年預計將達到6,874億美元；Market.us 預測全球半導體市場規模在2024年將來到 6731 億美元、2023年至2032年銷售額複合年增長率將達到 8.8%，到2032年半導體需求將成長預計估值將達到13,077億美元。

而在台灣部分，我國半導體製造能力優於其他國家，且AI伺服器有8、9成在台生產，這些優勢使台灣半導體產業居於全球關鍵地位，預期會是這波機會的最大受益者。根據TSIA的預估，2024年台灣半導體業產值亦將來到台幣5.01兆元的史上新高紀錄，年增率更將由2023年的-10.2%轉為2024年15.4%的水準。

獲利分析

結合上面供需預測，本文認為

• 短期內(1-2年)

受限於產能與技術，半導體仍偏向供不應求，供應商議價能力強，自然能有較高的價格與利潤。如在先進製程方面目前台積電一家獨大，有能力提高晶圓價格，並轉嫁海外代工廠與關稅等成本給買方。且NVIDIA也表示台積電的服務價格過低，其供應鏈合作夥伴應反映其價值，預計NVIDIA會接受晶圓和CoWoS的提價。Morgan Stanley也預估台積電 2023-2026 年的每股收益年均增長率為 26%，三年風險回報平衡具吸引力。

• 中期(3-5年)

隨著各大企業新廠房陸續建成，半導體供給逐步跟上需求，晶圓價格逐漸下降，終端商品價格也將反映成本，預期消費者將有較多選擇。隨著競爭愈加激烈，企業獲利和成長趨緩，各大廠誰擁有更加彈性的產能調度、新進的製程與封裝技術，會是能否持續佔有一席之地的關鍵。

• 長期(5-10年)

半導體市場步入成熟，供需平衡甚至供過於求。除握有先進製程、關鍵技術的企業，成熟產品將陷入價格戰。而若無新的需求、技術持續推動市場，半導體產業可能成長停滯進入下降周期。

l   隱憂

生成式AI的確是相當實用的科技，但能否繼續突破，以及在終端的實際安裝、應用會是值得關注的議題。實用度、散熱、電量持久度等問題也需要在實際投入消費性電子產品時克服，如近期的AI Pin產品所面臨的挑戰。

此外，地緣政治等因素也須關注，如年底的美國總統大選，川普對於電動車產業不支持，且基於過往政見，若成功當選後，對於中國和台灣半導體產業可能推出更多限制。

總結

綜合上述資料，短期內半導體產業相當具有潛力，預期三年內都會是不錯的投資標的。樂觀預期AI技術不斷創新，在終端產品的實際運用上相當順利，成為新的藍海市場。而台灣IC產業受益於AI潮流，佔據大多市場，獲利與股價皆能大幅成長。悲觀預期AI運用發展上較緩慢、受阻，若年底川普當選如預期般實施原先對電動車、國外半導體產業政見，台灣半導體接單量不如預期，獲利、股價下修。

總結來說，未來幾年會是半導體與AI產業發展最為快速的幾年，預期各大企業股價、獲利將會大幅成長。但由於生成式AI在消費性電子產品、企業中運用仍未相當成熟，過程中可能出現的各式阻礙會是最大的投資風險。