半導體供應鏈的韌性與挑戰

前言

半導體是現代數位經濟的基石，廣泛應用於電子產品、汽車、醫療設備與國防系統等多元領域。然而，半導體供應鏈正面臨地理集中化的高風險。過去數十年，全球半導體製造的重心逐漸從美國和歐洲轉向東亞，尤其集中在台灣和南韓。這種集中化模式使得供應鏈對地緣政治衝突、傳染病和其他區域性危機的抵禦能力顯得脆弱。為解決這一問題，各國政府紛紛推出政策，提升半導體供應鏈的韌性。

美國於2022年通過《CHIPS法案》(CHIPS Act)，撥款390億美元促進本土晶片製造與技術發展。歐盟則推出《歐洲晶片法案》(European Chips Act)，目標到2030年將歐洲在全球半導體市場的市佔率提高至20%。此外，美國半導體產業協會(SIA)與波士頓諮詢公司(BCG)於2024年共同發布報告《具韌性的半導體供應鏈正興起》(Emerging Resilience in the Semiconductor Supply Chain)，分析全球供應鏈的現況與未來發展趨勢，並提供建議以增強供應鏈穩定性。

全球供應鏈的區域分工與挑戰

全球半導體供應鏈展現高度區域專業化特徵，各地在產業鏈的不同環節均具備獨特優勢。美國在IC設計和矽智財(Core IP)領域處於領先地位；歐洲和日本則在半導體設備製造上占據主導地位；台灣與南韓主導全球先進製程與封裝技術。然而，這種高度分工的模式在提升生產效率與創新能力的同時，也使供應鏈變得更加脆弱，容易受到外部衝擊影響。

1. IC設計與矽智財

美國在IC設計領域占據全球約51%的市場份額，並在電子設計自動化(Electronic Design Automation, EDA)工具和矽智財領域持續領先。然而，中國和印度正在迅速崛起。中國政府透過「國家積體電路產業投資基金」大力扶持本土IC設計企業，目前已有超過3,000家相關公司，並且以雙位數的年增率快速成長。印度則因人工智慧(AI)晶片需求的激增，成為全球IC設計工程師的重要聚集地，目前約20%的IC設計工程師集中於印度，使其成為僅次於美國和中國的IC設計人才重鎮。

儘管如此，中國IC設計仍以消費性電子和工業控制系統為主，對於CPU、GPU及現場可程式化邏輯閘陣列(FPGA)等高階產品的競爭力仍不足。然而，近期小米等企業已積極投入相關技術的開發，並獲得中國政府的支持，預期未來中國將在IC設計與EDA工具領域更具競爭力。

2. 晶片製造與先進製程

晶片製造是半導體產業鏈中的核心環節，其資本需求極為龐大。晶片廠的建設與運營需耗費數年，並且需要高額投資，成為全球產業界的焦點。台灣與南韓在先進製程方面長期居於領導地位，台積電與三星掌控了全球10奈米以下製程的絕大部分產能。然而，其他地區也在積極追趕，例如美國自2020年起宣布了超過80項半導體製造專案，預計將創造5萬個工作機會。

根據預測，2024年至2032年間，全球晶圓製造的民間投資將達到約2.3兆美元，遠高於過去十年的7200億美元。美國的先進製程產能預計將從目前的不足5%提升至2032年的30%。同時，歐洲與日本的先進製程產能也將增至全球總量的12%。未來，先進製程的定義可能會縮減至3奈米以下技術，並成為高端市場競爭的主戰場。

3. 半導體設備與工具

半導體設備市場高度集中，市場規模約為1100億美元。其中，曝光機技術由歐洲ASML壟斷，沉積技術與清洗設備則由美國與日本企業掌控，例如LAM Research和KLA。面對美國、日本與荷蘭的出口限制，中國正積極推動國產設備的研發，已有數家廠商在沉積技術領域接近量產，上海微電子(SMEE)亦在開發先進曝光機。

4. 材料供應鏈的挑戰

全球半導體材料市場規模為640億美元，其中矽晶圓與光阻劑為關鍵材料。供應商主要分布於美國、日本和歐盟，隨晶圓廠產能持續擴大，材料供應鏈的韌性問題逐漸浮現。特別是稀土和鎵等關鍵材料，仍主要來自中國，增加了供應風險。

5. 組裝、測試與封裝（ATP）

ATP產能目前集中於中國與台灣，占全球總量約60%。由於成本等原因，新建ATP設施仍多集中於此兩地。然而，東南亞與拉丁美洲的市場地位正在崛起，例如越南和馬來西亞吸引了大量投資，預計2032年新興市場ATP產能將從2022年的20%增至27%。

圖、半導體供應鏈韌性趨勢

未來展望：韌性與創新並重

面對供應鏈挑戰，各國正在採取多元策略，重點包括政策支持、人才培養與國際合作。

1. 提升供應鏈韌性

穩定的政策與長期策略至關重要。美國需加速執行《CHIPS法案》，並擴大稅收激勵至設計領域。同時，企業與政府應專注於長期穩定，而非短期市場波動。

2. 避免供需失衡

雖然預計未來十年全球晶圓廠投資將超過2兆美元，但部分成熟製程可能出現產能過剩，導致價格大幅下跌。此問題需透過精準的市場規劃與投資調控加以解決。

3. 擴展新興市場角色

新興市場，如越南和印度，為解決ATP產能不足提供了機會。這些地區需進一步改善基礎設施並培育專業人才，才能持續吸引全球投資。

4. 聚焦人才與移民

人才短缺是未來最大的挑戰之一。美國需加強職業教育與培訓，並透過移民政策吸引國際高階人才。與此同時，德國簡化技術簽證的模式也為其他國家提供了借鑒。

5. 國際合作與貿易開放

半導體產業的發展受地緣政治影響。美國需避免與中國完全脫鉤，因中國仍是半導體產品的主要市場來源。同時，美國應積極推動多邊貿易協定，以促進供應鏈穩定。

結論

半導體供應鏈高度複雜且全球化，其未來發展受多重挑戰影響，包括地緣政治緊張、監管環境變化、人才短缺與成本上升。為確保產業的長期穩定，各國政府與企業需在以下方面持續努力：

• 投資人才培育，包括研發人員與生產技術工人；
• 穩定政策支持，避免市場波動對供應鏈的干擾；
• 幫助新興市場發展，促進基礎設施與產能建設；
• 推動國際合作，降低地緣政治帶來的供應鏈不確定性。

資料來源

OUTLOOK 科技發展觀測平台