IC供應鏈重整 技術(shù)生態(tài)兩極化趨勢確立

 2020年，國際政經(jīng)情勢詭譎多變，加上美中科技大戰越發(fā)不可收拾，直接也影響了IC設計產(chǎn)業(yè)的全球發(fā)展狀況。中國臺灣擁有完整的半導體產(chǎn)業(yè)鏈，IC設計產(chǎn)業(yè)自然也是中國臺灣的拿手強項。在國際情勢的不確定性籠罩之下，我們有必要來(lái)看看影響全球科技趨勢的重大因素。根據國際媒體的普遍認知，美中的科技大戰，使得全球供應鏈重整，可能會(huì )導致世界形成兩極化的技術(shù)生態(tài)環(huán)境。

科技強國爭霸
從人工智能到機器人技術(shù)，華盛頓和北京為了引領(lǐng)全世界而進(jìn)行激烈科技競賽。經(jīng)濟學(xué)人認為，美中兩個(gè)超級強國過(guò)去曾經(jīng)尋求一個(gè)雙贏(yíng)的世界，但如今，一方勝利似乎和另一方被擊敗倒下有關(guān)。中國永久服從于美國秩序，或是一個(gè)謙卑的美國從西太平洋撤退，這是一種不會(huì )有任何贏(yíng)家的冷戰。BBC社論也指出，新冷戰可能會(huì )導致世界形成兩極化的技術(shù)生態(tài)環(huán)境，這種前景會(huì )影響到所有國家和公司?，F在已經(jīng)有許多公司在重新考慮他們的供應鏈和采購政策，還可能轉移制造基地。

彭博報導則指出，從人工智能到機器人技術(shù)，華盛頓和北京為了引領(lǐng)全世界而進(jìn)行激烈競爭。許多人認為會(huì )有冷戰2.0，亦即新的數字鐵幕（digital iron curtain），將世界分為美國和中國技術(shù)區。時(shí)代雜志則認為，如果歷史是領(lǐng)導者選擇的事情，美國總統及周?chē)娜藢χ袊膽B(tài)度，可以預測未來(lái)50年新冷戰談判的確定性，而手段將是關(guān)稅和非關(guān)稅障礙，而不是軍事沖突。事實(shí)上，中國對半導體發(fā)展具有強大的企圖心，這包括在手機基頻芯片、LED、應用處理器等具市場(chǎng)影響力的產(chǎn)品上，并在未來(lái)10年將會(huì )逐步發(fā)展各種IC產(chǎn)品。

新興應用成為推手

 
圖一 : 中國臺灣半導體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值（數據源:TSIA、工研院產(chǎn)科國際所、經(jīng)濟ITIS計劃2018/11）

對目前的中國臺灣半導體產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，現階段中國臺灣依然是在全球市場(chǎng)扮演重要角色，半導體產(chǎn)業(yè)以園區來(lái)驅動(dòng)，并形成科技廊帶。北部聚落以新竹科學(xué)工業(yè)園區為核心，往北延伸形成科技廊帶，此廊帶上中下游供應鏈完整，主要以IC設計與IC制造為主，加上基礎建設及學(xué)研資源豐沛，因此群聚規模處于全國領(lǐng)先地位，北部的群聚產(chǎn)值約占中國臺灣50％。中部聚落的IC產(chǎn)業(yè)起步較晚，但近年來(lái)在政府極力扶持，尤其是中國臺灣半導體龍頭臺積電在中科的28nm四座廠(chǎng)，隨著(zhù)10nm、7nm制程的陸續放量，以及中國臺灣美光、硅品等持續擴產(chǎn)，亦可望帶動(dòng)群聚擴大規模。目前中科群聚主力以高階IC和內存制造為主，中部群聚產(chǎn)值約占中國臺灣15％。至于南部群聚則以形成晶圓代工和IC封裝業(yè)務(wù)為主的次要群聚，龍頭廠(chǎng)商如華邦、臺積電等陸續宣布于南部科學(xué)工業(yè)園區投資，未來(lái)可望形成另一個(gè)半導體重點(diǎn)群聚，群聚內涵以日月光等IC封裝為主，產(chǎn)值約占中國臺灣35％。



 
圖二 : 中國臺灣半導體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值趨勢（數據源:TSIA、工研院產(chǎn)科國際所、經(jīng)濟ITIS計劃2018/11）

工研院指出，2018年后新興產(chǎn)品如車(chē)用、AI人工智能、高效能運算（HPC）等技術(shù)，成為加速推動(dòng)半導體產(chǎn)值的成長(cháng)動(dòng)力。2019年，后摩爾定律時(shí)代的創(chuàng )新技術(shù)興起，也成為半導體產(chǎn)業(yè)熱烈探討的重要課題。高階異質(zhì)整合芯片封裝技術(shù)、硅光子、量子計算機芯片等更將成為未來(lái)2020～2030年掀起半導體技術(shù)演進(jìn)的重要推手。

半導體產(chǎn)業(yè)新波動(dòng)
面對未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展趨勢，隨著(zhù)5G、AI人工智能、高效能運算（HPC）、車(chē)用電子等相關(guān)新興半導體應用，帶動(dòng)從云端到邊緣端所需要的各類(lèi)AI加速與協(xié)同芯片紛紛被提出，使得未來(lái)新架構的芯片發(fā)展趨勢，將影響著(zhù)半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向與半導體應用區塊的轉移。


 
圖三 : 及早進(jìn)行前瞻技術(shù)研發(fā)與布局，可以加速中國臺灣制造業(yè)轉型升級。

工研院認為，全球半導體制造業(yè)版圖正開(kāi)始發(fā)生新一波變動(dòng)，10nm以下先進(jìn)制程競爭由臺、韓業(yè)者主導態(tài)勢已大勢底定，亦將影響未來(lái)終端客戶(hù)的訂單選擇。隨著(zhù)7nm制程將在近年逐步投入量產(chǎn)，7nm之后解決方案的討論，開(kāi)始浮上臺面。硅光子技術(shù)可整合現有CMOS制程，成為業(yè)界頗受矚目的研究方向，但硅光子技術(shù)的難度是需整合半導體技術(shù)和光學(xué)技術(shù)，仍需要扭轉部分技術(shù)開(kāi)發(fā)的思維與制程。

終端產(chǎn)品移向AIoT
另一方面，工研院觀(guān)察到，終端應用產(chǎn)品正從過(guò)去的3C電子產(chǎn)品轉向至AI、IoT產(chǎn)品加值的領(lǐng)域，對于芯片的規格需求，除了組件微小化外，高速運算與傳輸、多重組件異質(zhì)整合、低功耗等特性，更是未來(lái)在半導體產(chǎn)品與制程設計上考慮的重要課題。高階封測技術(shù)能提高芯片整合效能及降低整體芯片成本，將成為全球領(lǐng)導大廠(chǎng)角逐之主戰場(chǎng)，例如臺積電、三星及英特爾等近年都努力開(kāi)發(fā)高階異質(zhì)整合芯片封裝技術(shù)，預期未來(lái)在終端產(chǎn)品發(fā)展及全球芯片領(lǐng)導大廠(chǎng)帶動(dòng)下，更多先進(jìn)芯片整合技術(shù)將帶領(lǐng)新興及創(chuàng )新應用開(kāi)枝散葉，并應用到我們日常生活當中。
由于摩爾定律隨著(zhù)制程物理極限而逐漸浮現瓶頸，著(zhù)眼在實(shí)現量子運算技術(shù)的強大運算能力，或許是后摩爾定律的解決方案之一。量子運算強項在于可以平行運算進(jìn)行模擬與檢索，亦能夠同時(shí)處理大量的信息，特別是多變量的數據仿真，而這也符合未來(lái)大型主機在A(yíng)I的發(fā)展趨勢，更對于未來(lái)AI運算機能的擴張能有所幫助。

結語(yǔ)
半導體產(chǎn)業(yè)界未來(lái)十年看好AIoT應用市場(chǎng)，除了傳統3C電子之外，未來(lái)將持續積極投資AIoT領(lǐng)域。而中國臺灣運用既有的半導體優(yōu)勢，支持人工智能與物聯(lián)網(wǎng)應用，可以造就2030年中國臺灣半導體產(chǎn)業(yè)邁向新一波躍進(jìn)，包括芯片微小化、芯片多樣化，以及芯片系統整合等先進(jìn)半導體技術(shù)的發(fā)展。此外，及早進(jìn)行前瞻技術(shù)研發(fā)與布局的力道，包括AI與5G發(fā)展所需的高附加價(jià)值技術(shù)，可以加速制造業(yè)轉型升級，并擴大全球的市場(chǎng)布局。