專論

從《美國創新及競爭法》看台灣的機會與挑戰(產業雜誌)
劉佩真

2021/08/01
本文編輯後刊登於產業雜誌,第617期,「全球競合下台灣半導體業機會」

美國參議院於202168日表決通過《美國創新及競爭法》(US Innovation and Competition Act)法案,此將用以提升美國半導體相關產業發展、強化5G無線通訊技術,該案投資總額高達2,500億美元,規模之龐大突顯美國在發展半導體、5G新科技上的決心;除了美國之外,近期其他包括中國、日本、歐盟、韓國等扶植半導體業的動作也頻頻,顯然全球半導體業的競合態勢處於變動時期。此外,有鑑於2020年第四季迄今,全球半導體業進入超級景氣循環周期,缺貨、漲價風潮不斷,也促使半導體廠進入大幅擴產階段,國際半導體產業協會(SEMI)更於2021623日發布最新一季全球晶圓廠預測報告,指出未來兩年全球將新蓋29座晶圓廠,這些新廠全部產能開出後,每月共可生產260萬片約當8吋晶圓產能,此也引發市場對於後市半導體供需市況的討論。

   

以下將先從《美國創新及競爭法》到其他半導體供應國競相推出振興方案來搶佔行業制高點的情況來作一介紹,其次就全球與台灣半導體業進入超級景氣循環周期、業者大舉擴充產能概況來進行說明,最後則就近期國際市場競合局面變化對於台灣半導體業之機會與挑戰來進行分析。

 

壹、從美國創新及競爭法到其他國家競相推出半導體振興方案的情況

 

  • 《美國創新及競爭法》對於半導體業而言,提升及鞏固美國第一大供應國地位來抗中的意涵濃厚,歐、日、韓則也提出振興方案來搶佔半導體的制高點

 

有鑑於美中兩強近年來持續處於爭霸的局面,不論是2019年的關稅戰,或是2020~2021年以來的美中科技戰,更何況當其他國家持續投資自身研發的同時,美國也不能有落後的風險,必須確保在各項新興科技領域維持全球最具創新與生產力國家的地位,故美國參議院於202168日表決通過《美國創新及競爭法》,此為一全面性的產業政策法案,旨在抗衡來自競爭對手中國急劇上升所帶來的經濟威脅,而這項法案將協助美國產業提高產能、並改進技術,這對美國避免被中國超越來說至關重要;特別是法案中有520億美元要撥款用來資助半導體業的部分,意即補貼美國在地或其他國家赴美投資的半導體製造業者,旨在與中國競爭及解決全球晶片短缺的問題;此外,《美國創新及競爭法》也特別重視過去中國長期偷竊知識產權和強制技術轉移的問題,因而法案將要求國務院列出一份清單,列出相關的中國企業名單,讓美國得以與地區盟友合作,採取措施禁止進口相關企業的產品;另一方面,未來美國也將創立專責研發重點領域機構,來卻保有效執行《美國創新及競爭法》

   

2021年以來於全球各國發展半導體的計畫日趨明確也越來越積極(請參考表一),尤以美國拉攏本土與外資半導體廠商最為明顯,在美國將投入520億美元來強化半導體生產研發,甚至台積電、Samsung也共襄盛舉之下,未來美國將迎來7~10座新晶圓廠。韓國則是在K-半導體戰略報告中提出十年內投入至少510兆韓元,來建構全球最大規模的半導體產業供應鏈。

在台灣方面,為防範中長期主要競爭國恐蠶食我國的市佔率,行政院則於20214月宣布為維持我國半導體業優勢,將著手從確保人才供應、2025/2030科研布局、推動高雄半導體材料專區、竹科第三~五期標準廠房更新等層面切入,預計目標是協助半導體產業領先全球突破1埃米(0.1奈米)技術節點,並連結矽基半導體產業鏈,推動化合物半導體產業進入8吋時代,搶攻電動車、綠能電子、國防、B5G/6G等高頻、高功率、高電壓應用,同時延伸半導體產業優勢前瞻佈局十年後的量子電腦矽基系統、量子通訊等技術,藉此讓台灣半導體業在全球仍可穩住高度競爭力的局面。

   

而歐洲處理器和半導體科技計劃聯合聲明、歐盟2030數位羅盤(17國投入1,450億歐元)則是2021年以來官方所祭出的半導體政策,目標則是期望共同投入處理器與半導體的設計與生產,同時力拚導入2奈米的先進製程;預期歐洲除將重整其本土業者現有12吋、8吋晶圓廠產能布局,亦會透過產業政策補助海內外業者在當地建置先進製程,以讓其境內半導體產業在當地發展更加均衡;但由於歐盟在全球半導體業的市佔率尚有限,加上三大歐盟半導業者中僅有Infineon較為積極,NXPSTM態度較為消極,因此未來成效仍有待觀察。日本方面也不遑多讓,政府規劃2,000億日圓支持半導體製造業,藉此來讓車用和其他領域的功率半導體2030年市佔率可達40%

    

而中國方面,儘管官方針對半導體提出多項扶植政策,包括二期積體電路大基金、新基建、科創板、新時期促進積體電路產業與軟體產業高品質發展若干政策、第三代半導體材料將列入十四五規劃,甚至中國十四五規劃,未來將針對半導體產業鏈各個關鍵卡脖子環節,在產線建設、稅收優惠、鼓勵研發創新、成立集成電路一級學科等方面。不過對岸半導體業現階段的發展的確仍面臨一定程度的阻礙,特別是美國一連串卡脖子的政策使中國不少半導體企業陷入危機,爛尾樓等投資事件更是頻傳,顯然中國企業仍舊靠關鍵零部件及技術進口,因而目前仍難以突破美國的防線。況且半導體屬於資本與技術密集程度高的產業,若廠商研發先進製程技術遇到瓶頸,無法於期限內完成技術研發和產品開發,恐使得市場發展和國產化速度未如原先預期。

 
表一  全球主要半導體供應國振興行業之相關規劃與投資狀況
     資料來源:台灣經濟研究院產經資料庫(2021.06)。
 

事實上,此次全球各國對於半導體策略的升級,尤以美國的積極度最高,除了成立美國半導體聯盟,其由AppleMicrosoftIntel及台積電等60多家廠商組成,成員除半導體廠,尚包含上下游業者,主要向美國爭取補助,鼓勵在美國境內從事晶片製造業務,顯然美國欲主導未來全球半導體供應鏈的動向之外,更陸續祭出為半導體生產建立有效激勵措施法案、美國晶圓代工法案、美國五年投入520億美元提振半導體業等措施,此皆反映美國亟欲提高美國在全球半導體供應鏈的影響力及主導的地位,同時要快速拉升美國本土的製造比重。

   

更重要的是,過去全球半導體業均以高度專業分工、效率極大化的方式運行,特別是由歐美大廠主導來主導設計或IDM等環節,亞洲地區則負責晶圓代工、記憶體和半導體封測等環節,然而美中兩強爭霸並未因川普總統下台而有所改變,美國拜登總統上任後抗中趨勢持續,以及全球歷經新冠病毒肺炎疫情肆虐,國際主要經濟體的政府對半導體業已有不同的認知與想法,均期望能提高本國半導體的自給率及對於半導體供應鏈的掌控程度;此也意謂過去全球半導體供應鏈高效率的運作模式,主要是以行業專業分工、各國比較利益為出發點,但未來全球半導體市場將不再以最佳營運效率為主要訴求,反而是以國家安全、搶奪戰略制高點、各國擁有完整全產業鏈、強化上中下游各環節供應鏈競爭力等為最優先的指導原則。

   

值得一提的是,此波半導體產能緊俏已成為各行各業發展的掣肘,因而晶片供應鏈安全成為美國、歐盟、日本、中國、韓國的國家戰略重點考量,顯示全球晶片產業的地域分佈將從專業分工發展,轉移到自建晶圓產能保障晶片安全,但此轉變也意謂中長期半導體生產成本將有所增加,從而轉移至終端應用產品及消費者,也更加確立科技供應鏈上肥下瘦的局面,半導體業者將具有完全轉嫁的能力,特別是最上游的晶圓代工廠。

 

貳、國內外半導體業景氣表現與產能擴充情況

 

1.在供給成長有限、需求增幅擴大、庫存回補力道強勁下,2021年國內外半導體市場供需緊張將持續全年,部分產品甚至缺貨潮將持續到2022~2023

   

首先在全球半導體業方面,2020年全球新冠病毒肺炎疫情肆虐各國,疫情的反覆使得台灣以外的半導體供應國擴產不易,物流也帶來諸多的限制,更何況地緣政治處於不安定的局面,因而美中科技戰疊加疫情因素,使得全球半導體各環節產能錯置,恐慌性下單因素也浮現,更何況2021年全球經濟成長率出現顯著的彈升,擺脫2020-3.3%將轉為成長4.0~6.0%的區間,帶動下游通訊、資訊、消費性電子、工業、汽車電子等領域對於半導體產品需求增加,特別是5G 基站建設、5G 周邊應用落地,晶片設計變得越來越複雜,所服務的市場和支援其發展的生態系統走向多樣化和定制化,促進整體半導體需求持續暢旺,況且美中關係緊張、全球疫情等因素,致使客戶、通路商對於半導體下單仍顯積極,代表半導體終端應用客戶也在改變其庫存管理的方式,備貨水位均較以往上升;故在供給成長有限、需求增幅擴大、庫存回補力道強勁下,2021年全球半導體銷售額年增率將由2020年的6.8%提高至19.7%,而市場供需緊張將持續全年,部分產品甚至缺貨潮將持續到2022~2023年。

   

其次就台灣半導體業來說,疫情推動全球加速數位轉型,而半導體受惠遠距商機、5G、高效能運算、雲端、物聯網、車用電子等需求浮現,加上又有來自於中國科技供應鏈去美國化的紅利加持,使得2020年我國半導體業產值年增率由2019年的1.7%上升至20.9%,甚至因半導體高階製程需求強勁,加上我國擁有完整產業聚落優勢,更有助於我國半導體業在全球供應鏈之重要性更加提升。而受惠於2021年半導體業進入超級景氣循環週期,缺貨、漲價、交期拉長的趨勢,使得我國半導體業產值將有機會延續2020年強勁成長的表現,2021年產值增幅亦有18.1%,更是成為台灣經濟成長率重要的支撐來源;況且2021年台灣半導體的國際地位能見度不斷提升,代表從先前的疫情、美中科技戰,以及車用或其他類型的晶片荒,都再次證明台灣在全球供應鏈位階的重要性,更突顯行業高度價值已是其他國家無法取代的地位。
 

資料來源:WSTSTSIA、台灣經濟研究院產經資料庫整理及預測(2021.06)。
圖一  2015~2021年我國半導體產業產值及其年增率狀況

若以2021年國內半導體業各細項行業的表現來說(請參考表二)由於2021年上半年國際DRAM三大廠均無新產能開出,且製程雖由1z奈米向1a奈米轉進,但製程微縮將帶來晶圓產能的自然減損,因而位元供給增幅明顯受限,另外筆電及平板、WiFi裝置、伺服器等出貨暢旺,加上全球車用晶片大缺貨,且新興科技領域需求又持續浮現所致,因而在供需失衡情況下,DRAM價格上漲幅度將呈逐季遞增態勢,故2021年我國DRAM為大宗的記憶體與IDM產值年增率達到32.69%2021年國內半導體業產值年增率僅次於記憶體與IDM的則是積體電路設計業,達到30.53%,顯示因晶片報價不斷調漲、客戶新品備貨效應啟動、廠商拓展新訂單或新應用領域有成,也受益於中國科技供應鏈持續去美國化的趨勢,而使本產業產值增幅仍有雙位數的表現;至於晶圓代工產值年增率也有12.71%,反映台積電5奈米佔比將來到20%以上,而7奈米製程也因遊戲機、雲端運算、伺服器、AI、挖礦等需求,使得產能利用率來到95~100%,同時台積電4奈米提前於2021年第四季量產,添加整體先進製程的高度競爭力,更何況8吋晶圓廠短期內供需緊俏的局面仍難解,且接單滿載的局面也蔓延至12吋廠的成熟製程,意謂二線晶圓代工業者的報價仍是有漲無回,整體行業市況依舊呈現高度熱絡的局面;至於半導體封裝、半導體測試業產值年增率分別為9.11%10.79%,意謂全球晶圓廠產能滿載,產業鏈部分緊俏環節接連出現漲價風潮,顯示半導體高景氣度,而半導體封測產業鏈也連帶受益,供需緊張而推升報價持續上揚

表二 我國半導體產業之各細項產值
單位:億元、%         

資料來源:TSIA、台經院產經資料庫整理(2021.06)。
 

2.即便未來兩年全球將新蓋29座晶圓廠,但有鑒於新興科技對半導體中長期成長的支撐,故業者產能擴充尚不至於讓整體半導體市況出現供需反轉的產業低潮

   

現階段全球半導體缺貨仍舊覆蓋各產品類別,除了成熟製程的MCU、電源管理晶片、功率半導體外,也包括先進製程的手機處理器、繪圖處理器等,也由於全球半導體供給端在產能擴張的速度不及需求遞增的速度,使得整體訂單交付期間遞延狀況仍未改善,特別是全球疫情再起,使得半導體業所需的空運運能相對受阻,顯然半導體缺貨將以長週期的形式存在,至少2021~2022年全球本產業供需仍將維持緊俏的局面。

  

舉例來說,車載資通訊、ADAS、自駕車與電動車已成為汽車產業的發展趨勢,將為未來驅動車用半導體成長的重要關鍵,也由於車用搭載的半導體數量將持續增加,例如燃油車搭載200~300顆半導體,而電動車、自駕車等未來車將搭載超過2,000顆半導體,同時車用半導體佔整車成本比重將至少從3%提升至10%,反映隨著汽車電子化、新能源車、自動駕駛等發展確立,CIS、中高壓功率元件、各類車聯網羅及晶片需求將逐步遞增,顯然未來中長期車用市場對於半導體的用量將倍增。

 

上述情況均突顯此波半導體業景氣盛況仍持續,景氣能見度直達2022~2023年的趨勢確立,在此情況下,客戶為確保供貨無虞,半導體廠陸續和客戶協商簽屬保障訂單協議,甚至陸續出現客戶協助半導體廠進行擴產的罕見局面。有鑑於此,全球多數半導體製造業者展開大舉投資的盛況,根據SEMI的統計可知,未來兩年全球將興建29座晶圓廠,總計未來整體產能開出後,全球將多出260萬片約當8吋晶圓,已超過現階段一個台積電的總產能規模;而從表三的預測資料可知,未來將以台灣與中國各佔8座的數量居冠,而2021年底前將會啟動建置的晶圓廠達19座,2022年再開工建設另外10座;不過由於未來兩年全球半導體新增的產能規模,佔比則為12%,尚在可控制的範圍內,況且半導體擁有中長期需求成長支柱,也就是新興科技領域的矽含量將出現顯著提升,因此即便未來兩年全球將新蓋29座晶圓廠,但有鑒於新興科技對半導體中長期成長的支撐,故業者產能擴充尚不至於讓整體半導體市況出現供需反轉的產業低潮。

表三  未來兩年全球晶圓新廠建設及時程
單位:座                   

資料來源:SEMI、經祭日報整理(2021.06)。               
 

而在個別廠商投資方面,以台積電來說,公司每十年均會出現資本支出躍升的動作,如1999~2001年、2010~2011年,而近期公司繼2019年宣布第二次大規模追加資本支出後爾後又宣布2021年資本支出將擴大至300億美元,且未來三年內將投資1,000億美元,等同宣示新一輪半導體創新周期的起點已開啟。聯電也全面衝刺在台灣的投資,公司決定未來三年在南科Fab12 A投資1,500億元擴建28/22奈米成熟製程產能以因應客戶強勁的需求。而南亞科將投入1,000億元在新北市泰山區興建12DRAM廠,月產能設定為3萬片,將導入南亞科自行研發的10奈米世代DRAM技術來量產DDR 5以及LPDDR 5等新產品規劃2023年底完工、2024年開始第一階段的量產;另一方面華邦電的高雄路竹廠則預計於2022年上半年移入機台,下半年進入生產階段,預計營運貢獻可望從2023年有明顯效益。

 

參、國際局勢變動對於台灣半導體業的機會與挑戰

 

  • 此波全球半導體黃金盛世中台灣為最大受益者,惟引發全球各國的覬覦,以國際輿論形塑台灣產能過於集中的現象,此則牽動後疫情時代台廠的投資決策

 

先前不論是美中貿易戰、科技戰,或是新冠病毒肺炎疫情蔓延全球,甚或是美國德州大雪、日本強震等天災不斷,再到車用晶片荒,皆突顯台灣半導體業對於全球供應鏈的重要性,等同產業利益高度向台灣傾斜,此局面則開始引發全球各國的覬覦,並透過輿論的角度來形塑若台灣半導體業生產環節出現任何問題,全球半導體晶片供不應求的情況恐更加嚴重,甚至危及供應鏈的運作,因而全球各國紛紛開始對我國半導體業者施壓,期望能透過至各地的投資設廠來分散風險。

 

特別是在歷經20215~6月國內社區感染疫情升溫,全國於519日進入三級警戒暫時到712日,甚至6月初京元電、超豐等封測大廠爆發顯著的外移移工群聚感染風波,所幸此次疫情僅有影響供應鏈供貨的流暢度,並未出現斷鏈的情況。但近期全球主要半導體供應國極力扶植當地半導體自主供應鏈,且我國新冠病毒肺炎疫情病毒未能完全根除,使得各國力促台積電分散生產基地的聲浪不斷。

 

事實上,根據BCG的報告數據可知,全球半導體供應鏈至少有超過50個產業活動是由單一區域供應全球65%以上的市場,顯然存在"單點失效、全部失效"的潛在風險,特別是價值鏈分布於全球,但個別環節在地理上卻呈現高度集中;以晶圓廠地點來說,台灣、南韓比重均為22%居冠,其中92%的先進邏輯IC(10奈米以下)產能位於台灣,再者則為日本的16%、中國的13%、美國的12%、歐洲的9%、其餘的7%,顯然全球超過70%的產能位於東亞;若以半導體封測代工產能來說,台灣居冠,比重來到33%,其次則為中國的29%,再者依序為南韓的14%、其他的12%、歐洲的4%、美國的2%,代表全球逾80%的產能位於東亞。其中若台灣晶圓代工廠生產中斷,將造成終端市場產生490~4,900億美元不等的損失,特別是我國供應約40%FPGA23%CPU所需的晶圓代工服務,對於許多產業例如雲端運算、人工智慧等至關重要。

 

而在新冠病毒肺炎疫情、美中科技戰、地緣政治壓力等大環境改變下,美、日、歐、中均對台積電發出投資邀約,加上國際輿論也認為半導體產能過於集中台灣,顯然台積電投資布局策略也不得不逐漸轉為「立足台灣、放眼全球」,後續也恐牽動台灣半導體業潛在的競爭優勢及發展資源。

 

事實上,台積電這波三年投入1,000億美元的投資擴產,將逐步走向全球布局,也就是繼美國廠與中國廠之後,日本投資建廠逐漸有譜,赴歐洲德國投資建廠也展開評估中;對於台積電來說,公司尚可以自身高度競爭優勢來談判出最佳的投資條件,且海外布局具有分散營運風險、善用各國半導體特色與優勢來槓桿出最大的利益等利多。而對於台灣來說,透過台積電對外設廠或布局,或許可換取其他國加強與台灣的合作或來台投資,且台積電的先進製程與研發重鎮仍會留在國內,惟需分散部份資源到其他各國,對於台灣先進製程的資源集中度恐有所影響,值得後續持續觀察。

 

再者另一方面,面對世界的變局,特別是全球兩大強權的爭霸,預計未來美中科技戰乃至於兩大強國之間的博弈依舊反覆,美國與中國雙方破裂與競爭的敵對關係也難以修補,顯然美中貿易摩擦、政經局勢的複雜恐是常態化、長期化趨勢,而預料科技戰主軸仍不變,半導體依舊為當中的核心關鍵。且無論美中兩強競爭最終結果如何,未來全世界形成所謂美規與中規兩大體系的可能性仍未減,從中國積極進行供應鏈去美國化的動作,以及美國為了促使全球供應鏈去中國化,美方政府正在推動設立多邊性質的信任夥伴聯盟,以降低美國生產業務對中國依賴等動作即可知,世界各國乃至於我國面臨選邊站的問題仍是遲早的問題,因而台灣如何有效槓桿兩大體系及市場則至為重要。

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