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網頁工程/連政瑋
照片來源/新華社、中新社、路透、美聯
數位製作人/林安妮
監製/陳俍任、簡正一
日期/2020.12.22
台灣、中國大陸與韓國,是近年全球發展半導體業最積極的三強,但是2020年在美中科技大戰下,開始出現巨大變化。
在美國給了大陸一記重拳、切斷晶片供應鏈後,想要急起直追的中國,未來還有多少實力完成半導體製造國產化?
韓國三星喊出3奈米將在2022年提前量產,要與台灣的護國神山台積電較勁,台積電面對兩國的競爭,還能保持領先多久?
2020年11月初,中國大陸中央公布「十四五」的規劃和2035年遠景目標的建議,其中一部份就是科技自立自強將作為國家發展的戰略支撐。
諷刺的是,與台灣已共同發展半導體30年的中國,2020年在經歷手機大廠華為的晶片供應鏈被斷、清華紫光的財務危機,以及層出不窮的「爛尾樓」投資等打擊下,再次曝露出想要「自立自強」的難度有多高。
「半導體業不是砸錢就贏了,」力晶集團創辦人黃崇仁直言,台灣現在之所以能在全球半導體業居領導地位,其實從50年前就跟著英特爾開始做,後來靠跟美、日取經才有今天的成績,絕對不是單獨做起來。
大陸這幾年半導體業蓬勃發展與政府政策有關,近五年,光是大基金 1、2 期,直接投入和間接吸引到的資金總和達人民幣1.42 兆元,折合台幣約6兆元。
在資金充沛下,申設半導體公司的家數也創下歷史新高,大家都想拿到政府的補助,但實際上,不論是在晶圓製造或記憶體的投資,在無厚實技術實力下,再多的錢也打水漂,幾年下來,不要說接近,想拉近與台韓半導體業的,都有困難。
IC設計 | EDA/IP | IDM | 晶圓製作 | 記憶體 | 封測 | 設備/材料 | |
美國 | |||||||
歐洲 | |||||||
日本 | |||||||
韓國 | |||||||
中國大陸 | |||||||
台灣 |
IC設計 | EDA/IP | IDM | 晶圓製作 | 記憶體 | 封測 | 設備/材料 | |
台灣 | |||||||
中國大陸 | |||||||
韓國 |
以各國的半導體強項來看,美國是IC設計,然後IDM(整合元件製造廠,指有設計能力的晶圓廠),設備跟材料比較強,記憶體有一個全球第三大的美光科技,但晶圓代工跟封裝測試就是比較缺的部份。也因此才希望台積電去美國投資。
歐洲比較多在IDM、設備跟材料,接下來就是韓國,台灣跟中國大陸。韓國基本上沒有什麼IC設計公司,他們在記憶體最強,全球第一,台灣跟韓國有部份競爭,但又不完全一樣,整個軌跡以全世界來看,台灣跟大陸稍微比較相近。
據SEMI (國際半導體產業協會)在2020年12月3日發表的全球半導體設備市場報告指出,2020年第3季全球半導體製造設備出貨金額達194 億美元,季增16%,年增30%;在各地區中,中國、台灣分居一、二名。
這是近十年中,中國首次超越台灣與韓國。
「這確實是一個值得注意的警訊,」SEMI台灣區總裁曹世綸說。中國半導體產業的發展,跟二十年之前相較絕對有很大的進步,不管是希望在未來的科技上有更多的主導權,或是在貿易最大的逆差項目去做弭平,全力發展自給率的決心不能輕忽,只不過目前在EDA工具,或是部份關鍵設備都是由美國公司在主導,短期內要突圍的難度很高。
反觀台灣半導體業多年努力下來,在晶圓代工方面,目前全球市占逾6成穩守第一,封裝測試業同樣是居全球首位,IC設計與美國的實力不相上下,大陸在這部份急起直追,是目前與台灣差距最近的,記憶體則是韓國與美國的天下,台灣跟美國合作,仍有一片天。韓國目前的強項是在記憶體,晶圓代工以三星實力最強,居全球第二位,其他領域則落後台灣與中國。
台灣半導體業以台積電為領頭羊,2020年在美中科技戰中,雖然受到美國制裁華為而衝擊訂單,但台積電因為發展先進製程獨步全球,訂單缺口隨即被補上,原本的利空變利多,眼看未來幾年在高階製程路上沒有太多對手,加上昔日老大哥英特爾也可能來下單,都讓台積電這座台灣的護國神山地位更加穩固。
台積電的成功,也反映在股價上,2020年12月8日的收盤價達524元,不但再創新天價,市值逾13兆,穩坐兩岸市值王,在全球也躋升第九大市值公司,不論在經營績效及股價表現方面,都寫下歷史最亮眼紀錄。
大陸半導體產業近來屋漏偏逢連夜雨,繼美國祭出貿易、高科技、國防管制清單,重擊華為、中芯後,偏偏中芯國際第三大股東紫光集團,去年起深陷債務危機,近來更接連出現債券違約事件,大片烏雲籠罩。
2020年12月4日中芯遭川普政府列入國防黑名單,彭博一篇報導斷言,這家中國大陸最大的晶片製造商想趕上台積電,原來就還有很長的一段路要走,現在「變得更困難,甚至不可能」。當晚,中芯國際宣布與國家大基金合資50億美元成立新公司,意圖解套。
彭博認為中芯很難追趕台積電的原因是,專門生產最先進晶片製造設備的美國應用材料公司可能不再賣設備給中芯。一般預估,台積電領先中芯製程至少兩個世代。
再看近年大陸半導體界國家隊主要成員紫光集團,2019年末,長期高槓桿操作導致的債務問題開始暴露,傳出缺乏資金、人才等資源推動自家兩大投資項目,成都NAND工廠和重慶DRAM工廠建廠進度均嚴重拖延。
這家北京知名的清華大學所屬企業,近年靠著大肆併購等策略,布局晶片、半導體等投資,現在是大陸最大的綜合性積體電路公司、全球第三大的智慧手機晶門供應商,僅次於高通和聯發科。
紫光最早從國家大基金和國有銀行獲得巨額投資,後來靠發債急速擴張,但去年開始面臨較大到期壓力;2020年因債券價格明顯下跌、銀行拒絕貸款延期,未來還有數十億美元債券要還款。大陸國有債券評級機構「中誠信國際信用評級有限公司」近期將紫光AAA的主體信用評級列入可能降級的觀察名單,更加深了市場疑慮。
中誠信國際分析,紫光正在興建中的項目資金需求壓力大,以及對外併購多,都使債務規模處在高點。根據2020年8月公布的紫光集團年報,其中1年到期的債務達人民幣814.3億元,代表未來一年償債壓力居高不下。
市場擔心紫光的還款能力,怕政府不再出手救援,紫光債券危機如風暴即將來襲。財新獨家報導,紫光發行的公募債「18紫光04」和私募債「17紫光03」分別於12月7日和8日召開債權人會議,根據財新記者了解到的內容,債權人要求增加質押與控股股東連帶擔保措施,以及履行償債保障措施,並安排償債說明。債權人進一步緊縮還款條件,勢必再添紫光財務重擔。
台積電 | 三星 | 中芯 |
主力製程進度 | ||
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5奈米 2020 量產 |
5奈米 2020 量產 |
28奈米為主 |
3奈米 2021 試產 2022 下半年 量產 |
3奈米 2022 量產 |
14奈米為 最先進製程 |
2奈米 2021 先進製程研發 中心完工 2025 量產 |
至於韓國,目前是以三星電子為首。三星是全球記憶體龍頭,多年來一直維持領先地位,近年也跨至晶圓代工市場,現在是全球僅次於台積電的二哥。三星過去曾接過蘋果手機晶片訂單,近期則在5奈米搶下高通訂單,在先進製程技術上,緊跟在台積電之後。
為追上台積電,三星2020年動作頻頻,將投入1,160億美元投資晶圓代工在內的新一代晶片事業,目標在2022年讓3奈米製程進入量產,押注最快在兩年內追上晶圓龍頭台積電的技術,拉近兩者之間的差距。
三星的目標,與台積電希望在2022年下半年量產3奈米晶片的目標一致,但三星希望藉由採用環繞閘極技術(Gate-All-Around;GAA)來精進製程,這種技術能夠更精密地控制各管道的電流,縮小晶片面積並降低功耗。台積電則是為3奈米產品採用進一步發展的鰭式場效電晶體(FinFET)。
在爭搶市占率上,三星大有可為,原因之一在台積電縱使口袋夠深,也無法立即滿足所有需求。此外,客戶喜歡委託不只一家廠商,這也對三星有利。
據彭博引述三星高層報導,三星目前最先進的5奈米製程未來幾年都接單無虞,輝達、IBM都轉而委託三星,高通據報導也跟三星簽下金額高達1兆韓元(8.58億美元)的旗艦行動晶片組 Snapdragon 875的合約,最快2021年第1季就會應用於新款的高階5G手機。不過,彭博指出,高通可能主要仍下單給台積電。
三星替輝達代工圖像處理器(GPU)業務上和台積電競爭,據傳輝達採用的是三星8奈米的製程,向台積電下單的是7奈米製程。
此外,SK證券指出,台積電在2024年發展2奈米製程時,預料也會採用GAA技術,「就技術而言,可能在台積電投產2奈米之前,三星電子便可扭轉局面。生產應用處理器(AP)和先進運算產品的訂單滿載,擴大市占率的關鍵,在於三星電子能取得多少EUV機台」。
Objective Analysis分析師 Jim Handy日前接受英文韓國時報(Korea Times)訪問,形容三星好比「壓路機」,一旦決定進軍這個市場,就設法要拚到這個市場的龍頭位置。他相信三星「可以奪走台積電的市占,但會非常困難,且 需要龐大投資」。
彭博專欄作家高燦鳴(Tim Culpan)指出,光憑一個數字,就可以知道台積電掌握何等的優勢。他說,2020年第3季台積電每片12吋晶圓約當量的價格,為創紀錄的3,747美元,比去年同期上漲約9%,比三年前增加23%。
高燦鳴認為,台積電在議價優勢上,從去年開始出現變化,加上半導體產業和全球政治經濟改變,原本在這方面和三星電子並駕其驅的台積電,如今已一馬當先。
南韓仁荷大學材料科學與工程教授Rino Choi則提醒:「三星非常迅速地追趕台積電,並且尋求藉由首度採用新技術來邁向主導地位。然而,如果三星無法在初期階段快速改善先進節點的生產良率,可能會虧錢。」
至於三星電子會不會如願在2022年台積電,甚至為了搶奪市占不惜血本大打價格戰?高燦鳴說,晶圓代工兩強「接下來幾年怎麼打,很值得留意」。
中國目前在晶圓代工以中芯國際的技術最先進,但仍與台積電相差4至5個世代,約8-10年的差距,加上現在「去美化」效應,中國半導體業若無法使用美國製的設備及材料,而改採自製化,「光是這個門檻,根本不用想彎道超車,」SEMI台灣區總裁曹世綸說。