IC供應鏈重整 技術生態(tài)兩極化趨勢確立

 2020年，國際政經情勢詭譎多變，加上美中科技大戰(zhàn)越發(fā)不可收拾，直接也影響了IC設計產業(yè)的全球發(fā)展狀況。中國臺灣擁有完整的半導體產業(yè)鏈，IC設計產業(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(zhàn)，使得全球供應鏈重整，可能會導致世界形成兩極化的技術生態(tài)環(huán)境。

科技強國爭霸
從人工智能到機器人技術，華盛頓和北京為了引領全世界而進行激烈科技競賽。經濟學人認為，美中兩個超級強國過去曾經尋求一個雙贏的世界，但如今，一方勝利似乎和另一方被擊敗倒下有關。中國永久服從于美國秩序，或是一個謙卑的美國從西太平洋撤退，這是一種不會有任何贏家的冷戰(zhàn)。BBC社論也指出，新冷戰(zhàn)可能會導致世界形成兩極化的技術生態(tài)環(huán)境，這種前景會影響到所有國家和公司?，F(xiàn)在已經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，華盛頓和北京為了引領全世界而進行激烈競爭。許多人認為會有冷戰(zhàn)2.0，亦即新的數(shù)字鐵幕（digital iron curtain），將世界分為美國和中國技術區(qū)。時代雜志則認為，如果歷史是領導者選擇的事情，美國總統(tǒng)及周圍的人對中國的態(tài)度，可以預測未來50年新冷戰(zhàn)談判的確定性，而手段將是關稅和非關稅障礙，而不是軍事沖突。事實上，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影響力的產品上，并在未來10年將會逐步發(fā)展各種IC產品。

新興應用成為推手

 
圖一 : 中國臺灣半導體產業(yè)產值（數(shù)據源:TSIA、工研院產科國際所、經濟ITIS計劃2018/11）

對目前的中國臺灣半導體產業(yè)來說，現(xiàn)階段中國臺灣依然是在全球市場扮演重要角色，半導體產業(yè)以園區(qū)來驅動，并形成科技廊帶。北部聚落以新竹科學工業(yè)園區(qū)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，加上基礎建設及學研資源豐沛，因此群聚規(guī)模處于全國領先地位，北部的群聚產值約占中國臺灣50％。中部聚落的IC產業(yè)起步較晚，但近年來在政府極力扶持，尤其是中國臺灣半導體龍頭臺積電在中科的28nm四座廠，隨著10nm、7nm制程的陸續(xù)放量，以及中國臺灣美光、硅品等持續(xù)擴產，亦可望帶動群聚擴大規(guī)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)務為主的次要群聚，龍頭廠商如華邦、臺積電等陸續(xù)宣布于南部科學工業(yè)園區(qū)投資，未來可望形成另一個半導體重點群聚，群聚內涵以日月光等IC封裝為主，產值約占中國臺灣35％。



 
圖二 : 中國臺灣半導體產業(yè)產值趨勢（數(shù)據源:TSIA、工研院產科國際所、經濟ITIS計劃2018/11）

工研院指出，2018年后新興產品如車用、AI人工智能、高效能運算（HPC）等技術，成為加速推動半導體產值的成長動力。2019年，后摩爾定律時代的創(chuàng)新技術興起，也成為半導體產業(yè)熱烈探討的重要課題。高階異質整合芯片封裝技術、硅光子、量子計算機芯片等更將成為未來2020～2030年掀起半導體技術演進的重要推手。

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


 
圖三 : 及早進行前瞻技術研發(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)版圖正開始發(fā)生新一波變動，10nm以下先進制程競爭由臺、韓業(yè)者主導態(tài)勢已大勢底定，亦將影響未來終端客戶的訂單選擇。隨著7nm制程將在近年逐步投入量產，7nm之后解決方案的討論，開始浮上臺面。硅光子技術可整合現(xiàn)有CMOS制程，成為業(yè)界頗受矚目的研究方向，但硅光子技術的難度是需整合半導體技術和光學技術，仍需要扭轉部分技術開發(fā)的思維與制程。

終端產品移向AIoT
另一方面，工研院觀察到，終端應用產品正從過去的3C電子產品轉向至AI、IoT產品加值的領域，對于芯片的規(guī)格需求，除了組件微小化外，高速運算與傳輸、多重組件異質整合、低功耗等特性，更是未來在半導體產品與制程設計上考慮的重要課題。高階封測技術能提高芯片整合效能及降低整體芯片成本，將成為全球領導大廠角逐之主戰(zhàn)場，例如臺積電、三星及英特爾等近年都努力開發(fā)高階異質整合芯片封裝技術，預期未來在終端產品發(fā)展及全球芯片領導大廠帶動下，更多先進芯片整合技術將帶領新興及創(chuàng)新應用開枝散葉，并應用到我們日常生活當中。
由于摩爾定律隨著制程物理極限而逐漸浮現(xiàn)瓶頸，著眼在實現(xiàn)量子運算技術的強大運算能力，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行模擬與檢索，亦能夠同時處理大量的信息，特別是多變量的數(shù)據仿真，而這也符合未來大型主機在AI的發(fā)展趨勢，更對于未來AI運算機能的擴張能有所幫助。

結語
半導體產業(yè)界未來十年看好AIoT應用市場，除了傳統(tǒng)3C電子之外，未來將持續(xù)積極投資AIoT領域。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)網應用，可以造就2030年中國臺灣半導體產業(yè)邁向新一波躍進，包括芯片微小化、芯片多樣化，以及芯片系統(tǒng)整合等先進半導體技術的發(fā)展。此外，及早進行前瞻技術研發(fā)與布局的力道，包括AI與5G發(fā)展所需的高附加價值技術，可以加速制造業(yè)轉型升級，并擴大全球的市場布局。