IC供應(yīng)鏈重整 技術(shù)生態(tài)兩極化趨勢(shì)確立

 2020年，國(guó)際政經(jīng)情勢(shì)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(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的全球發(fā)展?fàn)顩r。中國(guó)臺(tái)灣擁有完整的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)自然也是中國(guó)臺(tái)灣的拿手強(qiáng)項(xiàng)。在國(guó)際情勢(shì)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(shì)的重大因素。根據(jù)國(guó)際媒體的普遍認(rèn)知，美中的科技大戰(zhàn)，使得全球供應(yīng)鏈重整，可能會(huì)導(dǎo)致世界形成兩極化的技術(shù)生態(tài)環(huán)境。

科技強(qiáng)國(guó)爭(zhēng)霸
從人工智能到機(jī)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(jìng)賽。經(jīng)濟(jì)學(xué)人認(rèn)為，美中兩個(gè)超級(jí)強(qiáng)國(guó)過(guò)去曾經(jīng)尋求一個(gè)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(guān)。中國(guó)永久服從于美國(guó)秩序，或是一個(gè)謙卑的美國(guó)從西太平洋撤退，這是一種不會(huì)有任何贏家的冷戰(zhàn)。BBC社論也指出，新冷戰(zhàn)可能會(huì)導(dǎo)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(guó)家和公司?，F(xiàn)在已經(jīng)有許多公司在重新考慮他們的供應(yīng)鏈和采購(gòu)政策，還可能轉(zhuǎn)移制造基地。

彭博報(bào)導(dǎo)則指出，從人工智能到機(jī)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(jìng)爭(zhēng)。許多人認(rèn)為會(huì)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(guó)和中國(guó)技術(shù)區(qū)。時(shí)代雜志則認(rèn)為，如果歷史是領(lǐng)導(dǎo)者選擇的事情，美國(guó)總統(tǒng)及周?chē)娜藢?duì)中國(guó)的態(tài)度，可以預(yù)測(cè)未來(lái)50年新冷戰(zhàn)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(guó)對(duì)半導(dǎo)體發(fā)展具有強(qiáng)大的企圖心，這包括在手機(jī)基頻芯片、LED、應(yīng)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(yīng)用成為推手

 
圖一 : 中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值（數(shù)據(jù)源:TSIA、工研院產(chǎn)科國(guó)際所、經(jīng)濟(jì)ITIS計(jì)劃2018/11）

對(duì)目前的中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段中國(guó)臺(tái)灣依然是在全球市場(chǎng)扮演重要角色，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)以園區(qū)來(lái)驅(qū)動(dòng)，并形成科技廊帶。北部聚落以新竹科學(xué)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(yīng)鏈完整，主要以IC設(shè)計(jì)與IC制造為主，加上基礎(chǔ)建設(shè)及學(xué)研資源豐沛，因此群聚規(guī)模處于全國(guó)領(lǐng)先地位，北部的群聚產(chǎn)值約占中國(guó)臺(tái)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(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體龍頭臺(tái)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(guó)臺(tái)灣美光、硅品等持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)，亦可望帶動(dòng)群聚擴(kuò)大規(guī)模。目前中科群聚主力以高階IC和內(nèi)存制造為主，中部群聚產(chǎn)值約占中國(guó)臺(tái)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，龍頭廠商如華邦、臺(tái)積電等陸續(xù)宣布于南部科學(xué)工業(yè)園區(qū)投資，未來(lái)可望形成另一個(gè)半導(dǎo)體重點(diǎn)群聚，群聚內(nèi)涵以日月光等IC封裝為主，產(chǎn)值約占中國(guó)臺(tái)灣35％。



 
圖二 : 中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值趨勢(shì)（數(shù)據(jù)源:TSIA、工研院產(chǎn)科國(guó)際所、經(jīng)濟(jì)ITIS計(jì)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(yùn)算（HPC）等技術(shù)，成為加速推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)值的成長(zhǎng)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(dǎo)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(jì)算機(jī)芯片等更將成為未來(lái)2020～2030年掀起半導(dǎo)體技術(shù)演進(jìn)的重要推手。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)新波動(dòng)
面對(duì)未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，隨著5G、AI人工智能、高效能運(yùn)算（HPC）、車(chē)用電子等相關(guān)新興半導(dǎo)體應(yīng)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(gòu)的芯片發(fā)展趨勢(shì)，將影響著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向與半導(dǎo)體應(yīng)用區(qū)塊的轉(zhuǎn)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(guó)臺(tái)灣制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

工研院認(rèn)為，全球半導(dǎo)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(jìng)爭(zhēng)由臺(tái)、韓業(yè)者主導(dǎo)態(tài)勢(shì)已大勢(shì)底定，亦將影響未來(lái)終端客戶(hù)的訂單選擇。隨著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(tái)面。硅光子技術(shù)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(shù)的難度是需整合半導(dǎo)體技術(shù)和光學(xué)技術(shù)，仍需要扭轉(zhuǎn)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，工研院觀察到，終端應(yīng)用產(chǎn)品正從過(guò)去的3C電子產(chǎn)品轉(zhuǎn)向至AI、IoT產(chǎn)品加值的領(lǐng)域，對(duì)于芯片的規(guī)格需求，除了組件微小化外，高速運(yùn)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(dǎo)體產(chǎn)品與制程設(shè)計(jì)上考慮的重要課題。高階封測(cè)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(dǎo)大廠角逐之主戰(zhàn)場(chǎng)，例如臺(tái)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(yù)期未來(lái)在終端產(chǎn)品發(fā)展及全球芯片領(lǐng)導(dǎo)大廠帶動(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(yīng)用開(kāi)枝散葉，并應(yīng)用到我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)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(shí)現(xiàn)量子運(yùn)算技術(shù)的強(qiáng)大運(yùn)算能力，或許是后摩爾定律的解決方案之一。量子運(yùn)算強(qiáng)項(xiàng)在于可以平行運(yùn)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(shù)據(jù)仿真，而這也符合未來(lái)大型主機(jī)在AI的發(fā)展趨勢(shì)，更對(duì)于未來(lái)AI運(yùn)算機(jī)能的擴(kuò)張能有所幫助。

結(jié)語(yǔ)
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界未來(lái)十年看好AIoT應(yīng)用市場(chǎng)，除了傳統(tǒng)3C電子之外，未來(lái)將持續(xù)積極投資AIoT領(lǐng)域。而中國(guó)臺(tái)灣運(yùn)用既有的半導(dǎo)體優(yōu)勢(shì)，支持人工智能與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，可以造就2030年中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)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(tǒng)整合等先進(jìn)半導(dǎo)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(zhuǎn)型升級(jí)，并擴(kuò)大全球的市場(chǎng)布局。