发挥互补综效 台/欧半导体厂齐攻18寸晶圆

2013-09-23 08:53:48来源: 新电子

    由于台湾半导体产业在晶圆制造方面具有领先优势,可与欧洲业者擅长的设备及材料研发能力互补,因此两地业者已展开策略联盟,并着手开发18寸晶圆制程及生产设备,期藉由共同分担研发、建厂费用与风险,加速推进下一个半导体世代。

    目前业界预估建造一座18寸晶圆厂所需经费约110亿美元,将近12寸晶圆厂(约30亿美元)建置成本的三到四倍,再加上背后制程、材料与设备等研发资源的投入,将是非常庞大的金额,单一公司甚至单一国家的投入,都可能显得有点吃力;因此,相关业者已将成立产业联盟视为可行的发展选项之一。 

    例如,台积电、英特尔(Intel)、IBM、格罗方德(GLOBALFOUNDRIES)与三星(Samsung)已于2012年在美国纽约共同成立18寸晶圆制造联盟--G450C(Global 450mm Consortium)。其目的在于制定18寸晶圆规格、生产设备与制程技术研发,未来更先进的量产制程与材料研究等工作都会在此联盟继续下去。 

    然而,当前国际上其他相似的18寸晶圆研究机构,如比利时微电子研究中心(IMEC)等,研究规模均无法与G450C相比,恐将导致未来半导体发展蓝图受制于美国,其他国家将缺乏抗衡的力量。也因此,除美国以外,其他各国政府与相关半导体业者已开始研拟合作,期在18寸晶圆取得一席之地。 

一加一大于二 台/欧携手为最佳组合

    2012年台湾晶圆代工产业在全球市场的占有率为62%;而在45奈米(nm)以下的先进制程市占也高达47%,双双位居全球第一;未来在国内大厂不断的扩增产能与先进制程的研发投入下,相信更可拉大与对手之间的差距。 

    不过,一旦下世代18寸晶圆制程技术专利与生产设备皆掌握于国外业者手上,势将增加台商未来发展的不确定因素;因此,国内相关机构务须提前思考因应对策,并争取将全球第二座18寸研发中心设于台湾,方能提升国内半导体产业的竞争力,并持续掌握产业主导权。 

    就目前市场情势来看,欧洲半导体厂将是台厂最佳合作夥伴选项,主因系双方各有所长,将带来技术与产能互补效益。如表1显示全球排名前二十五名的半导体公司,台湾与欧洲各有三间公司名列其中,前者分别是两家晶圆代工厂台积电、联电,以及一家IC设计商联发科;后者则皆为整合元件制造商(IDM),包括意法半导体(ST)、英飞凌(Infineon)与恩智浦(NXP)。从中可发现台湾产业垂直分工较精细,欧洲半导体发展则偏向上下游整合模式。

    如今先进制程开发成本居高不下,且维持晶圆厂正常营运所需费用不菲,IDM厂已渐渐走向轻晶圆厂(Fab-Lite)甚至无晶圆厂(Fabless)模式,正好需要台湾晶圆代工产能的支援。以近期台湾、欧洲主要半导体厂资本支出趋势(图1)来看,欧洲业者的投资已远不如台湾,未来其半导体产业应用与制造分工走向将更加精细,如欧洲半导体业者产品已集中于车用电子、消费性电子及微机电系统(MEMS)等应用,市占率也都登上全球厂商排名前五名以内。

图1    台湾与欧洲各大半导体公司资本支出趋势

    值得一提的是,2010年英特尔买下英飞凌旗下行动无线部门;2009年由爱立信(Ericsson)与意法半导体共同成立的ST-Ericsson,主要产品均为无线传输平台相关晶片开发,但后者因不堪长期亏损,已于2013年宣布解散,间接宣告欧洲半导体大厂全面退出无线通讯领域晶片的开发与贩售。相较之下,台湾在此一领域则有充足的设计能量。 

    综观上述发展,台湾与欧洲半导体公司的属性与产品分布完全不同,台湾的主战场是在晶圆代工,而欧洲则是车用或消费性电子产品,此一不同走向即可望发挥一加一大于二的效果。 

产业优势大不同 台/欧合作综效明显

    至于台湾和欧洲在半导体设备、材料与整体供应链方面的比较,2011年全球前十大半导体设备商市占总和占总体64.8%,欧洲半导体设备商有两间进入前十名,分别是第一的艾司摩尔(ASML)与第八的ASM,市占约17.9%;台湾在设备与材料制造方面,市占率则低于4%,远远落后于欧洲规模。但是,欧洲厂商着重布局先进制程设备、材料研发与制造,在晶圆制造相对较少;相较之下,台湾则强攻晶圆制造,两者发展方向也截然不同。 

    图2为欧洲与台湾潜在18寸晶圆半导体制造产业链示意图,欧洲在制程设备、自动化设备与材料供应商的分布相当完整,例如AMSL提供微影设备、Siltronic攻晶圆生产、NOVA则负责晶圆量测设备、ASYST部署自动化设备与Adixen开发真空帮浦等;在晶圆制造方面则仅有一间英特尔位于爱尔兰的工厂。 

图2    欧洲与台湾半导体产业链分布

    相对于欧洲,台湾半导体设备商只有汉微科可提供电子束量测(HMI)设备、汉辰布局离子布植(AIBT),以及家登的晶圆、光罩传送盒,规模与欧洲相关设备厂相去甚远。 

    图3则为全球在研发支出能量上的比较,纵轴为每百万人中科学家与工程师的人数,横轴是国家研发支出占国民平均生产毛额(GDP)的比例,圆的大小代表绝对金额;纵轴、横轴数值与球的大小代表各个国家的研发能量。

图3    全球研发支出能量比较

    目前全球研发能量前两名分别是美国与中国大陆,但台湾不论在研发支出占GDP比例或国内研发人才比例,甚至在研发的绝对金额上,表现也都不俗;相较于德国、法国、荷兰与英国等欧洲主要研发大国,虽然在研发的绝对金额上高于台湾,但在研发人才比重上则略低。 

    欧洲过去在半导体产业上的发展,不论在先进制程、设备、材料与晶圆制造的发展上,都拥有良好的历史与传统,但随着整个全球政治经济局势转变,晶圆制造与先进制程开发也因成本与产业链等因素,逐渐转往亚洲国家或美国地区,所幸主要设备与材料方面的研究仍旧留在欧洲。 

    从半导体制造、产业链、台湾与欧洲的教育与研发支出方面,剖析台湾与欧盟的优势与劣势,其中有很多是互补的,台湾的优势为欧洲的劣势,如表2整理台湾与欧洲在半导体产业发展的SWOT分析。其中多处可看出台湾与欧洲能相辅相成,例如在生产规模、产业链的完整性与快速量产的能力皆是台商优势;相对的,欧洲在基础研究的能力、半导体所需生产设备与材料的开发能力,却是台湾最欠缺的部分。

 

    另外,台湾与欧洲所面对的产业威胁其实是相似的,如G450C未来对半导体产业的主导权,以及在18寸晶圆的研发与建置经费相当昂贵等;但在机会部分,除IMEC(欧洲)与台积电(台湾)皆已着手建造18寸晶圆厂外,其他部分互补的地方其实很多。 

台/欧合作第一步 设共同研发中心

    据研调机构ICKnowledge预估,18寸晶圆将会是半导体发展的最后一个晶圆尺寸,但未来半导体产业的成长已不如过去强劲,例如8寸制程转往12寸时,半导体成长约有17%成长率,但预估12寸转往18寸时将仅约4?6%成长(图4),成长不如以往,再加上高昂的先期研发投资,诸多半导体设备商的兴趣较不如过去热烈。 

图4    过去与未来半导体营收趋势图

    也因此,未来发展须走向合作,且不只在公司层级,更要推向国与国之间的合作,如此成功的机会才能提高;过去欧洲虽然在半导体产业称霸,目前逐渐被亚洲国家所取代,这次18寸晶圆制造的发展对台湾与欧洲不论在经济或产业上的成长,的确会是一个很好的切入机会。 

    未来台湾与欧洲彼此在18寸晶圆制造与研发上要如何合作呢,目前双方已有初步方向。首先,台湾、欧洲须共同设立半导体研发中心,分担研发、建厂费用与风险,并与现有的G450C存在既合作既竞争的关系,降低G450C的控制与威胁。 

    其次,台湾为全球晶圆代工产能供应最大的国家,可藉由建造18寸晶圆厂,优先与欧洲共享产能,降低欧洲各大半导体公司盖厂所需之资本支出,并提高量产能力,互利互惠。台湾对半导体设备材料需求也是全球最大的区域之一,欧洲各大设备材料商可在台湾设置生产或是组装工厂,甚至是研发中心,利用台湾得天独厚的地理位置,增加基础研发与生产应用之间的时效性。 

    另外,欧洲在MEMS、微控制器(MCU)、汽车电子设计与制造上有独到之处,台湾在逻辑先进制程,与3C所需的处理器设计生产,则在全球具有举足轻重的角色,亦可藉由双方合作研发,激荡出新的创意。 

    事实上,欧洲业者亦能挑选其他国家做为合作夥伴,包括南韩、日本或新加坡等,但是,不论在科技能力、人力资源、合作忠诚度与互补性的考量上,仍以台湾最为适合。 

    现阶段,台湾与欧洲半导体业合作已有一些成功案例,如表3整理,微影设备大厂ASML在台设立研发中心,原子层沉积设备供应商爱思强(Aixtron)在台设立研发实验室等,相信未来彼此对进一步合作并不陌生,相关合作案也将如雨后春笋般愈来愈多。 

    由于建造18寸晶圆厂要价不菲,再加上制程、设备与材料等研发经费都是沉重负担,因此,台湾与欧洲未来走向策略联盟将是不错的选择,可与G450C维持既合作又竞争的微妙关系。 

    无庸置疑,台湾拥有全球62%的晶圆代工市占率,晶圆厂密度全球最高,再加上位处亚洲中心,绝对有能力及优势吸引欧洲设备业者青睐,携手打造全球第二座18寸晶圆制造研发中心。目前台积电已规画在2016年试产18寸晶圆,并将于2018年导入量产,距今只剩3年时间;而台湾主要竞争者南韩则虎视眈眈,希望主导未来产业走向;因此,成立台、欧联盟已迫在眉睫,两国须通力配合,才有机会在下一个半导体世代站稳脚步。 
 

关键字:半导体  18寸晶圆  晶圆代工  半导体产业

编辑:刘燚 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/manufacture/2013/0923/article_9448.html
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