2013年晶圓代工排名,18寸晶圓方案加速成形

　　18寸晶圓制程可望更趨成熟。為持續降低IC制造成本，半導體業界正積極開發18寸晶圓制程技術，并成功藉由策略聯盟與資源整合方式，克服研發資金及技術門檻過高的挑戰;目前包括臺積電、英特爾(Intel)與三星(Samsung)等大廠皆已開始小量試產。

　　臺灣在全球晶圓代工的龍頭地位已越來越清楚且不可動搖。

　　據市調機構IC Insights統計，2013年臺灣的全球晶圓代工市占率已高達60.8%(純晶圓代工，如不計整合元件制造商(IDM)，則市占率為71.8%)(表1)。

　　根據工研院產業經濟與趨勢研究中心(IEK)統計，2013年臺灣晶圓代工的產值達到新臺幣7,592億元，已創下歷史新高。如此豐碩成果全要仰賴兩項因素，分別是先進制程技術領先，以及行動通訊裝置的火熱需求。

　　臺積電在2013年第四季法說會宣布，2014年的資本支出不會縮手，將依舊維持高檔;資本支出部分，主要是用以建立20奈米(nm)先進制程的產能，同時進行更先進制程技術的開發。

　　先進制程演進的最大阻力在于黃光顯影制程，目前眾多廠商依舊將解決方案寄望于極紫外光(Extreme Ultraviolet, EUV)設備推出，但至今尚未達到量產效益所需的250瓦(W)光源能量，且仍存在著許多挑戰。

　　為了繼續向線寬微縮制程技術推進，多重曝光技術(Multiple Patterning)已是必要選擇。不過多重曝光技術將大幅拉高制作成本，如此終端消費者是否愿意接受，仍是一大問題。綜合上述，可見降低生產成本已成相關積體電路(IC)制造與設備廠商的首要課題。

　　降低IC制造成本主要有兩個方法，一為改進制程技術以實現線寬微縮，在相同的單位晶圓上產出更多晶片以降低成本;另一種方式為透過現有制程技術基礎，加大單位晶圓面積，亦即發展18寸晶圓。18寸晶圓的生產腳步，將可能因急遽升高的線寬微縮成本而加速。

　　資金門檻過高　18寸晶圓加速產業整合

　　建置18寸晶圓廠，無論是晶片制造或設備供應都須投入龐大成本，但足以負擔此研發支出的廠商卻寥寥可數，因此驅使業界產生一股資源整并的動力。

　　本段分別就IC制造商及設備供應商兩方面，說明在18寸晶圓開發潮流下，半導體廠商未來的發展趨勢。

　　[@B]高成本晶圓投資將集中于大型廠商[@C] 高成本晶圓投資將集中于大型廠商

　　2013 年，前三大半導體廠商占全球半導體總產值約40%;其中，又以晶圓代工的代表臺積電表現最為亮眼;其他如記憶體制造代表三星(Samsung)，與主要生產個人電腦(PC)專用的中央處理器(CPU)代表廠商英特爾(Intel)，在營收成長部分已進入平緩期，甚至有衰退的現象(圖1)。

　　近年來IC產業在設計、制造與封測等技術方面愈趨完整，有漸漸取代IDM的態勢;其中，Intel與Samsung皆有積極切入晶圓代工領域的跡象，若兩大廠持續投入，未來可望有機會與臺積電正面對決。

　　IC廠商彼此除了在設計與制程技術上競爭，成本下降優勢亦是另一項市場利器，因此，18寸晶圓可能成為IC制造發展的下一個重點。

　　根據IEK調查，建置一座18寸晶圓廠(月產能為四萬五千片)的經費約為100億美元(相同條件的12寸晶圓廠約為30億美元)，投資金額驚人。

　　環伺全球，有能力負擔如此龐大支出的廠商應不超過五家，目前臺面上最可能的參與廠商包括臺積電、Intel與Samsung。三家晶圓大廠為了角逐半導體市場的霸主地位，不斷投入資本以進行相關技術發展。 新電子

　　觀察圖2，前五大半導體廠商的資本支出，占營收比例高出其他廠商甚多;為了不在半導體競爭行列中缺席，如18寸晶圓制造這樣高成本的投資，未來將會屢見不鮮，且更明顯集中于少數大廠。

　　觀察臺積電、Intel與Samsung的資本支出占營收比例趨勢圖，可以看出在2013年時，前三大半導體廠商于的資本支出總額就已達320億美元(圖3)，約占全球半導體廠商總投資金額的50%以上。

　　而全球資本支出的集中程度顯示，全球半導體的產值與獲利將會集中于前幾大廠商，資本支出的趨勢亦是如此(圖4)，因此有助于集中資源投入18寸晶圓研發，故大廠投入18寸晶圓制造所需經費可說是已經到位了。

　　全球半導體設備產業趨向資源整合

　　IC的制程技術競爭固然激烈，但制程設備研發亦是另一發展重點，若缺乏無適當的制程設備，縱有理想的電路設計也難以具體實現。

　　臺積電、Intel、IBM、GlobalFoundries與Samsung等大廠，在2011年于美國Albany成立了全球18寸晶圓推動聯盟 (G450C)，該聯盟組成的主要目標是制定晶圓設備與材料等相關協定，對于18寸晶圓制造設備的發展而言，可說是相當重要的組織。

　　生產18寸晶圓設備的研發經費相當驚人，IEK推估設備研發支出可能高達1億美元，較12寸晶圓生產設備的研發經費多出約50%。

　　對設備廠商而言，一旦投入18寸晶圓設備的龐大研發經費，面對未來潛在客戶屈指可數(目前僅臺積電、Intel與Samsung表態將建造18寸晶圓廠)，若半導體制造商未如預期予以采購，將陷入虧損窘境，故不得不謹慎評估18寸晶圓制程設備開發的可行性(圖5)。

　　半導體設備商未來的發展，可能與IC制造商雷同，趨向資源集中，如此才會有充沛資源進行新設備研發。

　　為此，全球第一大的半導體設備商應用材料(Applied Materials)，與第三大的東京威力科創(TEL)，兩者在2013年時進行合并，市占率各別從原先的14%與11%，合并后一舉攀上25%，同時產品線幾乎沒有重疊，且各階段制程可有效配合，以降低資源浪費，可謂配合得相當完美。

　　資源集中將會擠壓競爭廠商的生存空間，未來設備廠商的產值與獲利亦會如IC制造商一般，集中于少數廠商，有利18寸晶圓制造設備的研究與發展(圖6)。觀察設備發展的技術，在產業演進之下，同樣是已經到位。

　　18寸晶圓投資巨大　僅少數業者能負擔

　　隨IC技術的演進，不論在制程技術開發支出，或是設備研發的投入金額，與過去相比已不可同日而語，增加幅度并不是線性，而是呈指數型上升。未來在半導體制造或是相關設備廠商間，可能將呈現一種大者恒大的趨勢。

　　未來生產18寸晶圓的相關技術與設備，其所需資金將相當龐大，且能負擔如此龐大金額的廠商數量急遽下降，故不論對半導體制造商或設備商而言，投入前必須更謹慎評估未來是否得以回收，否則一旦無法回收，造成的負面結果可能嚴重影響公司正常營運。

　　目前最可能投入18寸晶圓制造的廠商，分別是臺積電、Intel與Samsung。這三家廠商的產值約占全球半導體總產值40%之多，且未來該比例仍會持續升高，資源也將趨向集中于少數廠商。

　　在制程設備的發展亦是如此，各家設備廠商為降低彼此間競爭，并減少不必要的資源浪費，近年亦紛紛展開整并動作，如科林研發(Lam Research)與諾發系統(Novellus)的合并案，以及2013年的Applied Materials與TEL合并案。此現象一再突顯，資源集中于少數廠商將成產業發展趨勢。

　　因半導體產業的自然演進，促使業界對資金與技術方面的集中度因此提高。著眼當前，雖18寸晶圓方案尚無法實現，但促成建置18寸晶圓廠所需的技術與資金皆漸漸到位，未來發展將令人期待。