台湾日报

全球晶片战争,台湾身在前线阵地

全球半导体产业的下一个难关为何?台湾晶圆代工四巨头之一、世界先进公司董事长方略如此回答──

2016年4月26日台中,矽品精密工业股份有限公司的晶片加工区。

2016年4月26日台中,矽品精密工业股份有限公司的晶片加工区。摄:Billy H.C. Kwok/Bloomberg via Getty Images

端传媒记者 何欣洁、林庭苇 发自台北

刊登于 2021-02-04

#车用晶片#联电#世界先进#地缘政治#力积电#晶片#半导体#台积电#芯片危机

自中美贸易冲突以来,台湾的半导体与电子业早已身处国际地缘政治冲突前线,而在2021年1月爆发的“车用晶片之乱”,德国、日本与美国政府罕见高分贝公开向台湾政府要求“支援晶片”,甚至指名希望取得台积电产能,再次将晶片由商业问题拉升至国际政治的层次。

1 月 27 日,台湾经济部长王美花、国发会副主委龚明鑫作东,邀请台湾晶圆代工四大巨头──台积电、联电、力积电和世界先进──出席在经济部举办的“午餐便当会”。以台湾的政治文化而言,政府请业者“吃便当”是一种官民之间协调事务的起手式,比起正式会议,它看似更轻松一些,却比“喝咖啡”能有更完整的时间能够交换各方意见。

会后,王美花表示,各家晶圆代工业者的产能已经满载,但业者们仍愿意配合政府,尽量挤出产能支援车用晶片。

这项新闻,引起台湾朝野与民间社会的高度重视与讨论,甚至衍生“晶片换疫苗”的案外案。1月29日,国民党立法院党团在总预算朝野协商时,提出相关主决议案,指“全球半导体爆发缺货潮,美国、德国汽车大厂各自透过关系,希望我国政府协助采购台积电晶片,有鉴于我国对外采购疫苗谈判不顺,卫福部应协同相关部会透过经贸谈判与结合民间企业力量,持续对外采购疫苗之谈判,并优先提供予第一线医护及工作人员,让抗疫再添一层保障,以安民心。”

截至目前为止,这项提案并未获得世界其他国家的官方正式回应。仅有前 AIT(美国在台协会)处长司徒文,在面对媒体询问时表示,若台湾在晶片方面可以帮助美国,他希望美国在疫苗方面也能帮助台湾,积极正向对双方都是好事。

这波车用晶片之乱,必须追溯至2020年三、四月,疫情之下,带动在家工作、远距教学与线上娱乐的热潮,“宅经济”需求爆发,加以5G手机渗透率大幅提高、车用电子复甦等因素,让八吋晶圆的需求十分强劲。在电子产品中,电源管理IC、影像感测器、指纹辨识晶片和显示驱动IC等等,以及许多用于5G的元件或晶片,都必须以八吋晶圆为生产主力。

以产业发展程度而言,八吋晶圆其实已是“成熟制程”,与“先进制程”相比,并不是走在技术最前端的成品,业界甚至一度预估,八吋晶圆迟早会被更先进的十二吋晶圆所取代。但因八吋晶圆的制程成熟、成本低廉,一直都未消失,反而在2018年后,持续走扬。

放眼当前全球业界,八吋晶圆厂共有40座,当中便有33座位于亚洲,台湾拥有15座,中国大陆拥有7座。在经济部请吃便当的台湾“四巨头”之中,联电、世界先进与力积电便以生产八吋晶圆为主力,以成熟制程为主;台积电则是既保有成熟制程,也是全球半导体先进制程的佼佼者。

八吋晶圆

晶圆,为所有电子元件的基板,由“矽晶柱”切成薄片后的产物,状为圆形薄片,八吋、十二吋等则指晶圆的直径。在半导体制程中,晶圆会再被切成一片片的裸晶(Die),历经封装、测试等程序后,成为晶片(Chip)。

“短期之内,即使有季节性的变化,但八吋(晶圆)产能的需求,一定都会成长,”台湾晶圆代工四巨头之一、世界先进董事长方略,在2021年初的一场记者餐叙上,多次强调,现在八吋晶圆的状况是“供不应求”。

早在 2020 年第 4 季,世界各国厂商便尽力调度产能,但仍无法解决供不应求的问题。联电、世界先进先后宣布,或将在农历年后,调涨八吋晶圆代工的报价。

近日发布的世界先进公司财报,无疑是这股热潮的最佳注脚之一。

世界先进积体电路股份有限公司,成立于1994年12月5日,前身为工研院次微米发展计划,后由台积电主导,成立民间公司。原以生产DRAM(动态随机存取记忆体)为主,2000年转型成为晶圆代工厂,自此开始,世界先进成为台积电的代工伙伴,而迄今为止,台积电则是世界先进的最大股东。

在台湾最大网路bbs论坛ptt实业坊的Tech_Job版上,世界先进被交换求职情报的工程师们昵称为“仙境”。随着景气循环与公司待遇变化,此处的“仙境”有时是称赞褒扬,有些时候则带有讽刺之意。

2020年5月13日中国上海,台积电(TSMC)的标志。
2020年5月13日中国上海,台积电(TSMC)的标志。

2021年2月2日,世界先进董事长方略在法人说明会(财报发布会)上宣布,由于客户对晶圆代工的需求持续成长,2021 年第 1 季合并营业收入预估介于新台币 89 至 93 亿元(对美元27.8元汇率计算)之间,毛利率 36.5% 至 38.5%,营业利益率则为 25% 至 27% 之间,有机会再度创下单季营收最高纪录。

财务长黄惠兰也在法说会上宣布,由于客户对晶圆代工的需求持续增加,加上新加坡厂加入营运、产能利用率提升,因此世界先进第四季出货量较前一季增加 3%、比去年同期成长 21%,来到 67.1 万片八吋晶圆。

在“晶片荒”的大潮之下,车用晶片的缺货危机,是导致各国高调向台湾与台积电“求援”的重要因素之一。此前,车用晶片客户因疫情疫情冲击销售,对市场做出相对悲观的预测,大砍晶圆代工订单,但在去年第四季,车用需求回温,待想要重新下单,晶圆产能早已被手机、平板电脑等消费性电子客户抢先卡位。

影响所及,让汽车大厂被迫减产。美国的福特(Ford)、通用(GM),德国的奥迪(Audi)和福斯(Volkswagen)等知名品牌的部分生产线,都在“缺晶片”的情形下被迫暂时喊停。

但事实上,作为晶圆代工强国,台湾并不直接生产车用晶片,而是为全球几家主要车用晶片开发商供应晶片,包括恩智浦(NXP)、意法半导体(STMicroelectronics)、英飞凌(Infineon)等。按照一般商业程序来说,汽车大厂会向这些车用晶片开发商施压,这些相关厂商再去请托台积电等相关代工厂。按照常理来说,若按这种方式加速生产,相关厂商必须再多付一笔佣金给代工厂。

不过, 2021 年的“车用晶片之乱”,显然已经不完全按照原有的游戏规则来玩。无论实际的谈判与磋商程序为何,惊动各国政府发函给台湾政府求援,显然是过去相当罕见的。

对于晶圆代工厂来说,产品良率与生产周期是核心竞争力之一。如何预估客户的产能需求,制定合适的产能计划,让产能投放与产能利用率达到完美的平衡,是一门不亚于晶片制造本身的高深艺术。

若眼见市场需求强劲,便砸大钱盖新厂、买新设备,若未来需求降温,可能会导致机台闲置、产能利用率锐减。同理,大部分晶片制造商也不会轻易同意答应用所谓的“最急件”(Super Hot Run)方式生产晶片。虽然这样能让车用晶片的生产流程由40至50天缩短到20至25天,甚至更短,但却会降低生产设备的表现、减少利润率,并增加成本。

那若采用“扩产”方式面对需求呢?则是另外一项难题。建造与运营一座晶圆厂,向来非易事。早在1980年代,业界便流行一种说法:公司拥有一座晶圆厂,仿佛“在自家泳池里养鲨鱼”,代表饲养费高、养起来费时费力,最后可能还会将饲主(公司)吃掉。

这也是台积电发展专业晶圆代工的基础:即是替晶片设计公司照顾鲨鱼,让他们可以专心于设计;而晶圆代工厂必须做到绝对保密、不出售晶片,只接受委托进行晶片代工。

出身台积电的老将方略,面对“扩厂”的回答,也堪称经典。在法说会上,方略在面对外国记者发问时,回答“如果我们有机会扩充产能,当然也希望能扩产...但扩产需要有各种条件配合,就像我们华人说的『天时、地利、人和』。”

而在此前的餐叙会上,方略曾经向记者解释,八吋晶圆厂并不是“出钱就可以盖得成”,“天时、地利、人和”意指设厂所需的土地难寻,产业人才要如台湾一样勤奋又灵活亦不容易,除此之外,包含台湾在内的各地政府对产业的态度、国际局势等等,都是设厂必须考量的因素。

此外,方略也说明,许多设备商都已经停止生产部分八吋晶圆机台,这也让建新厂的难度增加。这让许多业者以并购其他工厂、购买二手设备的方式来解决八吋晶圆的产能问题。方略便透露,寻求适合并购的新厂,一直都是世界先进管理阶层努力的方向之一。

建新厂不易,针对八吋晶圆供不应求的困境,有业内人士提出以“长约制”方式解决问题:由于 2021 年的产能已满,现在订单已排到 2022、2023 年,若客户愿意签订长约、预先付款以预订产能,除了可确保产能供给之外,价格也已经确定,不会再调涨。

然而,在“长约”潮流中,对于财力有限的小型及新创 IC 设计业者而言,却陷入相对不利的处境。若也想向大公司学习,向代工厂预先付款、签订长约以确保供给,等于资金被绑住,风险升高;但若不愿如此,眼下晶片产能紧绷、订单大排长龙,即便有产能释出,也大多由订单规模大、有能力“加价抢单”的大型业者获得,小型业者若没有及时加入“产能争夺战”,未来恐怕排队也下不了订单。

如今,车用晶片以政府层级高规格喊话,就连已经部分下订单的小型 IC 设计业者也不禁担忧,被车用晶片“插队”后,可能会因生产延迟而蒙受损失,影响创新计划。甚至有业界人士悲观认为,影响所及,恐怕会让未来数年的半导体创新脚步相对放缓。

2016年4月26日台中,矽品精密工业股份有限公司。
2016年4月26日台中,矽品精密工业股份有限公司。

“(不希望再发生)这些不必要的、对于地缘政治的,或者国与国之间其他的考量,而把半导体当做一个筹码加进去,当做一个bargain(议价),(如同)过去也发生过的。”

这场由疫情与车用晶片引起的大潮,究竟会持续到何时?方略认为,当前市场对晶圆代工的强劲需求,应该还会持续至少两、三季,但市场过热、存货过多导致需求缓和的情形,迟早会发生。

不过,比起景气循环,其他“非市场性因素”,显然更让这些晶圆代工业者忧虑。面对端传媒询问,未来世界半导体产业的下一个难关为何?方略坦率指出,那些供给与需求的上下起伏,“都是小事,两三年就有一个季节影响的变化,大家都习以为常。”

而方略对于“难关”的回答,则与许多晶圆代工经营者相同:“(不希望再发生)这些不必要的、对于地缘政治的,或者国与国之间其他的考量,而把半导体当做一个筹码加进去,当做一个bargain(议价),(如同)过去也发生过的。”

然而,在当前的国际局势下,半导体业持续受地缘政治牵动,看来势所难免。1月29日,台湾经济部证实,将在台湾时间2月5日,与美国拜登政府官员与台积电等晶片与相关产业业者,将就车用晶片短缺问题进行视讯会议。部分市场分析师担心,万一台积电挪出产能支援车用晶片,将影响营收与毛利率较佳的智慧型手机晶片等产品。

正如台积电创办人张忠谋在2019年的名言,“当世界不安静时,台积电将是地缘政治家的必争之地”,在全球晶片战争中,台湾业者身处关键战略阵地,想要完全不成为筹码,或许是很难达成的心愿。

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