晶片缺货新常态，半导体产业锻炼供应链韧性

面对剧烈变动的国际局势，未来晶片缺货恐成新常态，产业链韧性亦是半导体业共同面对的必修课题。

半导体产业自从2018年中美贸易战开始，逐渐提升其在全球经济的重要性，中美贸易衝突至2019年升级为科技战，2020年COVID-19疫情爆发，2021年蔓延全球且造成供应链前所未见的动盪，全球对于半导体的需求持续升高，甚至已经成为战略物资与战略产业，2021年晶片缺货成为新常态，面对疫情与国际地缘政治的不确定性，产业链韧性亦是所有厂商共同面对的必修课题。

根据世界半导体贸易统计协会(World Semiconductor Trade Statistics, WSTS)发布的资料显示，2020年全球半导体市场规模达4,404亿美元；2021年全球半导体市场受到市场需求激增，预估将会拉升全球半导体市场高度年成长25.1%，推升全球半导体市场站上5,509亿美元的新高峰；2022年仍将维持正成长动能，在供需趋于平缓之际，于高基期的状况下年成长10.1%，全球半导体市场规模可达到6,065亿美元(图1)。这三年台湾地区的表现都超越全球，整体产值最终上看新台币4.5兆元。

图1　全球半导体产业产值与成长率

半导体产业于动荡中屡创新高

全球半导体产业从2020年下半年开始，呈现明显成长，根据资策会MIC研究指出，主要原因有三，第一，在疫情的影响下，宅经济带动笔记型电脑的需求；第二，2020年下半年起，智慧型手机跟车用电子的需求回温；第三，美中贸易战引起的转单效应。除此之外，5G、AI、物联网、车用电子等新兴应用持续发展，推动对半导体元件的长期需求，引发晶片需求大于供给，甚至因为缺货风潮蔓延，导致许多厂商重複下单，更加剧半导体市场供给的紧缺。

受惠于这波需求，台湾地区半导体产业整体表现突出，尤其是製造部分，产能利用率通常是满载，甚至突破100%，因为全球80%的笔记型电脑是由台厂组装，同时晶片大部分亦是由台厂供应，所以供不应求的情况在台湾地区更为明显，这样的动能延续至2021年的上半年，所以台湾地区的IC设计、製造跟封测产值持续攀升。另外在2021年下半年，整个需求动能慢慢转向5G、AI、物联网和车用电子等新兴应用。

工研院预估，2020年台湾地区IC产业总产值为新台币3.2兆元。2021年台湾地区IC产业预估将年成长25.9%，总产值轻鬆达成新台币4.1兆元的历史新高点，台湾地区半导体产业的成长性高于全球半导体市场平均值。展望2022年，在全球市场需求持续存在，产能供给趋于平衡之际，台湾地区IC产业年成长率将达12.0%，总产值将成长至新台币4.5兆元，亦高于全球预估的10.1%成长率。
半导体供需失衡非一时能解

半导体供需失衡与区域供应链重组的现象，简单而言并不是单一因素导致，当然也没有一帖特效药可以快速的药到病除；整体而言，有许多全球性的重大事件在近年陆续发生，导致产业链的混乱，是一个多重因素的结构性问题。MIC认为，在供需失衡方面，需求部分，快速高涨的需求牵涉到许多不同的终端产品和晶片。

而供给面主要问题则来自于8吋跟12吋晶圆产能的成长幅度无法跟上需求，在产能不足的情况下，各类型的晶片出现产能排挤的效应，以8吋晶圆而言，显示驱动IC、电源管理IC跟CIS、MCU因为製程接近会有一些产能排挤；12吋晶圆的部分就是电源管理IC、Audio Codec IC、WiFi IC、RF IC等等，这些会有产能排挤的效应。另外还有一些影响供给的因素来自于意外的发生，比如说德州的暴风雪、日本的地震、Renesas火灾，甚至是台积电跳电，还有东南亚的疫情，这些都会影响到晶圆厂到封测厂的生产供货。

供应链失衡影响多个层面

IC的供不应求，对整体供应产生巨大影响，以几个面向进行探讨，首先在製造跟封测方面，因为产能达到满载，开始出现订单排队的情况，交期也逐渐拉长；另外反映成本的原因，製造跟封测厂的报价会往上，因为需求很高，所以製造跟封测厂比较放心、积极地扩充产能，并开始发展长约跟订金的营运模式，确保产能开出以后有足够的需求来去化。

在设计方面，对于IC设计厂来讲，取得产能变得相对困难，因此成本提高，可能透过晶片涨价转嫁给下游终端产品；另外，因为终端产品无法取得晶片，所以会出现重複下单的情况，使得真实需求难以掌握。所以IC设计业者很难确定到底哪一种晶片才是最需要的，在这种产能排挤下，没有办法决定真正需要的晶片类型的产能，就会出现长短料的问题。

在设备跟材料方面，设备是扩充产能需要的元素，但是因为设备本身也需要半导体晶片，当晶片缺货时，设备交期也会拉长，进而影响到製造跟封测产能扩充。材料方面，因为原物料交期拉长，所以大厂会积极去争抢相关产能，大厂不管是製造封测产能或是材料的产能都比较有优势。对于终端产品来讲，也会影响终端产品零组件的取得，因为长短料的问题，使得有些产品因为缺料无法出货，变成有些终端产品业者，可能需要缩减产品线或者进行整併，以便有足够晶片的产品能够出货。

AI/汽车电子/化合物半导体热烧

此波晶片缺货，让各国政府意识到近年半导体製造已经逐渐转移到亚洲，尤其台湾晶圆代工产能占全球50%以上(图2)，如果台湾的代工产能受阻，对于全球晶片生产影响甚钜，产业链韧性低，有鑑于此，全球各国尤其欧、美、日本便兴起建立半导体产能风潮。同时推动政策鼓励，比如美国的CHIPS法案或是AFA法案，透过建厂补助、研发补助，增加对于本土半导体建置产能的吸引力或吸引其他国家合作，在这些政策推动下，各国未来几年会逐渐建置新的半导体产能，也会有国际合作的发展。

图2　全球晶圆代工产能分布

展望未来，AI、汽车电子、化合物半导体等都是被看好的新兴应用，以汽车电子化为例，MIC指出，四个趋势为C.A.S.E，C是Connected联网车，A是Autonomous自驾车，S是Sharing或者是服务，基本上是车联网相关的服务，E是Electric电动化。自驾车跟电动车已经在业界风起云涌，气候变迁加速车辆电动化，电池跟马达导入驱动系统后，车子对于电控晶片需求越来越高，不管是DC/DC、或是AC、DC之间的转换，都需要功率半导体，根据产业研究机构Gartner研究，2020年，平均每台车使用的半导体金额约489美元，2025年时，将增加到716美元。

另外，由于自驾技术的发展，感测装置数量持续提升，不管是雷达、LiDAR、摄影机皆是，因为需要更精准的感测跟安全，感测后对于讯号分析整理也需要半导体晶片支持。另外，车辆联网能力持续进化，车联网(V2X)有三大应用，包含车载资通讯影音的传输，还有车子对外的沟通，与车子内部状态的监控，这些都需要联网技术的支持。

在化合物半导体部分，宽能硅半导体氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)，因为材料的特性，所以在高压、高频方面有不同的应用，近年来不管是在能源、高铁、工控、电动车、通讯、行动快充方面都有很大的市场潜力，年成长率约20%，会慢慢渗透既有市场。台厂这方面的投入也很积极，在磊晶方面有嘉晶、环球晶、晶成等，代工方面有汉磊、晶成、世界先进、台积电，甚至最近听到联电也开始在做这方面的研发，台湾地区在磊晶跟晶圆代工已经有实绩，但目前还是集中在GaN，SiC不仅技术难度高，台湾的发展也相对落后。

半导体供应链的变局带来一连串的机会与挑战，台湾地区凭藉过去几十年打下的基础赢得不错的成绩，但经过近期的发展，也让产业发觉供应链的脆弱，2021与2022都在成长的格局下因应变局，相较压力是比较小的，因此如何藉由这个机会强化自己的产业韧性，相信是现阶段的重点与未来再次取得成功的关键。今天的优势可能成为明天的劣势，国际环境变化剧烈，无论是政治、气候、疫情都是牵一髮动全身，事实上，没有人有鬆懈的本钱。