揭開半導體產業的面紗

歷來每一次數位顛覆革命的爆發都建基於硬體的創新。微晶片是其中一例，其透過把多個半導體晶片組合起來控制多種電子程序。自德州儀器（TI）在上世紀 50 年代開發出世界第一款商業化積體電路（IC）以來，微晶片一直推陳出新，體積變得越來越小，而功能則越來越強大，繼而成為我們日常電子產品的核心組件。後來這個產業更由美國跨越太平洋而進軍亞洲，構成現時錯綜複雜的全球價值鏈。

時至今天，各大企業正紛紛致力應用人工智慧（AI）技術為全球打開新一波創新浪潮，市場對先進晶片的需求也因而激增。與此同時，全球供應鏈形勢持續緊張也為晶片行業帶來壓力。根據 Spherical Insights 的最新預測¹，由 2023 年起的十年內，全球晶片的銷售額有望差不多翻倍，其市場價值於2033 年將達到 1.2兆美元。分析師表示，虛擬實境、遊戲、自動駕駛和電信業的進步，均是推動晶片產業快速成長的主因²。

隨著新一代數位顛覆革命來臨，亞太區企業好應密切關注最新的科技發展，並進行供應鏈的布局，才能在瞬息萬變的環境中抓住機遇。

何謂半導體？

半導體是晶圓薄片，其製造方法是把多個電子電晶體、電阻器和電容器整合在單一的導電基板上。

以往企業會先分開生產這些組件，將它們佈置在基板上然後再進行連接。一個設備所需的電晶體越多，其體積就會變得越笨重，電流需要穿過的物理長度延長使其速度也會隨之變慢。

而積體電路（或微晶片）透過將所有組件以單一材料（通常是矽）組合而成，同時解決了尺寸和佈線的挑戰。

在高階晶片設計和先進製造設備方面，美國和歐洲公司一直占據著主導地位（美國企業包辦了全球十大無晶圓廠公司中的八個席位，另外兩名為台灣的聯發科和瑞昱）³，但實質的製造工序則外包予其他公司，即是俗稱的晶圓代工廠。

台積電便是一家純晶圓代工廠，並且除晶圓代工外幾乎沒有其他業務，但卻控制了全球過半最先進半導體生產的份額；另一方面，韓國的三星電子一向有設計及製造自家晶片，但也控制著全球10%以上的代工市場。三星的本土競爭對手SK 海力士則是目前全球第二大的記憶體晶片製造商，其代工廠業務更不斷擴大⁴。

毫無疑問地，如今幾乎所有電子設備都需要各種各樣的晶片，但也不一定必需最新及最先進的晶片類型。這為亞洲製造商開拓了一片廣闊的生產版圖，當中的領軍企業包括聯電、力積電，以及中芯國際和華虹集團等⁵。

晶片應用已大舉滲入我們的日常生活中，無論在健身追蹤器、汽車、洗衣機或手機之中均有其踪影，而且愈來愈多消費性電子產品、交通、銀行和醫療保健系統也在採用晶片技術。

對企業而言，不同產業陸續經歷數位轉型只代表半導體的角色將隨之變得更加重要。近年亞太地區電子商務和數位支付發展蓬勃，便是拜晶片的運算能力進步所賜。

由於客戶要求以特製硬體來支援人工智慧等嶄新技術，使市場對更先進的運算需求大增，整個晶片產業也正經歷轉變。

複雜無比的製作工藝

晶片產業的變化並非一朝一夕，其生產過程相當複雜。從設計後期到封裝，整個階段可能需時四個月，當中涉及數百個步驟，包括氧化、光刻和蝕刻等⁶。

建造一座晶片製造廠除了要耗資數十億美元，涉及的時間可能要四年或更長。舉例說，三星電子在美國德州建立的一座廠房，預計耗資便超過 250 億美元⁷。

晶片製造設備所需的投資相當驚人，單是一台極紫外光微影設備的商業價格就接近 4 億美元，並需要數百名工程師才能完成安裝⁸。

日本在全球晶片產量方面位列第三名，雖然落後於韓國和台灣，但在半導體材料生產市場就占去半壁江山，同時也占設備生產市場約三分之一份額。當中，東京威力科創和尼康一直擅長於生產尖端的微影工具和其他設備，而信越則是矽晶圓等原料的重要供應商⁹。

對於半導體製造來說，品質控制和故障風險至關重要。新廠一旦投產，工人便須遵守嚴謹的清潔標準，包括穿著無塵衣（兔裝）並接受過濾風淋，以確保無塵室的空氣比室外潔淨一萬倍¹⁰。因為即使是一個小小的瑕疵、甚或是一粒灰塵，都有可能損害微晶片質素。

與此同時，馬來西亞在全球測試和先進封裝領域則開闢出一個重要的利基市場。隨著單一晶片的產能開始觸及極限（尤其是在人工智慧和虛擬實境應用方面）¹¹，該國業者嘗試把晶片封裝在一起，從而突破物理限制， 使到這個領域變得越來越重要。

SK 海力士和台積電於 4 月便宣布合作，攜手開發先進封裝技術的新一代儲存晶片，以「打破人工智慧應用的儲存效能限制」¹²。

開拓創新未來

半導體產業是一場持久的創新軍備競賽，即使是一個微小的進步，都足以帶來巨大的市場份額成長。英特爾、三星和台積電等公司努力把電晶體的奈米進一步縮小，競相率先推出第一款 2 奈米晶片¹³。

全球對生成式人工智慧技術的興趣更進一步助長了業界的競爭和產品的開發。超微公司（AMD） 和英特爾等晶片巨頭正在與輝達展開激烈競爭，推出更新、更高效、更強大的AI晶片 ¹⁴，另一邊廂， 以軟體聞名的企業如Google、微軟甚至是社交網路巨頭Meta和電商龍頭亞馬遜，也紛紛加入這一場AI 晶片競賽¹⁵。

晶片產業也正在適應新的市場動態以降低供應鏈風險。可持續的製造措施、納入綠色化學解決方案和提高用水效率也對產業來說越來越重要，並凸顯了當世界轉型至資源節約和低碳經濟時的潛在成長機會。

晶片製造流程中使用的矽曾經是人類步入電腦時代的重要推手，但新材料的誕生可能再次改變未來格局。化合物半導體的最新發展──例如使用氮化鎵或碳化矽等混合物料，能夠在提升效能的同時帶來獨特功能，例如增加電信公司的5G 和6G 頻寬，或用於自動駕駛汽車3D 感測的垂直共振腔面射型雷射（VCSEL）元件¹⁶。

對於很多採用先進技術的行業來說，高階晶片的供應穩定性至關重要。舉例來說，目前的自動駕駛汽車需要高達 3,000 多塊晶片才能在無司機的情況下運作¹⁷。

晶片也在未來綠色轉型中扮演重要的角色，是推動太陽能電池板、風力渦輪機和節能照明等潔淨能源技術的發展核心所在。

在數位互聯的世界中，半導體已成為不可或缺的一部分。透過了解這個複雜產業的演變，亞太地區企業可以為未來的機遇及潛在風險做好準備。