[評論]半導體製造重回國家扶植年代 如何把錢花在刀口上?

作者: 黃繼寬
2021 年 03 月 02 日

拜登政府日前正式簽署行政命令,要求聯邦機構對四大供應鏈進行為期100天的審查,包括稀土、電動車電池、藥物和半導體晶片,以減少關鍵產品短缺對美國的影響。據了解,由於美國對上述4項關鍵產品的進口依賴越來越高,故拜登政府希望透過這項審查計畫,解決潛在的國安和經濟風險,同時尋求改由國內生產供應。不過,拜登也希望拉攏國際合作夥伴,以確保穩定可靠的供應鏈。

由於疫情使遠距工作、教學需求大增,使各類電子終端產品需求大增,但由於晶片產能建置需要相當長的一段時間,因此從2020年下半起,許多晶片都開始出現產能不足的情況。例如Sony跟微軟(Microsoft)推出的新一代遊戲主機PS5、Xbox Series X,就都因為晶片供應受限,導致產品供貨量無法如預期拉升。近期汽車晶片缺貨事件,只是讓晶片短缺的問題從科技業內的問題,升級成全球矚目的政治事件罷了。

也因為晶片產能不足的問題早已是冰凍三尺,因此在2020年下半,歐盟就已做出政策決議,要開始在歐盟境內扶植半導體設計、生產;美國也在川普政府時期提出電子復興計畫,以國家資源挹注半導體設計跟製造的創新。拜登正式簽署行政命令,只是確認國家介入半導體產業運作的趨勢將會延續下去。

美國大文豪馬克吐溫曾說,歷史不會重演,但會押韻。這句話的意思是說,雖然歷史事件不會一模一樣地重複,但卻會以類似的形式一再出現。如果回顧半導體產業的發展過程,還真是印證了這句話。

半導體產業在萌芽階段,曾是一個高度仰賴政府預算的行業,因為在那個時代,半導體的商業應用還不存在,只有國防跟航太產業才會用到半導體元件,這使得半導體業者的大客戶不是政府,就是跟政府關係緊密的國防工業。直到商用大型主機,乃至後來的個人電腦問世,半導體才算真正擺脫仰賴政府鼻息的萌芽期。

如今,美國、歐盟又打算以國家力量扶植自己的半導體產業,加上一直都採取國家資本主義模式來發展半導體的南韓與中國,全世界的半導體產業看來又要開始跟政治緊密掛鉤。這對半導體產業的發展究竟是好是壞,還真是很難說。

台灣的半導體產業,早年也是政府有計畫地扶植、培養出來的,但政府在撒下半導體產業的種子,看到種子發芽之後,很快就從主導者轉變成幫忙解決問題的協力者,甚少干預產業的發展方向。雖然蔡英文政府將半導體列為台灣的六大核心戰略產業之一,跟其他國家扶植半導體產業的政策力道、規模相比,台灣政府對產業運作的介入,還是相當客氣的。

不過,在各大強國都開始用政府資金介入半導體的情況下,台灣政府如果繼續無為而治,恐怕是有點危險。雖然不是有錢就能發展半導體,但如果沒錢的話,民間企業再怎麼厲害,也是巧婦難為無米之炊。

台灣內部一直有人在討論,我們要如何創造出第二家台積電。雖然筆者認為這是個假議題,畢竟台積電是獨一無二的存在,其成功經驗很難複製。但這波晶片缺貨潮,確實是政府再次引領產業發展的天賜良機,而且這次即便台灣政府介入,各國應該也不會拿反補貼作為找麻煩的藉口。畢竟,現在全世界政府都在補貼半導體產業。

那麼,台灣的政府預算應該花在哪裡呢?仔細分析當下晶片缺貨的情況,不難發現缺貨最嚴重的,並不是使用先進製程的晶片,而是使用28奈米以上成熟製程的產品。如果以晶圓尺寸來看,8吋晶圓產能的短缺狀況,又比12吋來得嚴重許多。

這個現象的成因,是結構性的。成熟製程的利潤空間不比先進製程,但企業經營必須將本求利,晶圓廠必須盡可能壓低其營運成本,這使得晶圓廠對成熟製程的設備投資通常相當保守,只會用已經折舊攤提完的舊設備來生產。即便要擴產,採購首選也是二手設備,鮮少為了成熟製程採購全新機台。

另一方面,由於晶圓廠對成熟製程所使用的新設備需求有限,因此設備供應商也早已把產品布局重心轉往先進製程跟12吋設備。這兩個因素加總,導致過去這些年來,成熟製程跟8吋晶圓產能增加速度遠不如先進製程跟12吋晶圓產能。

事實上,成熟製程相關設備的供應是個大問題。因為需求規模不大,客戶家數也在縮減,使得擁有8吋晶圓廠的業者,必須透過Fab Owner Alliance這類產業組織來集體發聲,才能跟設備供應商溝通。

圖 8吋與12吋晶圓廠商家數概況(資料來源:IC Insights, 2021/2)

所以,成熟製程產能不足問題的癥結,歸根究柢,是產品的利潤空間不足以支持新設備投資,而不是12吋晶圓沒有吸引力。事實上,在類比晶片領域稱雄的德州儀器(TI)跟英飛凌(Infineon),都是用12吋晶圓來生產其類比晶片,使其在成本結構方面占盡優勢。而這兩家公司之所以能用12吋晶圓生產類比產品,原因是先前買到大量狀態良好的二手12吋設備。這種機緣是可遇而不可求的。

因此,相較於歐美各國把補貼重點放在先進製程,台灣有反其道而行的籌碼,把補貼重點放在擴增12吋成熟製程產能上。如果台灣半導體產業要有更完整的產品組合,勢必要在先進製程外,長出第二隻腳。政府若能透過租稅補貼等手段,降低業者擴增12吋成熟製程產能的負擔,將可發揮莫大的效益。

就累積地緣政治籌碼的角度,台灣在擁有台積電這座「護國神山」後,下一步應該要打造「護國群山」,讓全世界不只在先進製程上需要依賴台灣,連成熟製程都不能沒有台灣。這個才是國家核心戰略該追求的目標。

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