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第七章 全球半導體產業供應鏈未來之可能發展
全球半導體產業供應鏈架構，大致為歐美大廠主導設計或 IDM，亞洲地區負 責晶圓代工、記憶體以及半導體封測。在國際貿易衝突與 COVID-19 疫情影響，
各國紛紛關注自主半導體產業之現況與未來布局發展，使得全球半導體產業供應 鏈可能發展變化。本章將探討全球半導體生產之全球分佈，以及各國為發展自主 半導體產業所訂定的半導體產業推動策略。
一、全球產業供應鏈產能分布及未來可能變化 (一)全球半導體晶圓廠分布
1.全球半導體晶圓廠所屬國別分析
2020 年全球共有 410 座晶圓廠，以晶圓廠所屬國別分析，美國廠商擁有 92 座晶圓廠（圖7.1），為全球擁有最多晶圓廠的國家。美國從半導體技術發展開始，
以 IDM 模式（涵蓋 IC 設計、IC 製造與 IC 封測）在美國及全球布建生產半導體 晶片的晶圓工廠。
全球晶圓廠排名第 2 名就是台灣廠商，擁有 85 座晶圓廠。台灣以專業分工 與代工的模式，建構起IC 設計、IC 製造與 IC 封測的上中下游產業鏈結構，台灣 半導體產業為全球所有客戶提供晶片代工生產的服務，台灣半導體產業亦持續推 進半導體技術向前，為滿足全球市場需求，台灣半導體廠商積極在台灣布局生產 基地，在台灣設立許多生產工廠，同時，為服務國外客戶需求，也在海外地區，
如：中國大陸（以下簡稱大陸）、日本、新加坡、美國等地設有生產工廠，使得台 灣擁有全球第二多晶圓廠。若細分探討 12 吋晶圓廠的數量，台灣擁有全球最多 12 吋晶圓廠，總數達到 42 座，顯示台灣半導體產業在半導體技術推進之際，也 考量到生產效益與成本因素，積極布建 12 吋晶圓廠，以最佳生產成本以及最短 交貨時程和最大生產量之綜合優勢，為全球所有客戶提供最具 C/P 值（cost-performance ratio，性價比）的半導體晶片。
全球晶圓廠排名第 3 名為日本廠商，擁有 73 座晶圓廠。日本在早期為全球 半導體技術領先與生產強國，積極在日本及全球布建晶圓廠，日本擁有 32 座 6 吋 以下晶圓廠、29 座 8 吋晶圓廠、12 座 12 吋晶圓廠，在 6 吋廠的晶圓廠數量上，
是全球第一多晶圓廠的國家。但是在現今，半導體生產世代進入 12 吋晶圓之際，
日本遠遠落後台灣、美國、韓國、大陸所有擁有的12 吋晶圓廠的數量。
大陸廠商擁有50 座晶圓廠，排名第 4 名，12 吋晶圓廠有 24 座；歐洲廠商擁 有 46 座晶圓廠，排名第 5 名，但 12 吋晶圓廠只有 3 座；韓國廠商擁有 43 座晶
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圓廠，排名第 6 名，但其 12 吋晶圓廠達 31 座。其他國家廠商合計有 21 座晶圓 廠。
資料來源：Gartner，工研院產科國際所 (2021/09)
圖7.1、全球半導體晶圓廠所屬國別分布
2.全球半導體晶圓廠所在基地分析
若以晶圓廠所在基地地區進行分析，日本地區境內擁有92 座晶圓廠（圖 7.2）， 為全球擁有最多晶圓廠的地區。以晶圓廠尺寸分析，日本地區境內主要為 6 吋以 下晶圓廠，共有 41 座；其次為 8 吋晶圓廠，有 33 座；12 吋廠有 18 座。日本半 導體產業發展較早，在早先以興建 6 吋以下晶圓廠為主，當晶圓尺寸發展至 12 吋 尺寸時，日本地區成本偏高，廠商再投資的意願不高，所以12 吋晶圓廠的數量較 少。
台灣地區境內擁有70 座晶圓廠，為全球第二多晶圓廠的地區。其中 12 吋晶 圓廠有 39 座；8 吋晶圓廠有 20 座；6 吋以下晶圓廠有 11 座。台灣半導體產業隨 著摩爾定律的推進，一直在台灣境內興建新的晶圓廠，同時隨著晶圓尺寸從 6 吋 以上放大至 12 吋，國內廠商及外商積極在台灣興建最新的晶圓工廠。
第三多晶圓廠的地區為美國地區境內，共有 67 座晶圓廠，其中 12 吋晶圓廠 有 20 座；8 吋晶圓廠有 25 座；6 吋以下晶圓廠有 22 座。美國為最早發展半導體 技術之地區，從6 吋以下晶圓廠的布建，一直到 8 吋和現在主流的 12 吋晶圓廠，
就有20～25 座的晶圓廠數量，為全球擁有不同尺寸晶圓廠數量最為平均的地區。
第四多晶圓的地區為大陸地區境內，共有64 座晶圓廠，其中 12 吋晶圓廠有 33 座；8 吋晶圓廠有 23 座；6 吋以下晶圓廠有 8 座。大陸地區由於發展半導體技 術時程較晚，所以在 6 吋以下晶圓廠的數量僅只有 8 座，但在 8 吋及 12 吋晶圓
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廠的數量上，則是在相關國家政策的推動下，有較多的晶圓廠數量。大陸地區的 半導體產業模式與台灣半導體產業相同，均是採取專業分工與代工之模式，為全 球客戶提供半導體晶圓代工服務，同樣在生產效益上之考量，大陸亦積極布建 12 吋晶圓廠。
第五多晶圓廠的地區為歐洲地區境內，共有 44 座晶圓廠，其中 12 吋晶圓廠 有 8 座；8 吋晶圓廠有 26 座；6 吋以下晶圓廠有 10 座。歐洲地區的半導體公司 以 IDM 模式進行半導體晶片生產，並且以車用與工業用等特殊應用領域為主要 切入市場，所以歐洲地區的晶圓廠從6 吋以下尺寸發展到 8 吋尺寸後，較無大量 布局12 吋晶圓廠。
第六多晶圓廠的地區為韓國境內，共 38 座晶圓廠，其中 12 吋晶圓廠有 24 座；8 吋晶圓廠有 12 座；6 吋以下晶圓廠有 2 座。
其他國家境內，共有 35 座晶圓廠，其中 12 吋晶圓廠有 10 座；8 吋晶圓廠有 17 座；6 吋以下晶圓廠有 8 座。
資料來源：Gartner，工研院產科國際所 (2021/09)
圖7.2、全球半導體晶圓廠所在基地分布
(二)全球半導體晶圓廠新建規劃
SEMI（國際半導體產業協會）於 2021 年 6 月發布最新一季「全球晶圓廠預 測報告（World Fab Forecast）」指出，全球半導體製造商將於 2021 年年底前啟動 建置19 座新的高產能晶圓廠（圖 7.3），2022 年開工建設另外 10 座晶圓廠，以滿 足通訊、運算、醫療照護、線上服務及汽車等廣大市場對於晶片不斷增加的需求。
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SEMI 指出，隨著業界推動解決全球晶片短缺問題的力道持續增加，未來幾 年這29 座晶圓廠的設備支出預計將超過 1,400 億美元。中長期來看，晶圓廠產能 擴張也將有助於滿足自駕車、AI 人工智慧、高效能運算以及 5G 到 6G 通訊等新 興應用對半導體的強勁需求。
大陸及台灣各有 8 個晶圓新廠建設案領先其他地區，其次是美洲 6 個，歐 洲/中東 3 個，日本和韓國各 2 個。新建設案中以 12 吋（300mm）晶圓廠為大 宗，2021 年 15 座以及 2022 年啟建的 7 座。2 年內即將興建的其他 7 座晶圓廠分 別為4 吋（100mm）、6 吋（150mm）和 8 吋（200mm）廠。總計 29 座晶圓廠每 月可生產多達260 萬片晶圓（8 吋）。
資料來源：SEMI (2021/06)
圖7.3、全球晶圓新廠建設量及時程（2021～2022 年）
預計2021～2022 年動工的 29 座晶圓廠中，15 座為晶圓代工廠，月產能達 3 萬至 22 萬片晶圓（8 吋）；記憶體部門將於 2 年內啟建的晶圓廠則有 4 座，這些 新廠產能更高，每月可製造10 萬至 40 萬片晶圓（8 吋）。
再者，新廠動工後通常需時至少 2 年才能達到設備安裝階段，因此多數 2021 年開始建設新廠的半導體製造商，最快也要 2023 年才能啟裝，不過有些製造商 可能提前在 2022 年上半年就會開始相關作業。
(三)全球晶圓廠設備支出成長趨勢
SEMI（國際半導體產業協會）於 2021 年 9 月公布最新一季全球晶圓廠預測 報告（World Fab Forecast）中指出，在數位轉型與其他新興科技趨勢驅動下，2022 年全球前端晶圓廠（front end fabs）半導體設備投資總額將來到近 1,000 億美元新 高（圖7.4），以滿足對於電子產品不斷提升的需求，也刷新2021 年才創下的 900 億美元歷史紀錄。
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SEMI 表示，晶圓廠設備支出將連 3 年創新高，全球正在見證半導體產業有 史以來的罕見紀錄。數位轉型是半導體技術主要驅動力之一，市場將不斷提升對 晶片的倚賴，進而大幅推升半導體設備之需求。
另外，新晶圓廠設備支出記錄，顯示自 2020 年以來罕見的連續 3 年成長，
打破了歷史上的週期性趨勢（在1～2 年的擴張後，緊接著有 1～2 年的成長或下 降）。
資料來源：SEMI (2021/09)
圖7.4、全球晶圓廠設備支出年度成長趨勢
2022 年大部分晶圓廠投資將集中於晶圓代工部門，支出超過 440 億美元，其 次是記憶體部門，預計將超過380 億美元。2022 年 DRAM 與 NAND 快閃記憶體 都將出現大幅成長，可望分別躍升至 170 億美元和 210 億美元。Micro/MPU 微處 理器晶片投資明年將突破近90 億美元，離散/功率 30 億美元，類比則是 20 億美 元，與其他裝置近20 億美元。
韓國將是 2022 年晶圓廠設備支出的領頭羊，達 300 億美元，其次是台灣的 260 億美元和大陸的近 170 億美元，日本以將近 90 億美元的支出位居第 4。歐洲 /中東地區的 80 億美元支出僅排在第 5 位，但該地區預計 2022 年將出現高達 74%
的巨幅年度成長。美洲和東南亞地區的設備支出則分別將超過 60 億美元以及 20 億美元。
(四)12 吋晶圓廠設備支出成長趨勢
SEMI 於 2020 年 11 月發布「12 吋晶圓廠展望報告（至 2024 年）（300mm Fab Outlook to 2024）」中指出，2020 年 12 吋晶圓廠投資較 2019 年成長 13%（圖 7.5）， 超越 2018 年創下的歷史新高，在 COVID-19 疫情加速全球數位轉型的推動下，
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造就成長態勢可望一路持續到 2021/2022 年。預計在 2023 年將再創高峰，成為半 導體產業又一個豐收年。
除了雲端服務、伺服器、筆記型電腦、遊戲和醫療科技相關需求等引領這波 成長的動能之外，帶動進一步連結性、大型資料中心和大數據發展的 5G、物聯網
（IoT）、汽車、人工智慧（AI）和機器學習等快速發展的新興技術，也功不可沒。
而 SEMI 也表示，新冠疫情幾乎加速所有產業數位轉型的腳步，重塑我們工作與 生活的方式，而創紀錄的支出預測以及數十座新晶圓廠正是半導體作為先進科技 發展基石的最佳例證，相關技術除了將帶動這波轉型持續前行，也有望讓世界面 臨的巨大挑戰皆能迎刃而解。
12 吋晶圓廠投資 2021 年繼續成長，成長動能較 2020 年同比放緩 4%。圖 7.5 中可看到此前產業的週期再次上演，2023 年攀上 700 億美元歷史新高的前後，
12 吋晶圓廠投資 2021 年繼續成長，成長動能較 2020 年同比放緩 4%。圖 7.5 中可看到此前產業的週期再次上演，2023 年攀上 700 億美元歷史新高的前後，