4-1 晶圓代工產業背景探討
自從 1947 年，貝爾實驗室發明電晶體取代真空管後，半導體工業即以難以 置信的速度蓬勃發展，發展至今已成為民生與國防工業中最重要的電子元件。台 灣的半導體產業萌芽約於 20 年前，一路的發展已漸漸成為台灣電子工業發展的 火車頭。台灣的半導體產業發展有別於目前排名世界第一與第二的美國與日本，
台灣以不同的產業水平分工路徑為出發點，取代了在半導體工業中行之多年的垂 直整合生產模式，走出了台灣半導體產業不同的經營模式。
所謂半導體工業中的垂直整合生產模式，是指一家整合性生產製造公司，其 公司內包含了產品開發、設計、生產製造、與銷售全部一手包辦。這種經營模式，
在早期半導體工業發展中有其優勢，因為電子元件不複雜，晶圓工廠投資金額不 大，製程研發投資風險不高時，一些大型公司確實能有足夠的營業額來支持自有 工廠，這種經營模式成功的阻止技術快速擴散而且降低了競爭，使得整合性生產 製造公司在不完全競爭的環境下快速成長。但隨著技術日益複雜，晶圓面積逐漸 加大，以今日而言，廠商投入興建十二吋晶圓廠或先進製程的門檻大幅提高。自 有工廠的損益兩平點日益拉高，以今日一個十二吋晶圓廠，要達到經濟規模產出 約需月產 2 萬 5 千片，而投入建廠資金則在美金 25 億之譜。要獨自擁有一個十 二吋晶圓廠的整合性生產製造公司，年營業額需達到 60 億美金才能平衡所有的 研發與折舊費用，興建十二吋晶圓廠，所需耗費的資金與將來產能規模效益的發 揮，皆非單一半導體廠商所能夠承擔，這也使得整合性生產製造公司的生存日益 困難。要談到半導體生產技術的進展，便須提到 1965 年的英特爾公司的共同創 辦人戈登摩爾(Gordon E. Moore )所提出的摩爾定律(Moore＇s Law )指出一個 尺寸相同的晶片上，所容納的電晶體數量會因製程的提升，每 18 個月會增加一 倍，但售價相同(Moore 1965)。
回顧 1980 年代以前，當時晶圓生產的技術與產能全部掌握在整合性生產製 造公司手中，因此整合性生產製造公司能訂定產業標準，主導進步的速度，一些 有創意的無晶圓廠設計公司，因為沒有生產管道，而受制於整合性生產製造公 司，必需簽訂不合理的生產合約(例如共享電路智慧財產權.)才能得到整合性生 產製造公司的產能支援，而整合性生產製造公司多利用閒置產能或折舊完畢的舊 廠接代工生意。專業晶圓代工的模式在 80 年代興起，當時係因應無晶圓廠設計 公司的需求而產生，1987 年成立的台灣積體電路公司，是全球第一個專業晶圓 代工廠，台灣積體電路公司完全放棄自有產品，以全新工廠為客戶代工，讓客戶 不必自己建廠，也不需擔心台積電會有自己的產品與客戶競爭，創造了新的商業 模式。到了 1992 年晶圓代工廠與無晶圓廠設計公司分工合作的基礎已然穩固，
這種晶圓代工產業的形成，被視為經濟活動中資本集中發展的必然結果( Clark 1991)。晶圓代工業對提高製程能力一向熱衷，僅管代工業者在製程上投注的研 發費用甚鉅，但是卻可有效地掌握挾帶而來的經濟效益。除此之外，積體電路製 造的製程及其週邊支援產業的分工愈為明顯，最後再垂直整合起來，形成共生的 關係，這也就是一般所謂的價值鏈(Ross 2002)（圖 9）。
圖
圖 9 晶圓代工價值鏈
台灣在電子產業競爭中素以「反應快」、「彈性生產」的製造能力見長，在 此誘因下，全球主要的無晶圓廠設計公司均至台灣尋求代工，連整合性生產製造 公司都逐漸有委外代工的趨勢，如國家半導體、摩托羅拉及德州儀器等委託台積 電，超微及英飛凌委託聯電等，以降低投資風險。專業晶圓代工為時勢所趨，而 且正在改變積體電路產業的結構，除了擁有高附加價值產品設計能力的廠商以 外，都得將製造與設計分開，始能維持競爭力(黃達人 2002)。
專業晶圓代工廠的出現，打破了整合性生產製造公司的技術與生產壟斷，晶 圓代工產業的發展也使得晶圓生產，由傳統的垂直整合轉變為水平分工，這個轉 變使得整合性生產製造公司以往的不完全競爭的環境漸漸遭到侵蝕。晶圓代工促 成 1990 年代以後風起雲湧的積體電路設計業，這些小而輕薄的公司，不需龐大 資本投資，只要有好的設計人員，藉由晶圓代工廠的合作，也能有自己的產品。
一些有創意的無晶圓廠設計公司，勇於提出不同的產業規格挑戰規模超大的整合 性生產製造公司，而這些無晶圓廠設計公司若是在戰役中敗下陣來，也是損失有 限，可是整合性生產製造公司，卻因自有晶圓工廠的龐大折舊費用與沉沒的研發 成本而蒙受重大損失(Tan 2001)。發展到了 90 年代中期，在半導體產業的週期 性衰退中（1996 年），反倒是晶圓代工廠在獲利能力表現上一枝獨秀，超越大部 份整合性生產製造公司。事實上這也是因為晶圓代工這個行業在 1995 年聯電加 入之前，幾乎是台積電一家獨大，而形成另一個不完全競爭市場。但是在 1999 年 台積電與聯電為了競爭產業領導地位與市場佔有率，同時大量擴充晶圓代工產能 後，在 2001 年半導體產業的週期性衰退中，晶圓代工產業營收大幅衰退 33%，與 全球半導體產業的平均衰退 32%幅度相當。反映了晶圓代工產業在將近 15 年的快 速發展後，已漸漸步入成熟期產業的處境，晶圓代工公司在追求快速擴充市場佔 有率與技術領先的同時，調整營運腳步，降低總體後勤支援成本與提高營運效 率，將是追求獲利成長的另一方式。
4-1-1 亞太成為全球半導體產能最大的地區
(圖 10)為全球半導體產能的變動趨勢，可以清楚的看出亞太地區的半導體產能快 速提升，並在 2003 年取代日本成為全球半導體產能排名第一的地區，2004~2006 年並不斷拉大產能領先的幅度。其中大陸地區大舉跨入晶圓代工產業後，所建置 的半導體產能，則成為亞太半導體產能提升迅速的重要因素之一。除了亞太之 外，日本、北美、及歐洲則分居全球半導體產能的第二至第四名。
0 100 200 300 400 500 600 700
2000 2001 2002 2003 2004 2005(e) 2006(f) 北美 日本 歐洲 亞太(含大陸) 大陸
圖 10 全球半導體產業區域產能成長趨勢
(註：數據為各年度的第四季單季產能；MSI: Millions of Square Inches) 資料來源：Gartner(2005/07)；工研院 IEK-ITIS 整理(2005/10)
若將全球半導體產能分佈以百分比呈現，更能了解到亞太半導體製造業的重 要性在全球半導體市場中，正以驚人的速度展現。(圖 11)為全球半導體產能 2000~2006 年的比重分佈。2003 年以後全球主要的半導體地區產能擴充，呈現逐 步加溫的現象。但相對於亞太地區的強勁產能擴充表現，美、日、歐等地區佔全 球半導體產能的比重則呈現繼續滑落的現象。其中尤其以日本地區的半導體產能 佔全球比重的滑落情況最顯著。
MSI/季
-20 -10 0 10 20 30 40 50 60
2001 2002 2003 2004 2005(e) 2006(f)
北美 日本 歐洲 亞太(含大陸) 大陸
圖 11 全球半導體產能成長率比較
資料來源：Gartner(2005/07)；工研院 IEK-ITIS 整理(2005/10)
4-1-2 晶圓代工產業供應鏈分析
在晶圓代工產業的供應鏈中主要參與廠者有晶圓代工廠、封裝測試工廠、無 晶圓廠設計公司、積體電路通路商、電子產品生產工廠、電子產品零售通路商與 消費者。晶圓代工廠的上游，是生產設備與原物料供應商。一般來講原物料供貨 先導時間都很長，約 1 到 3 個月，而廠房與生產設備的先導時間就更長了，約 6 到 24 個月，因此長期而準確的需求預估，對晶圓代工廠的獲利能力是很重要的，
在這次研究中並不將晶圓代工廠的上游，生產設備與原物料供應商，納入實體物 流中探討。
晶圓代工貨物流(參閱圖 12)：晶圓代工廠收到無晶圓廠設計公司的委託生產 訂單後，會排定生產程序，一般晶圓交貨期約 1 到 2 個月，晶圓代工廠(A)在晶 圓製造完成後，會交給封裝測試工廠(B)，在封裝測試完成後，積體電路成品會 交給無晶圓廠設計公司(C)，無晶圓廠設計公司將產品賣給下游積體電路通路商 (D)，通路商再將產品賣給產品生產工廠(E)，再通過零售通路商(F)到達消費者 (G)手上。
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圖 12 晶圓代工貨物流
探討晶圓代工生產流程，(如圖 13)，晶圓代工廠需要上下游互補性生產資源 的工作，如此晶圓代工才能提供彈性的全包服務生產流程，畢竟晶圓代工的製造 生產是整個服務的重點與最核心的部份，而由晶圓代工廠出面確保產業鏈的服務 品質，將可以方便不同等級無晶圓廠設計公司的彈性需求，因此有時也可以將光 罩製造、封裝測試視為晶圓代工的一部份(Dong 2002)。
圖 13 晶圓代工的生產流程示意圖流程
資料來源：TSMC Registration Statement on Form F-3
4-1-3 晶圓代工市場的需求與時效變化分析
在高科技電子產品市場上，產品價格會隨著產品上市時間快速下降，如圖 14 說，因此第一個推出產品的廠商，可以享受超額利潤。至於第二與第三名，為了 銷售產品，往往必需壓低產品售價。因此從(圖 14)可看出價格的變化及晶圓的先 行優勢。
圖 14 晶圓代工市場的需求與時效變化分析
無晶圓廠設計公司所面臨的市場競爭環境，因此從技術與產品上市時效的觀 點，晶圓代工廠必需滿足無晶圓廠設計公司的技術與量產需求，才能夠滿足市場 的變化所帶來的商機與享受超額利潤的機會，由於高階製程訂單具有高單價、鞏 固客戶基礎之特性，因此能夠率先提供穩定先進製程技術，新應用材料的解決方 案，以及充足的晶圓產能規模的晶圓代工業者，較能領先同業掌握客戶的訂單，
無晶圓廠設計公司所面臨的市場競爭環境，因此從技術與產品上市時效的觀 點，晶圓代工廠必需滿足無晶圓廠設計公司的技術與量產需求，才能夠滿足市場 的變化所帶來的商機與享受超額利潤的機會，由於高階製程訂單具有高單價、鞏 固客戶基礎之特性，因此能夠率先提供穩定先進製程技術，新應用材料的解決方 案，以及充足的晶圓產能規模的晶圓代工業者，較能領先同業掌握客戶的訂單，