IC 產業背景介紹…

本節介紹PC 產業的背景，以下段落包括：一、全球 IC 產業的發展與產業特 性；二、台灣IC 產業的興起與茁壯階段；三、台灣 IC 產業的成熟階段；四、晶 圓代工廠與上下游廠商之間的交易關係。

一、 全球 IC 產業的發展與產業特性

半導體技術起源於 1947 年貝爾實驗室以電晶體取代真空管，此產業剛開始都 是由美國廠商所獨佔，且因受限於市場規模小以及為避免技術擴散，因此垂直整 合程度高，直到1960 年代後期獨立半導體廠商大量增加，因而改變了產業結構。

與此同時，日本廠商挾著高度垂直整合以及規模經濟的優勢威脅美國半導體廠 商，為回應這樣的威脅，美國廠商積極佈局全球戰略，開始將勞力密集且技術層 次較低的封裝事業移至亞洲國家，另一方面將落後技術移轉至開發中國家（吳思 華、沈榮欽，1999）。因此在美國本土獨立小廠的激增、外包或移轉低層次技術至 海外的技術擴散過程中，使得產業開始朝向垂直分工，並造就了韓國、台灣、新 加坡等國家半導體產業的興起。而加速產業朝向垂直分工的是1987 年台積電的成 立，其獨創專業晶圓代工事業，將產業分成設計與製造兩塊，帶動許多晶圓代工 廠跟進設立，以及設計公司如雨後春筍般出現。

另 一 個 發 展 趨 勢 是 國 際 「 整 合 元 件 製 造 廠 （IDM ； Integrated Devicd Manufacturer）」從 2000 年後開始朝向「輕晶圓廠（fab-lite）」模式發展。IDM 係 指從設計、製造、封裝、測試到銷售都包含在內之自有品牌IC 廠商。而輕晶圓廠 則是僅在內部進行少量製造，而讓更多製造委託代工廠完成的廠商。亦即 2000 年後高度垂直整合IDM 廠商，陸陸續續降低自有產能之比率，並充分利用晶圓代 工廠以降低資本支出，而更加深全球IC 產業垂直分工的結構，這樣的轉變是由於 以下的產業特性及發展趨勢所形成。

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1. 遵循摩爾定律（Moore’s Law）

摩爾定律係Intel 創辦人之一 Gordon Moore 所發現，Moore 認為藉由縮小晶 片上的導線寬度，在不增加任何相關成本下，一定晶圓面積可容納電晶體的數約 每隔 18 個月便會增加一倍，亦即成本不變，性能加倍。這種現象將形成若市場需 求沒有出現4 成的年增率，晶圓需求量其實會下降，而這也將導致供需失衡的現 象。另一方面，半導體的建廠時間較長，建廠技術演進較久，因此供給是階梯式 的，當需求曲線是線性時，就會出現供需失衡的現象，使得IDM 廠較不願意承擔 投資風險。如受訪者談到：

任何semiconductor 的產業都是階梯式的，它建廠要很久，建廠技術要演 進很久，因為supply 是階梯式的，demand linear 去切階梯線的時後就會 出現oversupply or overdemand。（P-2-3）

2. 設備投資成本愈來愈高

隨著新世代廠的興建，其投資金額愈來愈高，一座 8 吋晶圓廠投資約 10 億美 元，但到12 吋晶圓廠時約須投資 30~50 億美元，使得 IDM 廠既要追隨摩爾定律 又要控制成本已成為艱難的挑戰。在降低成本提高獲利、新世代廠投資與開發先 進製程需要龐大金額的壓力下，歐、美、日等國家的IDM 廠漸漸朝向關閉晶圓廠 提高委外代工比率，如Motorola、TI（拓璞產業研究所，2003），以及 Freescale、

NXP、STMicroelectronics 等（註 20）。

3. 邏輯製程的商品化

邏輯製程快速商品化使得晶片主要差異在於IC 設計而非製造過程，驅使 IDM 廠漸漸交出製程控制權（註21）。

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4. 晶圓代工廠的製程能力及技術愈來愈好

台積電的製程技術幾乎可與全球先進技術同步，使得 IDM 廠可以不用自行開 發先進技術，而是透過合作或購買的方式取得。以下是受訪者描述晶圓代工廠--台積電技術進步的情況：

大概2000 年會是一個分野，2000 年後都是台積電在掌控，2000 年前是 Intel 或 IBM 在掌控，那時台積電還在追隨，現在已可以決定往哪邊走。

（I-2-1）

台積電早期時的技術是落後別人很多，可能一個世代或更多，是在追的 階段。現在技術已經領先。…90 奈米時已跟先進國家同步，2000 年時 是0.13，那時已 run 的不錯了，只落後一點點，大約一、二年後 90 奈米 就出來了。（I-2-3）

為因應上述 IC 產業垂直分工的趨勢以及 IC 應用技術不斷地快速進展的要 求，驅動廠商之間必須在製程技術上更密切合作與配合，或共同研發及合作下個 世代的技術，目前IC 先進製程聯盟，主要有以下四個聯盟：Crolles2、IBM 聯盟、

以及兩個日本聯盟，如表 4-1 所示（註 21）。但這些聯盟也經常因利益的消失或 未達預期結果而破局，或者改變合作對象，如Crolles2 之 NXP 退出聯盟改與台積 電合作，而Freescale 又加入 IBM 聯盟，致使 Crolles2 已形同瓦解（註 22）。而廠 商之間技術合作後又破局的例子也有很多，如：全球繪圖晶片大廠nVIDIA 在 2003 年與IBM 合作開發 0.13 微米製程新一代產品（註 23），由於成本結構較高，又重 回與台積電在90 奈米晶片的合作，甚至在低價的誘因下，也與聯電試行 90 奈米 製程（註 24）。又如：AMD 與聯電合作開發 65 奈米製程，後來 AMD 喊停轉向

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（註 25）。這些個案顯現此產業生產及技術的合作是一個動態而非長期固定的模 式，合作計劃的存亡端視雙方的利益是否還存在，此種現象說明了IC 廠商之間的 技術合作雖密集，但卻是脆弱的基礎，與長期信任的合作網絡模式仍有不同的情 況。

表 4-1 IDM 與代工廠先進技術聯盟

技術聯盟 聯盟參與公司

Crolles2 NXP、Freescale、ST、台積電

IBM 之 fab club IBM、三星、特許、AMD、Sony 、東芝、Freescale 日本Fab club 1 日立、瑞薩、東芝

日本Fab club 2 東芝、Sony、NEC

資料來源：EE Times（轉引自馬立得、蔡培德（2007），請參見註 21）

IC 產業的結構是以晶圓製造廠為中心，上游為半導體材料及設備、IC 設計、

光罩製作，下游為測試及封裝。晶圓製造廠的製程具有不可分割性及技術保密的 特性，因此從設備及原材料買進來，經過一連串製程：微影（photo）、蝕刻

（etching）、薄膜（thin film）、擴散（diffusion）等，再轉至測試及封裝廠完成產 品，其主要製程在晶圓製造廠完成，並不需要複雜零組件的供應。圖4-7 即是以 晶圓代工廠為中心之產業關連圖，晶圓代工廠的上游為IC 設計及光罩，下游為封 裝及測試廠。而晶圓代工是資本及技術密集的產業，必須購置龐大的的軟、硬體 設備，它必須與設備商緊密配合，有時還須共同開發新製程技術。另一方面，晶 圓代工廠還必須購買生產材料，包括：矽晶片、化學、光阻、氣體等。至於晶圓 製造部分則包含整合與模組，模組部分如前所述之微影、蝕刻、薄膜、擴散的連 續製程。

整體半導體產業的製造部分又分成專業代工、專業DRAM、IDM、光電元件、

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Power 元件以及其他元件，而本文以專業代工為主要研究範圍。其次，IC 應用產 品包括：電腦（約佔55%）、通訊（約佔 25%）以及消費性產品（約佔 15%），其 中電腦產品又可分成CPU、DRAM 以及顯示器。IC 產業技術複雜度高的特性與 PC 及 TFT-LCD 單純化的應用產品有所不同，因此也影響產業朝向垂直分工的特 性，如下圖4-8 所示。相關訪談記錄如下：

早期台積電獨創專業代工，後來這個產業就變成兩條路，一是 design houses， 另一是製造，就連 Intel 後來也將製造分開，它的設計有競爭 力，相對製造就較無競爭力。business model 最大的轉變就是將設計與 foundry 分開。下游也是一樣，封測本身要求的投資太快，feedback 也快，

愈來愈專業， foundry 與封測兩者投資金額都很大，做垂直整合非常不 適合，IC 封測及 foundry 都須資本、技術密集，如果封測與 foundry 都 做，根本沒辦法達到經濟規模，若整合在一起根本無法承接外面的訂單，

完全沒有彈性，但IC 景氣是 3、5 年一個循環，因此產業就形成一塊一 塊，但每一塊都很大，若都要圈在一起，風險太高，若把 foundry 與設 計分開，foundry 廠從 8 吋升級到 12 吋，可把 8 吋賣掉或做 low -end 的 產品，若整合在一起，產品都做高階，那低階產能怎麼辦，封測亦是如 此，封測每年投資約佔10%~20%，三年五年後相對低階產能如何消化，

所以它必須做規劃，高低階產能做不同的產品，客戶在那裡，不可一個 客戶可以包含所有不同世代的產能，這樣的 business model 完全不 同。…IC 產業分成設計、foundry、封測三大塊，每一塊裡面的應用產品 切割的很細，各有通訊、CPU、DRAM、Display 等應用產品。（I-2-2）

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Cycle time 產能分配

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二、台灣 IC 產業的興起與茁壯階段

台灣半導體產業是政府主導發展成功的產業。1973 年創設的工研院在半導體 產業發展中，扮演重要角色，它向美國主要半導體廠商爭取技術移轉，而於1976 年工研院電子所與美國無線電報電話公司（RCA）簽訂技術移轉協定，移轉項目 廣泛，上至電路設計、晶圓製造，下至封裝及測試（吳思華、沈榮欽，1999）。然 而整個產業的興起是工研院將技術移轉給民間，成立第一家衍生企業--聯電開 始，它使得台灣市場與世界市場的變動產生了連結（方至民、翁良杰，2004），而 隨後成立的另一家衍生公司--台積電，則是開啟了全球半導體產業新的分工型 態，確立了專業代工廠的經營模式（吳思華、沈榮欽，1999；方至民、翁良杰，

2004），1995 年聯電也轉型至晶圓代工，兩家公司並稱為台灣「晶圓雙雄」，且是 全球前兩大廠。至此台灣的IC 產業廠商不斷設立，在資本額、營業收入、利潤、

成長率以及技術精進方面快速進展（吳思華，1999）。1980 年，聯電成立後，陸 續出現設計公司，這些公司的創設大致來自三方面：一是工研院電子所離職員工；

二是留美學人；三是跨國企業的分支機構（吳思華、沈榮欽，1999）。而下游封裝、

測試產業則是早至1969~1973 年間跨國企業 Philips、TI 以及 RCA 來台設立封裝 廠開始，同時間台灣本土企業也開始從事小量OEM 型態的封裝作業，如:菱生、

測試產業則是早至1969~1973 年間跨國企業 Philips、TI 以及 RCA 來台設立封裝 廠開始，同時間台灣本土企業也開始從事小量OEM 型態的封裝作業，如:菱生、