一、前言

半導體在數位經濟和日常生活中扮演著不可或缺的角色，然而，目前半導體供應鏈卻面臨嚴重的地理集中風險。例如，過去數十年來半導體製造重心逐漸從美國和歐洲轉移至東亞，尤其集中於臺灣和南韓，這使得供應鏈容易受到區域性衝突或傳染病等危機的影響。為了應對這一挑戰，各國政府紛紛推出相關政策和激勵措施，旨在提升半導體產業的韌性。美國於2022年通過了CHIPS法案 (CHIPS Act)，該法案為半導體製造提供390億美元的資金與投資稅收抵免，以提升美國在半導體技術的領先地位與境內生產量。同樣，歐洲亦推出歐洲晶片法案(European Chips Act)，目標在2030年時使歐洲的半導體市佔率提升至20% 以上。

2024年5月美國半導體產業協會 (Semiconductor Industry Association, SIA)與波士頓諮詢公司 (Boston Consulting Group, BCG) 共同發表了具韌性的半導體供應鏈正興起(Emerging Resilience in the Semiconductor Supply Chain)報告，此篇報告探討了全球半導體供應鏈各節點之地域分布與趨勢，並對供應鏈韌性提出相關建議。

二、半導體供應鏈趨勢

全球半導體供應鏈高度專業化，不同地區在供應鏈的各個環節擁有特定優勢(圖一)。例如，美國主導IC設計與矽智財(Core IP)領域，歐洲和日本在半導體設備上佔據領先地位，而韓國和臺灣在先進製程和先進封裝等方面為領導者。此種專業分工模式能提升全球半導體產業的生產效率和創新能力，但也帶來了供應鏈的脆弱性。因此，供應鏈多元化為各國提升韌性的重要策略，以下將從半導體供應鏈的各個環節介紹目前現況，以及未來趨勢。

(一) IC設計、EDA與矽智財：美國位居領先地位，中國與印度快速追趕
美國在IC設計領域全球領先，2022年掌握約51%的市場份額。此外，美國與英國在電子設計自動化(Electronic Design Automation, EDA)工具以及矽智財等領域上亦佔據著領導地位。然而，許多國家也在積極發展IC設計與相關技術能力。中國透過國家積體電路產業投資基金，大力扶持本土IC設計公司，迄今已有超過3,000家公司，且整體營收呈現雙位數成長。儘管目前中國晶片設計仍集中在消費性電子及工業控制系統等應用，對於CPU、GPU、高階伺服器及現場可程式化邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Array, FPGA)等先進產品的競爭力較弱。然而近期小米等中國業者正積極開發相關技術，且中國政府亦大力支持GPU 和 FPGA等技術的發展，因此評估未來中國IC設計與EDA領域將具備挑戰美國領導地位的潛力。

此外，印度也在積極發展IC設計產業，隨著人工智慧晶片需求迅速增長，印度已成為全球IC設計工程師的重要聚集地，目前約20%的IC設計工程師居住在印度，使其成為僅次於美國和中國的IC設計人才集中地。

(二) 晶片製造：各國積極布局先進製程，美國成長最為迅速
晶片製造是半導體產業鏈中的關鍵環節，對供應鏈其他環節的投資具有強大的帶動作用。由於晶片製造的資本需求龐大，且廠房從建造到實際營運通常需要超過五年的時間。前述因素驅使各國政府和產業界投入大量資源於此領域。預測在2024年至2032年間，全球晶圓製造的民間投資將達到約2.3兆美元，遠高於2013至2022年間的7200億美元。在亞洲方面，臺灣計畫新建七座晶圓廠；南韓計畫至2047年投資4700多億美元，建立一個包含16座新晶圓廠的半導體聚落；中國企業也正在深圳、天津和上海等地投資晶圓廠建造。

自2020年至2023年底，美國宣佈了80個半導體製造項目，預計將創造5萬個工作機會，主要集中於德州、亞利桑那州等半導體產業成熟地區，亦有不少投資流向俄亥俄州等新興地區。歐洲的半導體投資同樣顯著，包括台積電與歐洲半導體製造商在德勒斯登(Dresden)的合作項目；格羅方德(GlobalFoundries)與意法半導體(STMicroelectronics)合作，計畫在法國南部興建一座31億美元的晶圓廠。

隨著具備人工智慧與機器學習功能的智慧化應用發展的需求，預計未來約70%的投資將用於10奈米以下的先進製程。由於先進製程投資分散在全球，因此預估至2032年，全球將有40%的先進製程產能分佈在南韓和台灣之外的地區。美國的先進製程產能預估能從盡付闕如的程度大幅度提升至接近30%，而歐洲與日本則將各自擁有約12%的先進製程產能。另外，目前10奈米以下的半導體製程被視為先進製程，報告預計到2030年，先進製程將專指3奈米以下的技術。

(三) 設備與工具：市場高度集中，且中國積極發展自給自足
全球半導體設備市場規模約為1100億美元，涵蓋超過50種類型的專業設備。其中曝光機(lithography)、沉積技術(deposition)及材料移除與清洗(materials removal & cleaning)等三類型設備佔總市場約70%，且前述類型設備皆由少數幾家供應商主導，市場高度集中，例如曝光機由歐洲ASML主導，而沉積技術及材料移除與清洗領域由美國與日本公司主導，如LAM Research與KLA。前述市場領導者正積極擴展其研發與人才培訓的全球布局，以藉此提升韌性。例如，ASML在台灣設立了培訓中心；LAM Research則在南韓設立了研發設施；KLA也在英國設置了研發與製造中心。

此外，中國大陸在提升設備自給自足的能力上進展顯著。受到美國、日本和荷蘭出口管制的影響，中國正積極發展國內替代方案。在政府支持下，預估至少有五家中國廠商在沉積技術方面已接近量產，且上海微電子(SMEE)已開發出先進的曝光機。

(四) 材料：供應鏈韌性仍待提升
全球半導體材料市場規模為640億美元，其中前端製程材料佔400億美元，後端製程材料佔240億美元。前端製程材料以矽晶圓和光阻劑為主，佔前端製程材料市場的一半(約195億美元)，其他重要材料則有氣體、研磨液和靶材等。後端市場則集中於基板和導線框架(lead frame)，約佔後端材料市場的一半(128億美元)，其他關鍵材料包括封裝樹脂、陶瓷包裝等材料。

材料供應商多集中在日本、美國和歐盟等國。隨著全球晶圓廠產能增加，材料領導業者也在積極拓展其產能與全球佈局，如美國Hemlock Semiconductor正在擴大美國廠的產能；台灣環球晶圓則在美國德州建設新的12吋矽晶圓廠；美國Entegris在高雄建置新工廠，生產支持先進製程的化學製劑與研磨液。

提升材料供應鏈的韌性為未來須關注的重點。疫情後的晶片短缺暴露了封裝基板的供應問題，且鎵、稀土等關鍵材料，仍大多來自中國大陸等單一地區。

(五) 組裝、測試與封裝：全球ATP產能主要集中於中國和台灣，預計新興市場將迅速成長
目前，中國大陸和臺灣合計佔全球約60%的組裝、測試與封裝(assembly, test, and packaging, ATP)產能，且自2020年以來，由於成本等因素，新ATP設施的投資計畫亦大多集中於中國大陸與臺灣，因此預計短期內此區域仍將主導ATP市場。然而，隨著全球需求增加及各國政策的支持，東南亞、拉丁美洲和東歐等新興市場的封裝測試產能預計將快速增長。越南和馬來西亞吸引了大量投資，Amkor在越南投入16億美元建立先進封裝設施，而Intel也宣布重啟位於哥斯大黎加的封裝廠。預計到2032年，這些新興市場的產能將從2022年的20%增長至27%。

美國迄今ATP產能僅佔全球的4%。傳統封裝領域屬於勞動密集產業且利潤率低，主要集中在發展中國家，美國可以透過提升低成本地區的產能，來加強供應鏈韌性。在先進封裝領域，小晶片或異質整合等封裝技術創新有望讓美國等高成本地區在ATP中扮演更重要的角色。美國晶片法案的目標之一為發展國內的先進封裝產業，近期已有顯著成果，例如，Amkor在美國亞利桑那州投入20億美元建立封裝廠，以為台積電製造的Apple晶片進行封裝。Intel、SK海力士和三星也分別在美國各地投資建設先進封裝設施，同時晶片法案還規劃投入30億美元支持美國國家先進封裝製造計畫(NAPMP)，以促進新封裝技術的研發。

三、未來展望 

(一) 持續提升供應鏈韌性：政府支持與長期策略對半導體供應鏈穩定至關重要
政府對半導體產業的持續與穩定支持，對供應鏈的韌性至關重要。美國應加速推進晶片法案的執行，並評估擴大稅收激勵措施，例如永久化投資稅收抵免(ITC)，並擴大至半導體設計領域，以幫助企業做出更明智的投資決策。同時，企業和政府應採取長遠的戰略眼光來應對供應鏈挑戰，避免過度關注短期市場波動。全球疫情等黑天鵝事件的影響將遠比產能過剩帶來的問題更為嚴重，因此企業和政府的有效溝通以及穩定的政策推動方向，將是確保供應鏈穩定的關鍵。

(二) 預防供需失衡：成熟製程投資增加可能導致供需失衡
儘管未來十年預計有超過2兆美元的晶圓廠投資以提升供應鏈韌性，但特定領域仍可能出現供需失衡的現象，尤其是在成熟製程領域。目前的投資趨勢顯示未來成熟製程產能可能大幅超過需求，且新建的成熟製程晶圓廠多集中在中國。若不加以調整，此趨勢將可能導致晶圓價格大幅下跌，進而影響無晶圓廠公司的製程技術選擇。

(三) 新興市場角色：新興市場如東南亞有助於解決ATP產能不足問題
隨著全球晶圓廠的投資增加，ATP領域產能不足問題將逐漸顯現。新興市場的加入為前述問題的解決提供了機會，尤其是東南亞地區。政府政策、基礎設施和人才供應將是新興市場持續吸引投資的關鍵因素。美國目前正在支持印太地區和西半球的ATP產能擴張，並已與越南、印度等國展開合作，以推動全球半導體供應鏈的多元化。

(四) 人才與移民：美國將面臨技術人才短缺，需提升培訓與吸引外國人才
全球半導體產業的發展高度依賴多元化的技術人才，尤其是在技術創新和研發領域。然而，預計到2030年，美國將面臨67,000名技術人員的短缺，這對半導體供應鏈的穩定性構成嚴峻挑戰。且高科技人才通常更傾向於投身於軟體公司或新創企業，而非半導體產業。為解決這一問題，教育與培訓計畫至關重要。美國半導體產業協會(SIA)正與美國各州合作，推動人才培訓計畫，例如透過社區學校和技術學院的認證與培訓，縮小技術人才的缺口。此外，吸引與接納外國人才也是填補人力缺口的有效途徑。美國超過五成的碩博士畢業生來自國外，但由於移民政策或個人選擇，許多外國畢業生選擇離開美國。相比之下，德國在技術人才簽證程序上進行了簡化，提供了值得借鑒的吸引人才模式 。

(五) 開放貿易與合作：半導體供應鏈受地緣政治影響，美國需加強國際合作
全球半導體供應鏈面臨日益嚴峻的緊張局勢和複雜情況，例如，烏俄戰爭影響了半導體製造所需氖氣的供應，2019年日本對南韓實施了半導體生產關鍵材料的出口管制。此外，美國與中國之間持續的地緣政治緊張也為全球半導體供應鏈帶來了不確定性。儘管如此，中國市場仍是全球領先的晶圓製造、設計、材料及設備等半導體領域的重要收入來源。因此，若完全與中國脫鉤，美國半導體產業可能會喪失其領導地位，並面臨高技能人才流失的風險。另一方面，中國正積極擴大其半導體產品的國際市場，並與超過100個國家簽署了雙邊投資協議。與此同時，美國在國際貿易協定上的進展相對有限，近期的成果主要包括美墨加協定(United States-Mexico-Canada Agreement, USMCA)以及與日本的數位貿易協定(Digital Trade Agreement) 。

四、結論

半導體產業擁有極為複雜且全球緊密相連的供應鏈和生態系統。然而，地緣政治緊張、複雜的監管環境、勞動力短缺和成本上升等因素，使得供應鏈多元化和提升韌性變得尤為重要。各國政府正致力於通過吸引和激勵國內及近岸(near-shored)投資來減少依賴，從而提升產業韌性。然而，韌性並不等同於自給自足，自給自足的成本非常高。

為了確保半導體產業的持續發展，未來需重點關注以下幾點：培養各層級的人才，包括頂尖研究人員、工廠技術人員和建築工地上的焊工等，這可以透過與教育機構合作、提供職業培訓及制定有效的移民政策來實現；提供持續的政策支持，以解決供應鏈中的脆弱環節，並在產業周期中保持政策穩定；幫助新興市場創造吸引半導體投資的條件，包括有針對性的激勵措施、勞動力培訓、基礎設施建設及法規改善；維持開放貿易，同時制定一致的貿易措施來多樣化終端市場，並在面對地緣政治不確定性時協商有效的貿易協定。