科技議題

首頁> 科技議題 - 智慧科技> 半導體供應鏈的新興韌性
半導體供應鏈的新興韌性 Emerging Resilience in the Semiconductor Supply Chain
2024/05
Boston Consulting Group(BCG)、Semiconductor Industry Association (SIA)
https://web-assets.bcg.com/57/d1/ad16a66b41f5a178aca9274ca36f/emerging-resilience-in-the-semiconductor-supply-chain.pdf
一、半導體產業現況
在全球科技和經濟格局中,半導體產業扮演著舉足輕重的角色。然而,這個產業的供應鏈既有其優勢,也存在著脆弱性。2021年4月的一份報告深入分析了全球半導體供應鏈的價值和潛在風險,為業界敲響了警鐘。

自那時起,全球半導體格局經歷了巨大變革。政府和企業紛紛採取行動,致力於提高供應鏈的韌性。預計在2024年至2032年期間,私營部門將向晶圓製造領域投入約2.3兆美元的資金,這一數字遠超過美國CHIPS法案通過前十年的7200億美元投資。

各國政府推出的激勵措施在這一轉變中扮演了關鍵角色。美國的CHIPS法案提供了520億美元的資金支持,其中包括390億美元的製造補助金。歐盟通過歐洲晶片法案,計畫調動470億美元的公私資金。中國大陸則繼續通過國家集成電路產業投資基金等方式提供大規模支持。台灣、韓國和日本等傳統半導體強國也紛紛推出新的支持計畫,以鞏固其產業地位。同時,東南亞國家和印度等新興市場也開始積極參與,推出激勵措施吸引半導體投資。這些政策和投資正在重塑全球半導體供應鏈的地理分布。預計到2032年,先進邏輯晶圓製造能力將不再僅限於台灣和韓國,美國、歐洲和日本也將參與其中。美國的全球晶圓製造能力份額有望從目前的10%增加到14%,扭轉了長期下降的趨勢。封裝測試(ATP)領域也將出現地理多樣化,新興市場的份額預計會增加。然而,提高供應鏈韌性不僅需要地理多樣化,還需要開放的貿易環境、全球人才流動以及持續的政策支持。隨著產業面臨新的挑戰和機遇,如人工智慧的快速發展,保持這種平衡將變得越來越重要。

二、半導體供應鏈中的韌性
全球半導體供應鏈是一個高度專業化的複雜網絡,各個地區在不同的環節中發揮著獨特的優勢。美國公司在設計、核心知識產權和電子設計自動化(EDA)領域保持著領先地位,而美國、歐盟和日本則共同主導著設備製造領域。在材料生產方面,中國大陸、日本、台灣和韓國佔據了主導地位。特別值得注意的是,韓國和台灣的公司在先進製程(10奈米以下)晶圓代工方面處於全球領先地位,而封裝測試(ATP)則主要集中在中國大陸和台灣。這種高度專業化的格局雖然提高了整體效率,但同時也造成了地理集中的脆弱性。面對這一挑戰,業界正在積極尋求解決方案,預計在未來將在兩個主要領域實現顯著的地理多樣化。首先是晶圓製造,特別是在先進邏輯製程方面;其次是ATP領域,預計將從目前主要集中在中國大陸和台灣的格局,擴展到包括東南亞、拉丁美洲和歐洲在內的新興市場。

在晶圓製造領域,預計2024-2032年間的私營部門投資將達到驚人的2.3兆美元,這一數字遠遠超過了CHIPS法案通過前十年(2013-2022)的7200億美元投資。這些巨額投資不僅將分佈在亞洲現有的製造基地,還將延伸到美國和歐洲的新地點,形成一個更加均衡的全球製造網絡。特別是在先進邏輯製程方面,預計到2032年,美國將生產近30%的10奈米以下邏輯晶片,而歐洲和日本也將佔有約12%的份額。這代表了從2022年幾乎100%集中在韓國和台灣的情況下的重大轉變,顯示了全球半導體製造格局的巨大變化。

在10-22奈米的邏輯製程領域,日本將從幾乎零的基礎開始,預計到2032年將佔有5%的市場份額,展現了其在這一領域的雄心。同時,中國大陸在這一領域的份額預計將從6%大幅增加到19%,反映了其在半導體製造能力上的快速進步。對於28奈米及以上的邏輯製程,預計將保持相對均衡的全球分佈,多個地區將參與其中,大多數地區的份額變動預計相對較小。這種分佈有助於維持供應鏈的穩定性和靈活性。

在記憶體領域,DRAM將繼續高度集中在韓國,但美國的份額有望從3%增加到9%,顯示了美國在這一領域的進步。NAND快閃記憶體的地理集中度預計將進一步提高,韓國的份額將從30%增加到42%,到2032年韓國和日本合計將佔全球產能的約75%。這種集中可能帶來效率提升,但也可能增加供應風險。

離散元件、類比和光電子晶片(DAO)領域預計將保持良好的全球分佈,所有主要地區的份額都將保持在5%或以上,這有助於確保這些重要組件的供應穩定性。這些變化預計將使美國的全球半導體產能份額從10%提高到14%。這一增長對美國半導體產業具有重要意義,尤其是考慮到如果沒有CHIPS法案,美國的份額到2032年可能會進一步下降到8%。

在ATP領域,雖然目前仍高度集中在東北亞,特別是中國大陸和台灣,但長期來看,在持續的政策支持和外國投資的推動下,預計將出現更大的地理多樣化。新興市場,尤其是東南亞地區,有望在這一轉變中發揮重要作用。預計這些新興市場的ATP產能將從2022年的全球20%增加到2032年的27%,主要由東南亞國家如越南和馬來西亞驅動。美國在ATP產能中目前只佔很小的份額,主要是由於勞動力成本等因素。然而,在先進封裝領域,技術突破如異質整合,可能為美國等高成本地區開闢新的機會。這些創新有潛力改變ATP領域的競爭格局。

在設計、核心IP和EDA這些人才驅動的供應鏈環節,公司正在全球範圍內多樣化其人才招聘、定位和培訓的地點。歐洲、中國大陸和印度正成為美國公司在本國以外開展設計活動的重要地點,這反映了全球人才分佈的變化和公司尋求多元化人才來源的策略。

設備和工具領域雖然由於高度的研發密集度,為新進入者設置了較高的障礙,但當前的市場領導者正在積極使其研發和培訓中心的地理分佈多樣化。這不僅有助於增加供應鏈的韌性,也為不同地區的技術發展和人才培養創造了機會。

在材料領域,供應商正跟隨新的晶圓廠產能進入不同地區,但這種趨勢在各材料領域並不均衡。某些關鍵原材料,如鎵、稀土等,仍主要從單一地區採購,這仍然是供應鏈中的一個潛在脆弱點。

三、展望未來 - 邁向更大韌性的路徑
半導體產業正處於關鍵的轉折點,面臨著提高供應鏈韌性的重大挑戰和機會。政策制定者和產業領袖們都認識到,持續支持韌性投資的重要性。美國正在加速實施CHIPS法案,並考慮將投資稅收抵免永久化和擴大範圍。其他地區也在積極調整和加強其激勵計畫,以吸引更多投資。然而,這種支持不能僅限於短期措施,而需要長期的戰略視角。

半導體產業的週期性本質意味著可能會出現短期的"過剩"擔憂。但面對潛在的"黑天鵝"事件,如全球大流行或地緣政治衝突,堅持投資方向變得尤為重要。公司和政府需要透過自信的領導和有效的溝通來應對這些挑戰。同時,產業也面臨著供需不平衡的風險,特別是在28奈米及以上的邏輯製程領域。當前的產能擴張可能導致某些領域供過於求,進而引發價格壓力。這種情況可能影響企業的技術選擇決策,需要仔細管理。

在這一背景下,新興市場的崛起為解決供應鏈中的某些瓶頸提供了機會。東南亞國家,如越南和馬來西亞,正在吸引大量半導體投資,特別是在封裝測試(ATP)領域。這些地區能否充分發揮潛力取決於多個因素,包括勞動力素質、基礎設施、監管環境和激勵政策等。政府和企業需要共同努力,創造有利的投資環境。

人才短缺是另一個關鍵挑戰。從高端研發到生產線操作,半導體產業在各個層面都面臨著人才缺口。解決這一問題需要多管齊下的方法,包括加強教育和培
訓計畫,以及吸引和留住國際人才。預計到2030年,印度和東南亞的高等教育畢業生數量將大幅增加,這為全球人才流動提供了新的機會。產業需要利用這一趨勢,建立多元化和高技能的全球勞動力。

在全球貿易方面,儘管面臨地緣政治的挑戰,半導體產業仍保持了強勁的增長。2017年至2022年間,全球半導體貿易增長了43%。然而,美國與中國大陸之間持續的緊張關係為產業帶來了不確定性。中國大陸正積極拓展其半導體產品的國際市場准入,而美國在推進新的貿易協定方面相對落後。維持開放的全球貿易環境對於產業的長期健康發展至關重要。

(四) 產業未來需求
半導體產業在未來十年將在全球經濟中扮演越來越重要的角色,從日常消費品到尖端的國防和人工智慧技術,都離不開半導體的支持。然而,這個產業的供應鏈和生態系統複雜而緊密相連,面臨著諸多挑戰。地緣政治緊張、日益複雜的監管環境、勞動力短缺以及成本上升等因素,都凸顯了供應鏈多元化和提高韌性投資的必要性。

各國政府已經認識到半導體的戰略重要性,正在通過吸引和激勵新的國內或"近岸"投資來減少戰略依賴,提高供應鏈的韌性。但是,我們必須明白,韌性並不等同於自給自足。正如我們在2021年4月的報告中指出的,完全自給自足的成本是驚人的,且可能帶來更多風險。

為了使半導體產業在未來能夠蓬勃發展,有幾個關鍵需求需要被滿足,首先,培養各個層次的人才至關重要。從前沿研究到產線生產的技術人員,再到建築工地上的焊工,整個產業鏈都需要高素質的人才支撑。這需要與教育機構有效合作,提供針對性的勞動力培訓,並制定適合產業需求的移民政策。其次,持續的政策支持是不可或缺的。這不僅要解決現有供應鏈的脆弱性,還要為當前激勵計畫到期後做好準備,並在經濟循環週期中保持政策的連續性。政府需要"堅持方向",即使在短期內可能面臨挑戰。

第三,幫助新興市場發展適合吸引半導體投資的條件也很重要。這包括提供有針對性且持續的激勵措施,加強勞動力培訓,改善基礎設施建設,以及優化監管環境。最後,在地緣政治不確定性加劇的背景下,維持開放貿易和多樣化終端市場變得尤為重要。這要求制定明確定義、一致應用的貿易措施,並與志同道合的合作夥伴保持政策一致性。同時,還需要通過有效的貿易協定來應對地緣政治的不確定性。

半導體產業的未來需求集中在人才培養、政策支持的持續性、新興市場的發展以及開放貿易環境的維護等方面。只有在這些領域共同努力,才能確保半導體產業的長期健康發展,為全球經濟的創新和增長提供持續動力。面對複雜多變的國際形勢,產業各方需要保持靈活性和前瞻性,共同構建一個更具韌性、更加多元化的全球半導體生態系統。
高飛
英文