一、 摘要
半導體產業提供微電子元件供給下游產業，一個擁有高效能、具創新、有彈性、且符合永續概念的半導體產業契合德國與歐洲的戰略利益。從全球的觀點來看，歷經數十年的發展，目前半導體產業複雜的價值鏈已緊密地彼此相互依賴，故德國與歐盟的政策方向必須避免出現偏向某一方的依賴。反之，歐洲的利益必須能透過運作良好的國際貿易關係實現，以維持高度的產業彈性，並確保其獨立決策能力。因此，德國與歐盟必須制定未來十年的戰略路線並融入社會利益，推動數位化與永續發展，從擴大其現有的技術優勢為始，針對性地解決弱點。

二、 半導體產業的迷思與現實
半導體是人類智慧所創造最複雜的產品之一。半導體，或稱晶片，為具有多樣化形狀與設計的微電子元件，可用於各種應用。從2014年到2020年，半導體全球市場規模從3,360億美元成長至4,662億美元，年均成長4.2%。人類生活幾乎所有領域的電氣化、連結性與數位化皆促進半導體產業的成長，例如電動車、工業4.0、能源效率、教育與健康等領域都是很好的例子。為了解與處理半導體產業全球與區域的框架條件，對製造流程、全球分工與資本密集度持續增加的基本了解是必須的，首要之務是必須面對製造的複雜性。

半導體產業從晶片設計、製造、測試到交貨給個別客戶是由許多獨立流程所組成，主要流程可分為：(1)產品開發(線路設計、佈圖設計與軟體開發)：需1-3年；(2)晶片製造(晶圓加工與測試)：約需12-16周；(3)組裝與測試(薄型小尺寸封裝(TSOP)、四方平面無引腳封裝(VQFN)、球柵陣列封裝(BGA)等)：約需4-8周；再到後續的一級供應商與與專業代工。此過程通常不會在特定地區的單一生產設備中進行，而是涉及全球供應鏈網絡，在交付客戶所指定數量的微電子元件前，晶片要環遊世界數次。因此，半導體產能無法在短時間內延長或縮短，需要非常仔細的製造排程與物流規劃。

三、 德國與歐洲的半導體政策框架條件
由於其戰略重要性，半導體產業近年來在全球受到越來越多的政治關注。以下將討論德國與歐盟支持該產業的現有政治工具，並研究新產業政策概念，以了解政策如何對半導體產業產生直接或間接影響。

(一) 技術主權：近年來在地緣政治變化的背景下，技術主權主導德國與歐洲的政治行動，但技術主權並不等同於自給自足。德國與歐洲技術主權的核心，即為擁有高效與永續的半導體產業。

(二) 歐洲綠色倡議 (The European green deal) ：歐盟訂定的優先推動方案之一是在2050年前實現氣候中和。因此，歐盟執委會於2019年12月推動「歐洲綠色倡議」，包含許多立法與政治手段，並特別強調：(1)投資新的環保技術；(2)支持產業創新；(3)引入更環保、便宜與健康的私人與公共交通方式；(4)能源部門去碳；(5)提高建築能源效率。以上所列要點皆須開發節能技術、引入智慧網絡與永續基礎設施，因此沒有半導體產業是不可能達到目標的。

(三) 「歐盟永續分類標準」(EU Taxonomy Regulation)：2020年通過的歐盟永續分類標準(Regulation (EU) 2020/852 of the European Parliament and of the Council of 18 June 2020 on the establishment of a framework to facilitate sustainable investment, and amending Regulation (EU) 2019/2088)為歐洲製造業建立基礎並有其重要性，該法規針對公司與其投資人，旨在確保永續概念是可量化的。基於此法規，歐盟正推行世界第一個永續經濟的「綠色清單(green list)」，意味著歐盟將擁有共同術語的分類系統，以供全球對氣候環境議題與經濟活動有興趣的投資者使用。由於微電子(Microelectronics)元件對於目前與未來的關鍵製造業非常重要，因此必須評估其在法規中的地位。

(四) 目前政府提供的資金：
1. 「歐洲共同利益重要計畫(Important Project of Common European Interest，IPCEI) 」：微電子領域是第一個在適用在IPCEI的產業。從德國的工業與政府角度看，該計畫目前正為新的微電子與通訊技術做準備，德國總投資金額達150億歐元，其中45億歐元資金來自德國聯邦政府。
2. 「展望歐洲–關鍵數位技術夥伴(Horizon Europe–Key Digital Technologies Partnership (KDT))」框架計畫：電子元件與系統領域也被納入框架，並預計在2027年前在下列研發領域取得重大研發進展。
(1)創新電子零件與系統的製造、將軟體與智慧化整合導入數位價值鏈中、為產業與公民需求提供客製化具可信賴與安全性的技術，藉此強化歐洲的創新能量
(2)發展與應用相關技術已因應全球條展，如運輸、健康、能源安全、製造與數位通訊，藉此強化歐洲科技基礎
(3)將研發與產業政策著重於驅動創新的方式
3. 「微電子框架計畫(Microelectronics Framework Program)」；由德國聯邦教育與研究部(Federal Ministry of Education and Research)於2020年開始推動，該計畫主要強調可信賴與永續議題。

(五) 2030數位羅盤(2030 Digital Compass)：2021年3月，歐盟執委會提出「歐洲未來十年的數位化：2030年數位化目標 (European’s Digital Decade: Digital Goals for 2030)」中，通訊是發展新產能與創新現有產能的基礎。該計畫訂定提高歐洲「前端(avantgarde)半導體」產量的目標，執委會將提出相關措施，並明訂10年後，歐洲半導體從目前占全球產量10%，提高至20%。下世代歐盟(Next Generation EU)將透過「歐盟復甦基金」(EU Recovery and Resilience Facility, RRF)的資金於2027年前提供必要資金以執行相關措施，並已依據各國復甦計畫與目標進行預算分配。為提高歐洲半導體產量，將透過RRF等資金，擴大資金結構、將政策措施轉化為行動計畫，以彌補歐盟關鍵能力的差距。如近期半導體的投資規模包含：台積電未來三年將投資1000億美元用於新建半導體工廠；海力士將投資1060億美元於四個新晶圓廠。

四、 半導體產業科技框架：不同技術適用於不同產品
(一) 用於電腦晶片與高性能處理器 (小於10奈米)作為未來的通訊標準，6G將被用於許多新應用，例如自動駕駛、醫學、工業製造所使用的機器學習。這些領域將對邊緣運算產生巨大需求，並推進小於10奈米高性能處理器技術。

(二) 用於嵌入式系統、物聯網與汽車(大於16奈米)：16-40奈米的微控制器與微處理器目前佔據全球晶片需求很高的比率。市場分析師預測未來10-15年間，對這些產品的需求將保持穩定。目前這些微控制器與處理器的製程已成熟，但若欲進一步開發成高度整合的「系統晶片(Systemonchip)」則超出目前的可行性。

(三) 感測器、致動器與控制器(大於90奈米)：許多微電子元件，尤其用於汽車與工業用途，必須在嚴苛的環境下可靠的運行。這些元件必須在更高的電壓下運作並控制更高的電流，小尺寸半導體由於不能應對高電壓也不能切換高電流，因此不適合此應用。取而代之的是尺寸介於65至120奈米間的高壓類比混合互補式金屬氧化物半導體(CMOS)技術，這些技術在各自應用中也被視為前沿技術。

(四) 電力半導體：將電能轉換為各種交流與直流電的半導體在歷史中歷經了多次典範轉移，但主要著重於電源供應轉換，電力半導體現已實現了比以前更高的效率，並提供以前無法做到的功能，例如隔離式直流轉換。從節能的角度看，帶有變頻器(frequency converter)的智慧電機控制可大幅減少機器與系統工業流程中的能量損耗。變頻器的電力電子關鍵元件是功率半導體，這些半導體元件被設計用於控制與切換高電流與電壓，因此可用於特別嚴苛的應用。

(五) 微機電系統(MEMS)：微機電系統是使用先進半導體技術於矽晶片上製造機械結構，其應用領域包含測量加速度與旋轉、壓力、聲音與氣體成分的感測器，目前也越來越多技術可應用於致動器，例如光學微鏡(micromirrors)。微機電系統的應用領域也相當廣泛，包括汽車、物聯網、醫藥與工業應用等等。此領域的優勢是可將電子與機械功能透過晶片接合成一高度整合性晶片。

(六) 智慧型LED與非可見光源 (Non-VIS light sources)：LED現今與未來的應用會與IC、特定應用積體電路(ASIC)、CMOS等電子元件整合，其目的不僅滿足傳統的驅動功能，亦滿足未來顯示器與非可見光源的需求。這些元件對於人機介面至關重要，因此，這些科技有助於自動駕駛電動車的外部與內部感測與照明、工業自動化、健康福祉應用的感測與治療，以及日常生活各式各樣的消費產品。

(七) 封裝：封裝是在最小空間內組裝微電子元件所需的技術與設計工具。封裝能連接微電子與非電子微元件，並形成一完整系統。封裝起初是利用多學科知識開發連接晶片腳位的技術，現在已發展成微系統技術領域的獨立學科，可被用於功率半導體、結合不同等級矽晶圓技術、感測器、智慧LED與非可見光源及用於微波與毫米波應用等等。

五、 國際背景下的半導體產業
報告內強調的半導體產業發展有許多政治、經濟與技術的考量，歐盟、美國與中國之間的全球系統性競爭，故建立與保有高效與永續的半導體產業是符合歐洲與德國的戰略意義。在中美貿易戰的背景下，中國大陸所發表的第十四次未來五年規劃中指出，中國大陸將更專注於半導體技術研發。中國大陸政府漸漸地使用監管框架與認證計畫做為控制市場的工具，增加外國企業進入的難度。因此，從歐洲的角度來看，與中國大陸市場找到共同立場變得越來越重要。

在同樣的背景下，美國也在強化其半導體行業的製造比例。美國新政府認為半導體具有壓倒性的戰略重要性，尤其是對美國安全而言。美國政府正在積極追求在美國生產半導體的目標，並透過出口管制工具，積極管理專業技術與文件的存取，尤其是針對化合物半導體技術。因此，美國與歐洲之間的密切合作將符合雙方利益，而智慧財產權領域可能是未來合作的一個具體領域。

六、 德國與歐盟發展半導體的建議

在2030年前，歐洲需要採取具體行動擴大半導體產業。報告認為，歐洲在研發方面有非常好的基礎，這是歐洲工業研發與製造的堅實科學基礎。歐盟執委會在「數位十年(Digital Decade)」文件中提到小於5奈米的晶片製造是一個長期的燈塔計畫(lighthouse project)，可顯著推動歐洲半導體行業的創新能力。然而，歐洲半導體產業也需要一中期定位，以加強現有優勢，特別是消除目前不利情勢。由於12-40奈米技術對產能的具體需求仍持續成長，因此該領域應成為歐洲產能擴張的重點。除了數位元件之外，歐洲工業還需依賴混合訊號與類比半導體元件以及相關的半導體製程，主要是三五族的半導體技術(由元素週期表裡第三族和第五族形成的化合物，像是砷化鎵 (GaAs)、氮化鎵 (GaN) 、磷化銦 (InP)等)。

長期而言，如果所提供的技術、產品與生產方法在技術與價格具有吸引力，並提供高度的「安全性」，那麼提高市占率與市場力量才能獲得成功。成功的關鍵在於創新，即永遠領先於競爭對手一步。「領先」一般指領先的技術，包括：
(1)5奈米的數位技術
(2)5奈米功率半導體技術
(3)MEMS技術
(4)130或350奈米的光學感測器，或是應用小於100奈米的砷化鎵應變式異質接面高遷移率電晶體(GaAs pHEMT)、小於100奈米的氮化鎵(高電子遷移率電晶體GaN HEMT)、小於250奈米的磷化銦異質雙極性接面電晶體(InP HBT)、小於100奈米的InP HEMT
(5)小於2000 nm化合物半導體(AlGaInN、InGaAlP)所製成的發光元件等等。
此外，歐洲與德國也需要有針對性地促進6G、邊緣運算、電動車與類似應用的智慧財產發展，以解決現有的弱點，即時發現與擴大潛力，從而實現社會目標。