晴時多雲

LTN經濟通》晶圓代工經營不易 台積電至少領先5年

2022/01/26 12:31

嚴重的晶片短缺使車廠受創,讓全球體會到晶片的重要性。圖為晶片廠示意圖。(路透)

美國半導體業重心在IC設計

〔財經頻道/綜合報導〕幾乎所有科技產品都需要晶片,隨著電動車、物聯網、AI發展,晶片需求有增無減。這1年來,嚴重的晶片短缺使車廠受創,讓全球體會到晶片的重要,各國全力提振自身半導體晶圓產業,不斷示警過度依賴台積電、三星的危害,甚至有人把台韓獨佔晶片製造,比做是掌握石油的OPEC。到底晶圓製造要賺錢有多困難?為什麼只有台灣、南韓做得到?

全球半導體產業主要由美國企業掌控,且主導先進技術規格與標準制定。根據半導體產業協會(SIA)和市場研究機構國際數據公司(IDC)的數據,全球半導體產業規模高達4640億美元。其中,總部位於美國的公司佔據半壁江山,如英特爾、美光、高通、輝達、博通、德儀、AMD等。但是,這些美企大多負責設計晶片,自身並不生產任何零組件。

台積電領先英特爾 至少二世代

絕大多數的美國半導體公司選擇將製造工作外包,而這類外包業務,往往是在海外完成。在距今數十年前,美國把晶片製造的地盤,讓給了亞洲國家。全球約3/4的半導體產能集中在亞洲的4個地方:台灣、南韓、中國和日本,美國僅佔其中的13%。

晶片變得愈來愈普遍且重要,但半導體業本身正在精簡化。除台積電之外,唯一有能力商業化生產現今最先進5奈米晶片的只剩下南韓三星。而且台積電還打算生產更高技術的3奈米。時代雜誌(TIME)指出,這種最先進的3奈米製程節點,將使美國公司如英特爾和格羅方德,至少落後2代技術。

像英特爾的垂直整合製造,需要雄厚的營運資本,才能支撐這種模式。(路透)

晶圓廠原本毛利低 業者多捨棄

一開始,現代電腦產業的黎明期,先行者如英特爾等,大多是同時在自家工廠包辦晶片設計和製造。在1980年代以前,半導體業界流行的是垂直整合製造(IDM)的生產模式。一間晶片公司除了設計之外,也常包下晶片製造,及晶片製造出來後的組裝、測試、封裝等後續工作。

不過,進入1980年代,美企開始面對到日本公司來勢洶洶的競爭,為了保持原有的優勢,開始把一些製造方面的業務外包給其他公司,目的是專注在更有利可圖的設計業務。由於晶圓廠非常昂貴,而且毛利率很低,所以這種用這種方式抵銷大量資本投資的風險,顯得非常合理。正如哈佛大學商學學院教授史兆威向時代雜誌所說的,「這是沒人想做的工作」。

台積電正是眼光精準,搭上「無廠半導體公司(fabless)-晶圓代工模式」的熱潮。且在其他眾多突破之中,台積電也開創最初虧本定價的策略,期待提早進入市場搶得市佔後,就能擴大規模、降低成本獲利。隨著晶圓製造技術不斷進步,新的晶圓廠成本飆升,無力負擔的晶圓廠只能選擇外包,台積電的市佔也不停擴張。

AMD 把晶圓製造切割成格羅方德

畢竟一間公司包辦從設計、製造到銷售的全部流程,也就是像英特爾的垂直整合製造,需要雄厚的營運資本;三星電子雖然有自己的晶圓廠,能製造自己設計的晶片,但因為建廠成本太高,也必須對外提供代工服務;原本為IDM的AMD(超微半導體),則在2009年轉型為無廠半導體公司,將晶圓製造業務獨立為格羅方德。

為何營運晶片廠,需要如此雄厚的資本?在半導體產業發展初期,一些小型公司因擅長晶片設計而起飛,但和其他製造業情況類似,半導體元件製造昂貴的成本、需要頻繁更新的技術要求,成為了小型公司發展初期的主要障礙。例如,光是流程中的微影步驟的微影機就所費不貲。如果只製作自家產品,結果便是投入高額設備產能,卻無法充分利用,將帶來鉅額虧損。

各國全力提振自身半導體晶圓產業,不斷示警過度依賴台積電、三星的危害。(歐新社)

歐美建晶圓廠 成本高獲利難如登天

半導體產業的致勝關鍵,已從過去技術研發與管理制度,進展到資本、規模經濟為主,惟有足夠的資金投入,才能符合新製程要求的環境及設備。有些人認為,成本差異取決於政府資助,但事實上並非如此簡單。當半導體業走向技術複雜和資本密集,一旦落後就很難再追上。這幾年許多公司的慘痛經驗也顯示,光是有資本,技術不到位也很難打入晶片製造。

而在其他營運成本方面,美國和亞洲也有很大差距。美國在獲得技術人才、保護智財權和接近買家等方面有利。不過,在美國新建晶片廠的成本比在台灣、南韓或新加坡高出約30%,比在中國高出多達50%。光是薪資方面,美國平均薪資已較5年前上漲24%。2021年12月,美國平均月薪為4346美元,超過台幣12萬,若以時薪來看,全美平均時薪為31.31美元,約台幣868元,為台灣最低時薪168元的5倍以上。

根據華爾街日報,建造一家半導體工廠的成本可能高達200億美元。先進製程方面,一套EUV微影設備價格約高達1.2億美元。IC Insights近日報告也指出,其他國家將最少需要5年、每年至少花費300億美元,才有可能趕上台積電和三星。

整體而言,依晶片製造的大趨勢,短時間內要打造更多元的半導體供應鏈,恐怕很困難。削減成本、規避大量資本投入建廠的風險、遠離高污染產業,本就是當初美國把晶圓製造外包給亞洲的主要原因。歐美若想改變現狀,也必須承擔更高的支出等相應風險,要在此基礎上獲利,當然不會如想像中容易。

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