臺灣半導體設備進軍全球之機會與挑戰

摘要：臺灣半導體製造產能全球第一(全球占比22%)、晶圓代工產能全球第一(67%)、10奈米以下半導體產能全球第一(92%)、封測產能全球第一(55%)、OSAT產能全球第一(33%)[1]，趨動臺灣對半導體設備的需求，多年來穩居全球半導體設備市場前三名。然而現今我國設備主要仰賴進口，國產設備占比僅約一成，先進製造設備更小於5%。受地緣政治、半導體供應鏈重組影響，我國設備業將面臨更激烈的競爭環境，因此除了加速技術自主之外，本文將探討國產設備商，如何敏捷地因應全球半導體產業地緣政治、智慧製造、綠色製造等議題，將有助於我國半導體設備商掌握機會、面對挑戰。
Abstract：Taiwan holds the world No. 1 place in several fields such as: the semiconductor manufacturing capacity (22% of the world’s share); the foundry capacity (67%); the semiconductor production capacity below 10nm (92%); the packaging and   capacity (55%); and the Outsourced Semiconductor Assembly and Test (OSAT) capacity (33%). These outstanding manufacturing capacities boost Taiwan's demand of semiconductor equipment to be the top three in the global semiconductor equipment market for many years. However, currently the main semiconductor equipment in Taiwan still relies on foreign importation. The local equipment market share is only about 10%, and the advanced manufacturing equipment is even less than 5%. In the future, the trends of geopolitics and the reorganization of semiconductor supply chain will make Taiwan’s equipment manufacturers face more competitors. Therefore, besides to accelerating technological research, this article will explore how Taiwan’s equipment vendors can quickly respond to the issues of global semiconductor industry geopolitics, smart manufacturing, and green manufacturing. These discussions will help Taiwan’s semiconductor equipment manufacturers grasp opportunities and face challenges.

關鍵詞：半導體設備、智慧製造、綠色製造
Keywords：Semiconductor equipment, Smart manufacturing, Green manufacturing

前言
臺灣半導體設備發展具有場域與完整的生態系優勢，但由於設備市場長期幾乎被外商壟斷，此外設備開發為長期投資，還需要高技術門檻、高資金成本、專業人才、多種高科技領域整合投入，對於普遍為中小企業的臺廠成本壓力頗大，也是政府推行設備自主化多年，關鍵技術與設備仍仰賴進口的主要原因。
半導體產業由於在AI、5G、IoT、AR/MR等技術扮演重要角色，於未來車、新能源、智慧製造、機器人、國防安全、健康穿戴、資料中心、太空產業等終端應用的重要性，已使之引起各國政府關注，成為國家議題。再加上自2019年底開始的COVID-19疫情爆發至今仍未徹底緩解，已嚴重影響全球半導體供應鏈，更使得先進國家企圖以政策力量介入並嘗試建立自主生態系。根據國際半導體產業協會(SEMI)於2021年六月發布的「全球晶圓廠預測報告(World Fab Forecast)」，指出2021年與2022年全球將新建29座晶圓廠[2]，顯示未來設備需求將持續增加。臺灣的半導體設備業者未來需要更積極了解客戶需求、領導大廠技術動態、地緣政治、產業環境趨勢等，才足以穩健地在市場中展露價值，把握商機。
全球半導體設備市場的三大趨勢
根據SEMI預估，全球半導體設備市場將於2022年突破1,000億美元[3]，如此龐大的商機，意味著半導體設備已成為各家晶圓製造業資本擴充的主要成本，也是各家業者爭取採購的物資，同時也表示將吸引更多業者加入，甚至連各國政府領導人也無法袖手旁觀，因此塑造出許多半導體設備業的新趨勢，主要包括以下三大項目：
1.地緣政治、區域生產
美國以保衛國防安全為理由，管制部份半導體設備出口到中芯國際、華為、海思半導體等中企，以及為其代工者，並介入ASML EUV設備對中國大陸的銷售，避免先進製造的關鍵技術流入中國。但是另一方面，美國的禁令同時加速中國設備自主，培育出北京屹唐、盛美半導體、北方華創、中微公司等知名企業。未來美中科技戰可能持續延燒，全球半導體設備產業將出現「美系」和「中系」兩大生態，分別由各自的供應商所滿足，並由國家安全議題主導設備採購政策。
先進國家包括美國、日本、中國大陸及歐盟，近期有感於先進半導體晶片產能受制於臺灣與南韓，紛紛鼓勵半導體製造回流，藉由擬訂晶片製造相關法案，祭出稅務優待與研發抵減，甚至熱切邀請領導廠商前往投資，重振在地供應鏈，也同時祭出當地設備供應商優惠策略，提升當地設備業者的產業地位。
2.智慧製造、遠距服務
全球有九成以上的半導體設備來自美國、日本與歐洲[4]，但在疫情嚴重期間，專業的原廠檢修人員無法出國出差，即使到達當地，還需依照各國防疫規定居檢隔離數週，才能實際到達客戶廠區內服務。因此疫情期間人員的健康防護、分流、零接觸等防疫措施，對於全年無休的半導體製造產線，造成極大的不方便，也延宕設備人員前往廠區保養、維修、安裝等時程。
因此為了保持不間斷地服務客戶，設備商加速導入、運用、推廣、教育員工使用智慧製造工具。透過與供應鏈合作開發穿戴式裝置即時接收機台資訊、配戴擴增實境眼鏡操控機台、使用機器視覺進行巡檢、以自動化物料搬運系統(AMHS)或自動導引車(AGV)達到無人工廠、導入數位孿生(digital twins)技術模擬並優化排程、提供設備聯網平台減輕研發人員負擔，或採用各種視聽工具進行遠距會議，在保障員工健康的同時，也保持客戶產線出貨順暢，並加速企業轉型智慧製造。
3.淨零碳排、綠色製造
全球先進國家都陸續設定減碳策略。美國、日本、歐盟與英國皆已宣示要在2050年達到碳中和，中國大陸則預估在2060年實現。半導體製造領導廠商順應聯合國永續目標(SDGs)與環境、社會及公司治理(ESG)規範，在投資人的期待下，已開始採用節能控制系統、使用再生能源、成立廢棄物回收中心，設立明確的低碳計劃目標，將節能減排列入企業績效，並且鼓勵供應鏈廠商共同響應，甚至將碳足跡列為設備採購重要指標。
半導體設備使用大量的水電氣體，但是基於客戶下放的綠色製造需求及壓力，使其發展能源控制、水循環、氣體回收再利用等系統，提出節能低碳的設備，已成為迫切、明確的方向。因此對設備商而言，即早規畫綠化策略、盤點企業碳足跡、協同周邊耗材或智慧製造解決方案公司，並與客戶緊密合作、討論、共同擬定詳細的執行方案，才不致於陷入台積電董事長劉德音所述「不做淨零，臺灣就被邊緣化」的危機。
全球半導體設備領導廠商的因應策略
1.全球布局、共組聯盟
由於各國鼓勵半導體製造業回流，半導體設備市場將從亞洲高度集中，逐漸分散到其他國家。加上美中科技分流促使產業生態鏈重組，不同的區域市場將由不同的供應體系來滿足需求，除了為模組、零組件製造商及翻新廠，創造新業務機會，也讓領導廠商在全球各地增加據點，降低受到地緣政治的影響。