IC供应链重整 技术生态两极化趋势确立

2020年，国际政经情势诡谲多变，加上美中科技大战越发不可收拾，直接也影响了IC设计产业的全球发展状况。中国台湾拥有完整的半导体产业链，IC设计产业自然也是中国台湾的拿手强项。在国际情势的不确定性笼罩之下，我们有必要来看看影响全球科技趋势的重大因素。根据国际媒体的普遍认知，美中的科技大战，使得全球供应链重整，可能会导致世界形成两极化的技术生态环境。
科技强国争霸
从人工智能到机器人技术，华盛顿和北京为了引领全世界而进行激烈科技竞赛。经济学人认为，美中两个超级强国过去曾经寻求一个双赢的世界，但如今，一方胜利似乎和另一方被击败倒下有关。中国永久服从于美国秩序，或是一个谦卑的美国从西太平洋撤退，这是一种不会有任何赢家的冷战。BBC社论也指出，新冷战可能会导致世界形成两极化的技术生态环境，这种前景会影响到所有国家和公司。现在已经有许多公司在重新考虑他们的供应链和采购政策，还可能转移制造基地。
彭博报导则指出，从人工智能到机器人技术，华盛顿和北京为了引领全世界而进行激烈竞争。许多人认为会有冷战2.0，亦即新的数字铁幕（digital iron curtain），将世界分为美国和中国技术区。时代杂志则认为，如果历史是领导者选择的事情，美国总统及周围的人对中国的态度，可以预测未来50年新冷战谈判的确定性，而手段将是关税和非关税障碍，而不是军事冲突。事实上，中国对半导体发展具有强大的企图心，这包括在手机基频芯片、LED、应用处理器等具市场影响力的产品上，并在未来10年将会逐步发展各种IC产品。
新兴应用成为推手

 
图一 : 中国台湾半导体产业产值（数据源:TSIA、工研院产科国际所、经济ITIS计划2018/11）

对目前的中国台湾半导体产业来说，现阶段中国台湾依然是在全球市场扮演重要角色，半导体产业以园区来驱动，并形成科技廊带。北部聚落以新竹科学工业园区为核心，往北延伸形成科技廊带，此廊带上中下游供应链完整，主要以IC设计与IC制造为主，加上基础建设及学研资源丰沛，因此群聚规模处于全国领先地位，北部的群聚产值约占中国台湾50％。中部聚落的IC产业起步较晚，但近年来在政府极力扶持，尤其是中国台湾半导体龙头台积电在中科的28nm四座厂，随着10nm、7nm制程的陆续放量，以及中国台湾美光、硅品等持续扩产，亦可望带动群聚扩大规模。目前中科群聚主力以高阶IC和内存制造为主，中部群聚产值约占中国台湾15％。至于南部群聚则以形成晶圆代工和IC封装业务为主的次要群聚，龙头厂商如华邦、台积电等陆续宣布于南部科学工业园区投资，未来可望形成另一个半导体重点群聚，群聚内涵以日月光等IC封装为主，产值约占中国台湾35％。

图二 : 中国台湾半导体产业产值趋势（数据源:TSIA、工研院产科国际所、经济ITIS计划2018/11）

工研院指出，2018年后新兴产品如车用、AI人工智能、高效能运算（HPC）等技术，成为加速推动半导体产值的成长动力。2019年，后摩尔定律时代的创新技术兴起，也成为半导体产业热烈探讨的重要课题。高阶异质整合芯片封装技术、硅光子、量子计算机芯片等更将成为未来2020～2030年掀起半导体技术演进的重要推手。
半导体产业新波动
面对未来市场发展趋势，随着5G、AI人工智能、高效能运算（HPC）、车用电子等相关新兴半导体应用，带动从云端到边缘端所需要的各类AI加速与协同芯片纷纷被提出，使得未来新架构的芯片发展趋势，将影响着半导体产业发展方向与半导体应用区块的转移。

 
图三 : 及早进行前瞻技术研发与布局，可以加速中国台湾制造业转型升级

工研院认为，全球半导体制造业版图正开始发生新一波变动，10nm以下先进制程竞争由台、韩业者主导态势已大势底定，亦将影响未来终端客户的订单选择。随着7nm制程将在近年逐步投入量产，7nm之后解决方案的讨论，开始浮上台面。硅光子技术可整合现有CMOS制程，成为业界颇受瞩目的研究方向，但硅光子技术的难度是需整合半导体技术和光学技术，仍需要扭转部分技术开发的思维与制程。
终端产品移向AIoT
另一方面，工研院观察到，终端应用产品正从过去的3C电子产品转向至AI、IoT产品加值的领域，对于芯片的规格需求，除了组件微小化外，高速运算与传输、多重组件异质整合、低功耗等特性，更是未来在半导体产品与制程设计上考虑的重要课题。高阶封测技术能提高芯片整合效能及降低整体芯片成本，将成为全球领导大厂角逐之主战场，例如台积电、三星及英特尔等近年都努力开发高阶异质整合芯片封装技术，预期未来在终端产品发展及全球芯片领导大厂带动下，更多先进芯片整合技术将带领新兴及创新应用开枝散叶，并应用到我们日常生活当中。
由于摩尔定律随着制程物理极限而逐渐浮现瓶颈，着眼在实现量子运算技术的强大运算能力，或许是后摩尔定律的解决方案之一。量子运算强项在于可以平行运算进行模拟与检索，亦能够同时处理大量的信息，特别是多变量的数据仿真，而这也符合未来大型主机在AI的发展趋势，更对于未来AI运算机能的扩张能有所帮助。
结语
半导体产业界未来十年看好AIoT应用市场，除了传统3C电子之外，未来将持续积极投资AIoT领域。而中国台湾运用既有的半导体优势，支持人工智能与物联网应用，可以造就2030年中国台湾半导体产业迈向新一波跃进，包括芯片微小化、芯片多样化，以及芯片系统整合等先进半导体技术的发展。此外，及早进行前瞻技术研发与布局的力道，包括AI与5G发展所需的高附加价值技术，可以加速制造业转型升级，并扩大全球的市场布局。