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技術生態兩極化趨勢確立 台灣IC產業擴大全球佈局
供應鏈重整

【作者: 王岫晨】   2020年06月29日 星期一

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2020年,國際政經情勢詭譎多變,加上美中科技大戰越發不可收拾,直接也影響了IC設計產業的全球發展狀況。台灣擁有完整的半導體產業鏈,IC設計產業自然也是台灣的拿手強項。在國際情勢的不確定性籠罩之下,我們有必要來看看影響全球科技趨勢的重大因素。根據國際媒體的普遍認知,美中的科技大戰,使得全球供應鏈重整,可能會導致世界形成兩極化的技術生態環境。


科技強權爭霸

從人工智慧到機器人技術,華盛頓和北京為了引領全世界而進行激烈競爭。許多人認為會有冷戰2.0,將世界分為美國和中國技術區。

經濟學人認為,美中兩個超級強權過去曾經尋求一個雙贏的世界,但如今,一方勝利似乎和另一方被擊敗倒下有關。中國永久服從於美國秩序,或是一個謙卑的美國從西太平洋撤退,這是一種不會有任何贏家的冷戰。BBC社論也指出,新冷戰可能會導致世界形成兩極化的技術生態環境,這種前景會影響到所有國家和公司。現在已經有許多公司在重新考慮他們的供應鏈和採購政策,還可能轉移製造基地。


彭博報導則指出,從人工智慧到機器人技術,華盛頓和北京為了引領全世界而進行激烈競爭。許多人認為會有冷戰2.0,亦即新的數位鐵幕(digital iron curtain),將世界分為美國和中國技術區。時代雜誌則認為,如果歷史是領導者選擇的事情,美國總統及周圍的人對中國的態度,可以預測未來50年新冷戰談判的確定性,而手段將是關稅和非關稅障礙,而不是軍事衝突。事實上,中國對半導體發展具有強大的企圖心,這包括在手機基頻晶片、LED、應用處理器等具市場影響力的產品上,並在未來10年將會逐步發展各種IC產品。


新興應用成為推手


圖一 : 台灣半導體產業產值(資料來源:TSIA、工研院產科國際所、經濟部ITIS計畫2018/11)
圖一 : 台灣半導體產業產值(資料來源:TSIA、工研院產科國際所、經濟部ITIS計畫2018/11)

對目前的台灣半導體產業來說,現階段台灣依然是在全球市場扮演重要角色,半導體產業以園區來驅動,並形成科技廊帶。北部聚落以新竹科學工業園區為核心,往北延伸形成科技廊帶,此廊帶上中下游供應鏈完整,主要以IC設計與IC製造為主,加上基礎建設及學研資源豐沛,因此群聚規模處於全國領先地位,北部的群聚產值約佔台灣50%。中部聚落的IC產業起步較晚,但近年來在政府極力扶持,尤其是台灣半導體龍頭台積電在中科的28奈米四座廠,隨著10奈米、7奈米製程的陸續放量,以及台灣美光、矽品等持續擴產,亦可望帶動群聚擴大規模。目前中科群聚主力以高階IC和記憶體製造為主,中部群聚產值約佔台灣15%。至於南部群聚則以形成晶圓代工和IC封裝業務為主的次要群聚,龍頭廠商如華邦、台積電等陸續宣布於南部科學工業園區投資,未來可望形成另一個半導體重點群聚,群聚內涵以日月光等IC封裝為主,產值約佔台灣35%。



圖二 : 台灣半導體產業產值趨勢(資料來源:TSIA、工研院產科國際所、經濟部ITIS計畫2018/11)
圖二 : 台灣半導體產業產值趨勢(資料來源:TSIA、工研院產科國際所、經濟部ITIS計畫2018/11)

工研院指出,2018年後新興產品如車用、AI人工智慧、高效能運算(HPC)等技術,成為加速推動半導體產值的成長動力。2019年,後摩爾定律時代的創新技術興起,也成為半導體產業熱烈探討的重要課題。高階異質整合晶片封裝技術、矽光子、量子電腦晶片等更將成為未來2020~2030年掀起半導體技術演進的重要推手。


半導體產業新波動

面對未來市場發展趨勢,隨著5G、AI人工智慧、高效能運算(HPC)、車用電子等相關新興半導體應用,帶動從雲端到邊緣端所需要的各類AI加速與協同晶片紛紛被提出,使得未來新架構的晶片發展趨勢,將影響著半導體產業發展方向與半導體應用區塊的轉移。



圖三 : 及早進行前瞻技術研發與佈局,可以加速台灣製造業轉型升級。
圖三 : 及早進行前瞻技術研發與佈局,可以加速台灣製造業轉型升級。

工研院認為,全球半導體製造業版圖正開始發生新一波變動,10奈米以下先進製程競爭由台、韓業者主導態勢已大勢底定,亦將影響未來終端客戶的訂單選擇。隨著7奈米製程將在近年逐步投入量產,7奈米之後解決方案的討論,開始浮上檯面。矽光子技術可整合現有CMOS製程,成為業界頗受矚目的研究方向,但矽光子技術的難度是需整合半導體技術和光學技術,仍需要扭轉部分技術開發的思維與製程。


終端產品移向AIoT

另一方面,工研院觀察到,終端應用產品正從過去的3C電子產品轉向至AI、IoT產品加值的領域,對於晶片的規格需求,除了元件微小化外,高速運算與傳輸、多重元件異質整合、低功耗等特性,更是未來在半導體產品與製程設計上考量的重要課題。高階封測技術能提高晶片整合效能及降低整體晶片成本,將成為全球領導大廠角逐之主戰場,例如台積電、三星及英特爾等近年都努力開發高階異質整合晶片封裝技術,預期未來在終端產品發展及全球晶片領導大廠帶動下,更多先進晶片整合技術將帶領新興及創新應用開枝散葉,並應用到我們日常生活當中。


由於摩爾定律隨著製程物理極限而逐漸浮現瓶頸,著眼在實現量子運算技術的強大運算能力,或許是後摩爾定律的解決方案之一。量子運算強項在於可以平行運算進行模擬與檢索,亦能夠同時處理大量的資訊,特別是多變量的數據模擬,而這也符合未來大型主機在AI的發展趨勢,更對於未來AI運算機能的擴張能有所助益。


結語

半導體產業界未來十年看好AIoT應用市場,除了傳統3C電子之外,未來將持續積極投資AIoT領域。而台灣運用既有的半導體優勢,支援人工智慧與物聯網應用,可以造就2030年台灣半導體產業邁向新一波躍進,包括晶片微小化、晶片多樣化,以及晶片系統整合等先進半導體技術的發展。此外,及早進行前瞻技術研發與佈局的力道,包括AI與5G發展所需的高附加價值技術,可以加速製造業轉型升級,並擴大全球的市場佈局。


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