台灣半導體產業在過去幾年新冠疫情期間,迎來了前所未有的大躍進。
主要原因是新冠期間,所有季節性的需求突然變成全面性無差別的剛需;舉凡筆電、手機、平板、桌機都因為改為在家上班和上學而變得人手一機甚至二機。
大量在家的時間,也讓電視、上網、家電、現代廚具、遊戲機等生活與娛樂的相關的需求大增。
另外,考量出行的安全性和便利性,汽車的需求也太幅提升。
而這一切的一切,卻因隔離政策讓原本已經吃緊的供應鏈產生嚴重的人力不足,僅單一或是少數零件的短缺就足以讓整機無法出貨,因而造成大量的訂單無法滿足。
這其中,又以汽車產業鏈所受的影響最為嚴重,也因此喚起了汽車強國如美國、日本、德國等政府的高度重視和被迫調整產業政策,重新強調在地化生產的必要性,也改變了過去三十年高度分工有效率的全球半導體供應鏈格局。
台灣的半導體產業在過去三十多年的發展中,有兩個最主要成功的因素。
第一:發展以台積電為首的晶圓代工(專攻)模式,將原本垂直整合的設計製造模式(IDM或Integrated Design & Manufacturing) 打破,改為術業有專攻的IC設計、晶圓代工、封裝測試、電子組裝等分項子產業鏈。每一個環節(晶圓代工、Foundry)都有多家獨立的競爭對手(台積電、聯電、Samsung、Global Foundry 等)來服務其上游客戶群(IC 設計Fabless、如聯發科、Qualcomm、NVIDIA、AMD等)並與不同的下游廠商(日月光、矽品、Amkor等)組成緊密地夥伴關係,一起合作提供完整的生產解決方案給全球客戶(包含系統廠商如蘋果、微軟、Google等)
第二:高級的人力資源前仆後繼地投入半導體產業,使得原本研發生產的技術落後、產能不足、獲利不佳的情況,經過一代一代的努力(半導體產業依據莫爾定律,每18到24個月就可以將晶片的速度、功耗、成本或面積提升一倍即是更快、更節能、更便宜、更小!),如今在邏輯晶片的領域,不論是技術(2/3 nm、3D IC封裝)、產能、良率、交期、誠信和領導力,台積電(TSMC)已是全球第一。
美中爭霸與地緣政治
美中對抗的大時代從川普擔任美國總統就不曾停過,從制裁中興通訊、華為揭開序幕,到了拜登政府時期,「打蛇打七寸」的精準打擊更是將半導體產業視為其中最核心的戰略與國安關鍵資源,包括禁止銷售高階晶片、半導體設備、智慧財產(IP)、設計工具(EDA)、美國公司不得派人到中國協助生產環節、推出美國版的晶片與科學方案(CHIPS and Science ACT)、到近日拜登總統簽署行政命令禁止美國資金投資中國於人工智慧(AI)、量子計算、與先進半導體領域等。
誠如本文一開始所提,全球汽車產業在新冠疫情期間有訂單卻無法出貨的尷尬場面,大量的槍口莫名的指向台灣,儘管台灣半導體產業長期在汽車產業的供應鏈上仍排不上前段班,主要由國際IDM大廠主導。但地緣政治的複雜性與抓戰犯的慣性,使得原本提供全球民生必需、經濟成長、數位化推動最佳的台灣半導體聚落效應一夕之間有了新的挑戰, 「雞蛋不要放在同一個籃子裡」在不計成本效率的前提下也順勢成了主旋律!
一、 美國
從2020年5月台積電宣布到美國亞利桑那州設廠,最初承諾投資120億美元,去年12月加碼到400億美元,並且舉行冠蓋雲集的開機典禮。 但至今美國已通過的『晶片與科學法案』對于補貼在美國設廠的金額與條件依舊不確定。立法與行政部門的角力以及聯邦與州政府的黨派立場將持續左右這個本該為長期國家戰略的法案!
二、 日本
2021年10月台積電宣布將在日本九州設廠,與日本客戶Sony、Denso等共同出資近一兆日圓並由日本政府補貼近半的費用; 同時也在筑波設立3D IC研發中心獲得日本政府190億日圓的支持。隨著技術瓶頸無法克服、經濟效益不再、甚至接近物理極限的情況下,『摩爾定律』將逐漸走下歷史舞台的此刻,筆者預言後者(3D IC)的跨國(美日台)合作,將扮演未來半導體異質整合、應用創新的要角、也是台積電化危機為轉機的契機!
三、 德國
本月初(2023年8月),台積電再度宣布總投資100億歐元將在德國科技與半導體重鎮德勒斯登設廠,合資夥伴(佔30%)包括Robert Bosch, Infineon 以及NXP,名稱索性就叫做歐積電(ESMC、European Semiconductor Manufacturing Company),雖然原始補助的資金(50億歐元)來自德國政府而非歐盟版的晶片法案。
德、日兩國的著眼點在於協助汽車產業並強化在地供應晶片的韌性,藉此避免海峽兩岸未來的地緣風險。
政府補貼是錦上添花而非長遠之計
上述德、日政府相關的高額補貼,其實只是彌平了高效低價的台灣建廠成本而已,稱不上什麼誘因。而美國「先發未至」的晶片法案究竟最後能夠補貼多少,相對要求的條件,以及台積電所要付出的隱藏成本,至今仍是未知數!
但是,頭即然洗下去了,再高的額外成本和建廠延遲,再困難的工會與環保團體的要求,以及在當地不再享有「護國神山」的光環與對高素質人才的吸星大法,台積電的海外投資和經營,將是一條只許成功不許失敗的不歸路。
國安危機與轉機
台灣的半導體產業在劇烈變化的地緣政治環境下,不再僅是承擔本身職責的全球生態體系一環,未來將面臨嚴峻的考驗和壓力。筆者認為這已需提升為台灣國安層級的重大議題,它是危機同時也是一個轉型的好時機。主要可分為三個重點:台積電、人力資源、供應鏈重新定義。
一、 台積電
台積電是台灣最重要也最具影響力的世界級科技大廠,有些媒體甚至戲稱為『護國矽盾』。它目前(2023年8月)在台灣股市的市值 (約14兆台幣)、台灣加權指數的比重(27%)、獲利(2022年稅後淨利超過1兆台幣) 都是最高的。在過去太平盛世的時代,是最績優的藍籌股,值得長期重倉持有。但當台灣能源組合的國家政策需隨著選票考量而反覆時,它搖身變成了用電大戶,在2050淨零碳排的目標下,它成為必須吃掉台灣大部分再生能源的怪獸。這樣「人設」的混淆,將來或成為同樣依賴出口並屬於高耗能的其他產業的全民公敵?!
未雨綢繆的解方就是順勢分散風險,以台灣為全球運營研發中心,在地化生產 (美國、日本、德國、中國大陸、新加坡、以及未來可能的印度、東歐、英國等),使用綠能生產將不再是問題,甚至在全球碳權、碳稅的交易成熟時,台積電可華麗轉身成為『負碳企業』。
(註:『負碳企業』不僅生產時所使用之能源為零碳綠能,其創新節能晶片比起原本晶片功耗更低、效能更高。如果長期比較兩者:生產下一代晶片所耗的每一度電將可為其未來應用省下4度電)
二、 人力資源
少子女化的趨勢短期內無法逆轉,過去台灣半導體產業長期享受高水平、低成本的人力資源與戰戰兢兢犧牲個人、團隊優先的職場文化在未來將不復見!取而代之的是台積電第三代領導人必須提升國際運籌管理能力與善用資訊科技和AI,利用『日不落』(美、日、德、台的時區差)的人力資源,遙控全球近乎自動化的晶圓廠運營與滿足分散世界各地的國際客戶需求。
三、 供應鏈重新定義
台積電可能成為全球運營的標竿,但其配合的供應商也可以嗎?除成本與經濟規模之外、國際化、資訊化、在地化都將是層層考驗。雖說『聞到有先後、術業有專攻』是過去產業成功的不二法門,但『合久必分、分久必合』的歷史殷鑑或許是以台積電為首的台灣半導體產業朝向『虛擬垂直整合』全球佈局的一條康莊大道!