半导体市场发展潜力.docx

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半导体市场发展潜力

　　半导体市场发展潜力

绪论

大陆是未来半导体市场发展潜力最大的地区之一，预计到公元2005年将占全球半导体市场的１３％，是世界半导体业者兵家必争之地，更是台湾半导体业者追求永续发展不能不正视的市场。

　　IC产业从上游的设计到下游之封装、测试，每个阶段都能够独立作业，也都可以分开在世界各地寻求最适当的生产资源生产之，以提高竞争力，因此国际化程度一直都相当深。

台湾厂商近几年来已有不少厂商在大陆建立据点，而且戒急用忍政策即将调整，预计将会有更多厂商、更多投资会前往大陆，如无妥善规划，国内IC产业可能会很快丧失优势，被大陆赶上。

因此研究两岸如何分工，使得台商一方面能够利用大陆廉价、优秀之人力资源，一方面又能不断升级，维持竞争优势，实在是一件刻不容缓的课题。

半导体工业的制造方法是在硅半导体上制造电子组件（产品包括:

动态内存、静态记亿体、微虚理器…等），而电子组件之完成则由精密复杂的集成电路（IntegratedCircuit，简称IC）所组成；IC之制作过程是应用芯片氧化层成长、微影技术、蚀刻、清洗、杂质扩散、离子植入及薄膜沉积等技术，所须制程多达二百至三百个步骤。

随着电子信息产品朝轻薄短小化的方向发展，半导体制造方法亦朝着高密度及自动化生产的方向前进;而IC制造技术的发展趋势，大致仍朝向克服晶圆直径变大，组件线幅缩小，制造步骤增加，制程步骤特殊化以提供更好的产品特性等课题下所造成的良率控制因难方向上前进。

半导体业主要区分为材料（硅品棒）制造、集成电路晶圆制造及集成电路构装等三大类，范围甚广。

目前国内半导体业则包括了后二项，至于硅晶棒材料仍仰赖外国进口。

国内集成电路晶圆制造业共有11家，其中联华、台积及华邦各有2个工厂，总共14个工厂，目前仍有业者继纸扩厂中，主要分布在新竹科学园区，年产量逾400万片。

而集成电路构装业共有20家工厂，遍布于台北县、新竹县、台中县及高雄市，尤以加工出口区为早期半导体于台湾设厂开发时之主要据点。

年产量逾20亿个。

一、半导体产业简介

定义

　　半导体是指在硅（四价）中添加三价或五价元素形成的电子组件，它不同于导体、非导体的电路特性，其导电有方向性，使得半导体可用来制造逻辑线路，而使电路有处理信息的功能。

原理

一般固体材料依导电情形可分为导体、半导体及绝缘体。

材料组件内自由电子浓度（n值）与其传导率成正比。

良好导体之自由电子浓度相当大（约1028个e-/m3），绝缘体n值则非常小（107个e-/m3左右），至于半导体n值则介乎此二值之间。

半导体通常采用硅当导体，乃因硅晶体内每个原子贡献四个价电子，而硅原子内部原子核带有四个正电荷。

相邻原子间的电子对，构成了原子间的束缚力，因此电子被紧紧地束缚在原子核附近，而传导率相对降低。

当温度升高时，晶体的热能使某些共价键斯键，而造成传导。

这种不完全的共价键称为电洞，它亦成为电荷的载子。

如图（a）,（b）

于纯半导体中，电洞数目等于自由电子数，当将少量的三价或五价原子加入纯硅中，乃形成有外质的（extrinsic）或掺有杂质的（doped）半导体。

并可分为施体与受体，分述如下：

1.施体（N型）

当掺入的杂质为五价电子原子（如砷），所添入原子取代硅原子，且第五个价电子成为不受束缚电子，即成为电流载子。

因贡献一个额外的电子载子，称为施体（donor），如图（C）。

2.受体（P型）

当将三价的杂质（如硼）加入纯硅中，仅可填满三个共价键，第四个空缺形成一个电洞。

因而称这类杂质为受体（acceptor），如图（d）。

半导体各种产品即依上述基本原理，就不同工业需求使用硅晶圆、光阻剂、显影液、酸蚀刻液及多种特殊气体为制程申的原料或添加物等，以完成复杂的集成电路制作。

制造流程

半导体工业所使用之材料包含单一组成的半导体元素，如硅（Si）、锗（Ge）（属化学周期表上第四族元素）及多成分组成的半导体含二至三种元素，如镓砷（GaAs）半导体是由第三族的镓与第五族的砷所组成。

在1950年代早期，锗为主要半导体材料，但锗制品在不甚高温情况下，有高漏失电流现象。

因此，1960年代起硅晶制品取代锗成为半导体制造主要材料。

半导体产业结构可区分为材料加工制造、晶圆之集成电路制造（waferfabrication）（中游）及晶圆切割、构装（waferpackage）等三大类完整制造流程，如图所示。

其中材料加工制造，是指从硅晶石原料提炼硅多晶体（polycrystallinesilicon）直到晶圆（wafer）产出，此为半导体之上游工业。

此类硅芯片再经过研磨加工及多次磊晶炉（Epitaxialreactor）则可制成研磨晶圆成长成为磊晶晶圆，其用途更为特殊，且附加价值极高。

其次晶圆之体积电路制造，则由上述各种规格晶圆，经由电路设计、光罩设计、蚀刻、扩散等制程，生产各种用途之晶圆，此为中游工业。

而晶圆切割、构装业系将制造完成的晶圆，切割成片状的晶粒（dice），再经焊接、电镀、包装及测试后即为半导体成品。

半导体的分类　

半导体产品可大致划分为三大类：

分离式组件（Discret）、集成电路（IC）与光电组件（Optical）等，其中IC就占了半导体近九成的比重，可谓半导体的重心所在。

就目前国内的发展状况，IC几乎就等于是半导体的代名词，无论就厂商的知名度或是产值的规模，IC都遥遥领先其它的光电组件或分离式组件。

IC虽然属于半导体家族中的一员，但经过四十余年的努力，却也衍生出成千成万种不同用途的IC。

为了便于讨论，将依MonolithicIC其产品特性可概分为四大类，分别为微组件（Microcomponent）IC、内存（Memory）IC、逻辑（Logic）IC和模拟（Analog）IC。

IC产品介绍

IC产品可分为四个种类，这些产品可细分为许多子产品（如图所示），分述如下：

内存IC：

顾名思义，内存IC是用来储存数据的组件，通常用在计算机、电视游乐器、电子词典上。

依照其数据的持久性（电源关闭后资料是否消失）可再分为挥发性、非挥发性内存；挥发性内存包括DRAM、SRAM，非挥发性内存则大致分为MaskROM、EPROM、EEPROM、FlashMemory四种。

微组件IC：

指有特殊的数据运算处理功能的组件；有三种主要产品：

微处理器指微电子计算器中的操作数件，如计算机的CPU；微控制器是计算机中主机与界面中的控制系统，如声卡、影视卡...等的控制组件；数字讯号处理IC可将模拟讯号转为数字讯号，通常用于语音及通讯系统。

模拟IC：

低复杂性、应用面积大、整合性低、流通性高是此类产品的特色，通常用来作为语言及音乐IC、电源管理与处理的组件。

逻辑IC：

为了特殊信息处理功能（不同于其它IC用在某些固定的范畴）而设计的IC，目前较常用在电子相机、3DGame、Multi-Communicator（如FAX-MODEN的功能仿真、笔式输入的辨认）...等。

IC产业

　　IC的制造可由上游至下游分为三种工业，一是与IC的制造有直接关系的工业、包括晶圆制造业、IC制造业、IC封装业；二是辅助IC制造的工业，包括IC设计、光罩制造、IC测试、化学品、导线架工业；三是提供IC制造支持的产业，如设备、仪器、计算机辅助设计工具工业...等。

　　根据ICE调查指出1994年，以产值的成长率来看，成长最快的产品是DRAM和FlashMemory，成长率各为69%及46%，这两样产品早在90年代初就被看好；直至今日，DRAM的市场已占去了IC业的77%；而FlashMemory更因其包含了所有内存有的特性（如下图：

内存IC产品功能属性），在成本及交期能够加以改善后，可望取代其它多项内存产品的市场，因此从92年至94年都以超过35%的比率成长着。

二、半导体产业概况

前言

　　全球半导体产业景气历经1991年至1995年的荣景,甚至在1995年出现﹪之高度成长之后，受到DRAM市场持续低迷、PC及其它应用产品未能带动另一波需求、以及亚洲金融风暴所减缓的市场需求，使得半导体产业景气在1998年出现自1978年以来的第三次负成长,衰退幅度达﹪。

　　然而,Internet的普及与盛行、Windows2000的推出、3D影像的应用以及DVD的量产等,均将对半导体产业的复苏产生推波助澜之效。

配合日本以及亚洲各国经济的复苏,预期半导体产业将自1999年正式触底反转。

依据各国际机构对1999年半导体产业景气的预估，大约呈现10﹪以上的正成长。

随着全球半导体市场将自1999年起复苏的预期，我国工研院电子所ITIS计划亦预估1999年国内半导体产业值将有﹪的正成长（见表一）。

其中IC代工业及DRAM专业制造业受惠程度最大，预期其产值成长幅度亦最为可观，分别可达﹪及﹪；至于落后IC制造及IC代工产业景气复苏的IC封装及测试业，亦有高达﹪及﹪的成长；反倒是IC设计产业,却可能在晶圆代工价格上涨而成本增加、且新产品开发速度不够快的情况下,成长幅度较产业平均值低,仅为﹪

表一1998年台湾半导体产业概况及1999年产值预测

单位：

亿元新台币

产值\业别

1998年产值

1999年产值（F）

成长率（F）

产业产值

2,834

3,851

﹪

设计业

469

577

﹪

制造业

1,694

2,439

﹪

代工业

938

1,364

﹪

封装/国资封装业

540/420

677/594

﹪/﹪

测试业

131

178

﹪

IC设计业

　　台湾是全球第二大IC设计国（以年产值计算），目前国内约有100多家IC设计公司,以产品区分为两大类型公司：

第一类是生产消费性电子芯片的IC设计公司,其产品毛利率普遍较高,但营业额往往随着该项产品的流行与否而有较大幅度的变动。

例如前几年相当流行的电子鸡,在该项产品流行退潮后,若无适当的产品替代,将造成业绩的大幅衰退。

因此业者多半同时开发数种产品以平衡营业额的高低起伏。

第二类是PC相关芯片的IC设计公司,产品包括绘图卡芯片、网络卡芯片、系统芯片组等,而台湾主机板产业产值居世界之冠,因此这类产品以系统芯片组最具规模。

不过由于晶片组未来有整合绘图芯片、声卡、调制解调器及网络卡等功能于单一芯片的趋势,因此该类产品整体市场反而有缩小的趋势,对此类型厂商的经营是一大考验。

　　根据工研院电子所ITIS计划的预测,1999年我国IC设计产业的产值可达577亿元新台币,成长率为﹪，较98年的成长率衰退。

因此国内IC设计业者有必要加速产品开发速度或扩展产品线,以因应未来成长趋缓的窘境。

IC晶圆代工业

　　依据工研院电子所ITIS计划的统计,1998年台湾晶圆代工产业产值为938亿元,占台湾半导体产业总值的﹪，而1999年预估产值为1，364亿元,成长率为﹪，成长速度居我半导体业之冠,占总产值比重也将提升至﹪。

此外,就全球晶圆代工产业的角度来看,1998年我国晶圆代工产业产值占全球晶圆代工产业产值的﹪以上，预估1999年比重将提高至﹪，实不愧为我国最具兢争力的产业之一（表二）。

表二全球晶圆代工产值与台湾市占率

年度\产值

全球产值（亿美元）

台湾市占率（﹪）

1996年

1997年

1998年

1999年F

2000年F

2001年F

2002年F

　　从供给面来看,IC晶圆代工之产能并无大幅增加之隐忧,由于12寸晶圆在1999年之后将成为新晶圆厂之标准,但受到亚洲金融风暴的影响,大多数日本及南韩厂商并无大幅资金可供筹设12寸晶圆厂。

预计将等到2002年后才会设立。

而12寸晶圆厂将由微米制程切入,因此其设备成本将大幅提高,预期建厂成本将由8寸晶圆厂的10亿美元,大幅增加至12寸晶圆厂的25~30亿美元。

如此不仅将使投资风险大幅扩大,更在无形中设立产业进入障碍，遏止无止尽的大幅扩厂。

预计在产能扩充速度降至低点,加上建厂完工之时间落差性与新世代12寸晶圆厂替代性造成新增产能的空窗期下,配合因需求面的持续成长所带动的半导体产业景气复苏,将可确保晶圆代工产业景气的加速成长。

若从需求面来看,有四大产业可以维系IC晶圆代工产业的持续成长:

（1）低价PC:

信息产品产值占全球IC市场产值比重最大,年平均约30﹪以上,其中又以PC市场最为重要。

近年来PC市场成长率虽已渐趋缓,不过低价PC的盛行似乎有机会扩增PC市场的普及率,对IC的需求是一大助益。

（2）通讯与电信设备:

随着数字时代的来临,人际关系藉由通讯器材加以传递已相当普及,其中又以大哥大手机的市场成长最快,其所衍生的IC芯片需求亦不可等闲视之。

（3）因特网设备:

由于Internet因特网的盛行,因特网相关设备如调制解调器、CableModem、ADSL、网络集线器、网络交换器等产品需求成长颇为迅速,亦为未来IC市场成长的一大动力。

（4）其它:

根据统计显示,在1997年至2002年间可望高速成长之产品尚有全球定位系统、计算机工作站、数字相机、ABS及安全气囊（AirBag）等项目,其年复合成长率自10﹪至50﹪皆有,将有助于刺激IC景气。

　　受到亚洲金融风暴影响,近两年全球半导体业者获利每下愈况,国外整合组件制造厂（IDM）因而取消或暂缓原订扩厂计划。

因此IC晶圆代工业者除了可受惠于供需平衡的优势外,更可确定将在IDM业者释出代工订单之下维系成长动力。

而国内IC晶圆代工产业,特别是两大晶圆代工龙头台积电与合并后的联电,不论在产能或技术上均居全球首位,并均与多家国际IDM大厂进行策略联盟,可预见将是在此趋势下的最大受益者。

世界半导体的产业状况

（1）日本

　　日本半导体业者近三年严重亏损、资金严重不足，所以对投资的脚步趋缓且较为慎重。

因此，目前日本业界在DRAM的发展策略朝两方向进行：

一是将产能释放台湾代工，二是业者间彼此结盟合作。

日本业界将投资重心由DRAM移至逻辑产品，发展重点集中在系统芯片上﹔但是直到1999年日本二、三线业者才迈入制程，至少落后台湾晶圆代工业者一年的水准，再加上近年来台湾晶圆代工业者持续大力开发先进制程的情况下，台湾业界都有超前的趋势。

（2）新加坡

　　全球第三大、有三座晶圆厂的专业晶圆代工厂新加坡特许（Chartered）半导体公司，技术落后专业晶圆代工业第一、二位的台积电、联电约1年，但是，目前已决定加快推升技术以拉近与台积电﹑联电之技术差距。

（3）韩国

　　安南半导体正式跨足晶圆代工业，该公司将于今年底前引进微米制程技术积极争取美欧与日本大厂订单，对台湾主要晶圆代工业者将造成冲击。

该公司本已具备极具竞争力的封装与测试能力，因此提供从设计、制造到封装测试的整体解决方案将为该公司最具优势之竞争诉求。

台湾半导体产业现况

我国半导体产业结构与其它国家之最大不同点为我国之专业分工体系，在该专业分工模式下，我国之半导体产业在全球拥有强劲之竞争力。

我国半导体厂商依其分工型态可分为四类：

第一类为半导体设计，目前共有一百余家公司；第二类为晶圆制造，目前共有二十余家公司；第三类则为封装，目前共有四十余家公司；第四类则为测试，目前共有三十余家公司。

在半导体设计方面，我国已成为仅次于美国硅谷的第二大供应地区；在晶圆制造方面，我国已成为全球最大之晶圆代工基地，就目前八寸晶圆之产能及十二寸晶圆之筹备状况而言，台湾已是全球晶圆厂密度最高之地区，在全球之晶圆供应链上具有相当之重要地位；在封装及测试方面，我国业者已与全球制程微缩及铜制程之需求同步提升技术，在争取订单上具有极大之优势。

根据多数国内外主要研究机构及厂商之预测，2002年半导体市场景气虽仍处调整期，但应不至于继续向下修正；半导体市场景气可望于下半年缓慢回升。

　　由于代工景气逐步加温，产能若无法随着景气而上，业者将马上面临失去战场的危机。

99年底联电将旗下公司合并，走向合资联盟快速扩充产能策略，坐收『美化EPS、营收激增、营益率提升、财务透明』等效果；台积电也违背一贯作风，积极购并德碁并与力晶策略联盟，藉以掌握赢面。

根据估计未来代工需求大增，不管台积电或联电都会面临产能不足的情况，因此，目前都积极扩厂中。

台积电采取制造群的全球策略，积极在竹科、南科和美国扩厂。

（1）联电ＶＳ.台积电

　　台积电一开始所采取的策略即是专业代工，具备了许多的优势，包括可以专心在提升制程技术、规避研发的成本和风险等，但却必须要依赖顾客才能生存；而联电以和客户合资兴建晶圆厂的模式，破解台积电的既有优势，在产能的扩充上，则收并既有的晶圆厂，如合泰和日本钢铁。

在经历三、四年转型的过渡时期之后，联电才能全力以俯赴，致力改善其企业形象和制程技术。

（2）垂直整合ＶＳ.虚拟晶圆厂

　　国外所采行的方式为垂直整合，而国内的则是趋向专业分工；因为垂直整合必须要投入大量的资金，生产设备折旧率高，且不像专业分工可以朝特定技术不断精进，因此，目前整合组件制造商开始释放产能给专业晶圆代工厂，不再投入大笔资金自行建造晶圆厂（目前兴建一座先进微米制程技术的八寸晶圆厂约需耗资18亿美元）。

台积电建构TSMCOn-Line网站为一全方位的网络交易环境；从今年七月三十日开始，透过TSMCOn-Line网站，全球客户可以利用网络下单，并能实时查询芯片生产进度和出货状况，享受所有相当于拥有自己晶圆厂的便利与好处，让客户实时修正生产方向，获得最大的市场竞争力且增加彼此的沟通效率，将产品设计者与晶圆代工厂的合作关系带入一个新境界。

结语

　　随着亚洲经济的复苏,全球半导体市场将自1999年底起由复苏迈向成长，加上近两年市场供给大幅减少,预计此次景气复苏将以IC晶圆代工业及DRAM制造业受惠最多。

其中位居全球晶圆代工领导地位的台积电,以及确定将在年底五厂合并的联电,都将是此次景气复苏最大的受益者。

　美国有晶圆代工业务的厂商首推IBM，走高附加价值的利基路线，和台湾产业并不直接竞争；新加坡的特许公司，但其规模不及台湾业者；至于大陆，未来藉由廉价的技术人力可能是台湾的潜在对手，但仍需假以时日。

以此分析，台湾的晶圆代工业最具国际竞争力。

1999年下半年和2000年半导体景体从复苏到高度成长，预估1999年全球半导体成长率为10%，2000年为20%；前景可说是一片光明。

但是，也由于半导体技术不断的进步，必须要投入大量的资金，所以，出现了资本支出集中度愈来愈高的情况，规模愈小的业者愈没有能力从事扩充。

在1996年至1998年台湾半导体业界面临成长迟缓的瓶颈，反倒是IC设计业呈现前所未有的荣景，遂有IC设计业的成长凌驾晶圆代工的看法。

不过由于台湾持续大量投资，再加上在迈入2000年之后预期半导体市场呈现高成长的情势下，还有目前日本所采取的策略，更是有助于台湾半导体的成长，所以拥有晶圆厂的台湾业界可再掀起另一波高潮。

三、半导体市场分析

一、市场概述

2003年全球半导体产业在个人计算机及手机的出货量亦较2002年增加，整体经济环境已有较正面的复苏信息，就需求面而言可说已处于复苏的态势。

至于就供给面而言，2002年半导体厂商持续缩减资本支出，使得全球IC晶圆厂产能获得有效的抑制。

根据全球半导体贸易组织（WSTS）的估计，2003年全球半导体市场可达1,640亿美元，较2002年成长﹪，预估2004年将会有﹪的成长，半导体市场将可达1,972亿美元。

至于在产能利用率方面，由2001年第三季的64﹪，一举跃升至2003年第三季的﹪，显示整体IC产业下游需求不断显现，资本支出将可望在2004年大幅增加，SEMI（斯麦半导体）预测2004年资本支出将大为增加40﹪。

在半导体厂商资本支出方面，在2000年景气大好时，全球有超过20家半导体厂商的资本支出超过10亿美元，但随着2001年与2002年景气不佳，全球资本支出已经连续二年负成长，分别衰退29%及38%，使得2003年及2004年的产能供给可以有效的控制。

由于2003上半年景气复苏的力道仍显薄弱，加上晶圆厂产能利用率仍在八成上下震荡，因此，多数半导体公司对于2003年资本支出仍抱持保守谨慎之态度，但是随着2003年下半年景气有较明显的改变，半导体厂商的资本支出动作较2003上半年来得明显，预估2003年的全球半导体厂商的资本支出只占半导体营收的%，低于过去25年%的平均值。

2003年只有6家半导体厂商的资本支出超过10亿美元，分别为三星（Samsung）、英特尔（Intel）、IBM、台积电（TSMC）、英飞凌（Infineon）及意法半导体（STM）。

资料来源：

Dataquest；工研院IEK（2003/11）

图11996年至2004年全球半导体资本支出预估

在产能利用率方面，2003年第三季高阶制程随着时间呈现稳健攀升，微米以下的产能利用率已达95﹪，尤其在小于微米的产能利用率已在2003年第三季接近满载，表示设计业者对高阶制程需求殷切。

而另一个值得注意的地方是，大于微米制程的产能利用率，在2002年第二季即攀升到接近九成，这是因为在LCD产能大增后，使得驱动IC的高压制程需求不断涌现所致。

资料来源：

工研院IEK（2003/10）

图2全球晶厂产能利用率

二、2003年半导体产业简介

（一）IC设计业

根据ICInsights在2003年11月份发布的数据显示，2003年多数设计业者营运均较2002年成长，预估2003年全球IC设计业规模达206亿美元，较2002年成长23%。

就厂商动态而言，2003年IC设计业前五名变动并不大，依序为Qualcomm（手机芯片）、Nvidia（绘图芯片）、Broadcom（宽频芯片）、Xilinx（可程序逻辑芯片）和联发科（光驱芯片），其中Broadcom受惠于WLAN市场蓬勃发展，2003年营收成长达47﹪相当耀眼。

（二）IC制造业

WSTS指出，2003年全球半导体市场可达1,640亿美元，较2002年成长﹪，预估2004年将会有﹪的成长。

再者，产能利用率也从2001Q3的64﹪，一举跃升到今2003年第三季的﹪，显示整体IC产业下游需求不断显现，资本支出将可望在2004年大幅增加。

至于厂商动态，根据Dtatquest公布2003年全球IC制造商营收仍是以Intel为龙头，约为280亿美元，其次为Samsung的亿美元，虽然Samsung与Intel相差颇大，但是在DRAM价格回升、NANDFlash需求大涨之下，成长幅度﹪相当耀眼。

（三）IC封装与测试业

根据封测市调机构ETP资料，2003年全球封装市场预计将达148亿美元，较2002年成长11﹪。

而测试部份，在确定景气回升之后，测试市场以往具有的景气杠杆效果，应可超越2004年半导体景气成长率。

在厂商动态方面，2003年全球封测厂呈现四强对决的局面，2003年第三季营收分别为Amkor（亿美元）；日月光（亿美元）；硅品（亿美元）；ChipPac（亿美元），排名第一的Amkor已经被日月光超越。

不过展望未来，IDM厂释单动作将会随着景气上升而加快，而日月光与Amkor之间的竞争也将会更为激烈。

三、2003年我国IC产业现况

受惠于全球经济持续好转，工研院经资中心预估2003年整体IC产业产值为8,243亿台币，较2002年成长%。

在设计业方面，2003年台湾IC设计业产值估计为1,877亿台币，较2002年成长%，预估2004年台湾IC设计业产值将持续成长%；产值则到达2,565亿台币的规模。

展望未来，