大陆是未来半导体市场发展潜力最大的地区之一Word文档格式.docx

1、半导体通常采用矽当导体，乃因矽晶体内每个原子贡献四个价电子，而矽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1.l（a）,（b） 於纯半导体中，电洞数目等於自由电子数，当将少量的三价或五价原子加入纯矽中，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），所添入原子取代矽原子，且第五个价电子成为不受束缚电子，即

2、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1.l（C）。2. 受体（P型） 当将三价的杂质（如硼）加入纯矽中，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1.l（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矽晶圆、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，以完成复杂的积体电路制作。1.3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，如矽（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

3、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年代起矽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、晶圆之积体电路制造（wafer fabrication）（中游）及晶圆切割、构装（wafer package）等三大类完整制造流程，如图1.2所示。其中材料加工制造，是指从矽晶石原料提炼矽多晶体（polycrystalline silicon）直到晶圆（wafer）产出，此为半导体之上游工业。此类矽晶片再经过研磨加工及多次磊晶炉（Epitaxial reactor）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

4、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、包装及测试後即为半导体成品。1.4半导体的分类 半导体产品可大致划分为三大类：分离式元件（Discret）、积体电路（IC）与光电元件（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几乎就等於是半导体的代名词，无论就厂商的知名度或是产值的规模，IC都遥遥领先其他的光电元件或分离式元件。IC虽然属於半导体家族中的一员，但经过四

5、十余年的努力，却也衍生出成千成万种不同用途的IC。为了便於讨论，将依 Monolithic IC其产品特性可概分为四大类，分别为微元件（Microcomponent）IC、记忆体（Memory）IC、逻辑（Logic） IC和类比（Analog）IC。1.5 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：记忆体IC：顾名思义，记忆体IC是用来储存资料的元件，通常用在电脑、电视游乐器、电子词典上。依照其资料的持久性（电源关闭後资料是否消失）可再分为挥发性、非挥发性记忆体；挥发性记忆体包括DRAM、SRAM，非挥发性记忆体则大致分为Mask ROM、EPRO

6、M、EEPROM、Flash Memory四种。微元件IC：指有特殊的资料运算处理功能的元件；有三种主要产品：微处理器指微电子计算机中的运算元件，如电脑的CPU；微控制器是电脑中主机与界面中的控制系统，如音效卡、影视卡.等的控制元件；数位讯号处理IC可将类比讯号转为数位讯号，通常用於语音及通讯系统。类比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、电源管理与处理的元件。逻辑IC：为了特殊资讯处理功能（不同於其它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、3D Game、Multi-Communicator（如FAX-MODEN的功能

7、模拟、笔式输入的辨认）.等。1.6 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制造支援的产业，如设备、仪器、电脑辅助设计工具工业.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Flash Memory，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Flash Memory更因其包含了所有记忆体有的特性（如下图：记忆体IC产品功能属性

8、），在成本及交期能够加以改善後，可望取代其他多项记忆体产品的市场，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2.1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 42.3之高度成长之後，受到DRAM市场持续低迷、PC及其他应用产品 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11.4 。然而, Internet的普及与盛行、Windows 2000 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

9、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IT IS 计画亦预估1999年国内半导体产业值将有35.9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45.4及44.0；至於落後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25.4及35.9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

10、值低,仅为18.8 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2,8343,85135.9设计业46957718.8制造业1,6942,43944.0代工业9381,36445.4封装/国资封装业540/420677/59425.4/41.4测试业1311782.2 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晶片 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

11、度的变动。例如前几年相当流行的电子鸡,在该项产品流 行退潮後, 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相关晶片的IC设 计公司, 产品包括绘图卡晶片、网路卡晶片、系统晶片组等,而台湾主机板 产业产值居世界之冠, 因此这类产品以系统晶片组最具规模。不过由於晶 片组未来有整合绘图晶片、音效卡、数据机及网路卡等功能於单一晶片的 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计画的预测, 1999年我国IC设计产业的产值 可达577亿元新台币,成长率为18.8，较98年的成长率

12、20.4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。2.3 IC晶圆代工业 依据工研院电子所IT IS计画的统计, 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33.1，而1999年预估产值为1，364 亿元,成长率为45.4，成长速度居我半导体业之冠,占总产值比重也将提 升至35.4。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55.3以上，预估1999年比重将 提高至65.7，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

13、值（亿美元）台湾市占率（）1996年51.3639.61997年51.7856.11998年53.855.31999年F 63.8665.72000年F81.722001年F110.772002年F123.47从供给面来看,IC晶圆代工之产能并无大幅增加之隐忧, 由於12寸晶圆 在1999年之後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年後 才会设立。而12寸晶圆厂将由0.18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 2530亿美元。如此不仅将

14、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:资讯产品产值占全球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:随着数位时代的来临,人际关系

15、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晶片需求亦不可等闲视 之。（3）网际网路设备:由於Internet网际网路的盛行, 网际网路相关设备 如数据机、Cable Modem、ADSL、网路集线器、网路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）其他: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、电脑工作站、数位相 机、ABS及安全气囊（AirBag）等项目,其年复合成长率自10至50皆有, 将有助於刺激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 元件制造厂

16、（IDM）因而取消或暂缓原订扩厂计画。因此IC晶圆代工业者除 了可受惠於供需平衡的优势外,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 後的联电, 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。 2.4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

17、在系统晶片上但是直到1999年日本二、三线业者才迈入0.25mm制程，至少落後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，技术落後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，该公司将於今年底前引进0.18 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

18、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。2.5台湾半导体产业现况 我国半导体产业结构与其他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，我国已成为仅次於美国矽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

19、，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，但应不至於继续向下修正；半导体市场景气可望於下半年缓慢回升。由於代工景气逐步加温，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、营益率提昇、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，

20、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.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後，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.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

21、断精进，因此，目前整合元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0.18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TSMC On-Line网站为一全方位的网路交易环境；从今年七月三十日开始，透过TSMC On-Line网站，全球客户可以利用网路下单，并能即时查询晶片生产进度和出货状况，享受所有相当於拥有自己晶圆厂的便利与好处，让客户即时修正生产方向，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。2.5 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

22、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；至於大陆，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， 也由於半导体技术不断的进步，

23、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。不过由於台湾持续大量投资，再加上在迈入2000年之後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，更是有助於台湾半导体的成长，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电脑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於复苏的态势。至於就供给面而

24、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16.6，预估2004年将会有20.3的成长，半导体市场将可达1,972亿美元。至於在产能利用率方面，由2001年第三季的64，一举跃升至2003年第三季的88.3，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

25、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。由於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，多数半导体公司对於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18.1%，低於过去25年24.5%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）

26、、英飞凌（Infineon）及意法半导体（STM）。资料来源：Dataquest；工研院IEK （2003/11）图1 1996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，0.2微米以下的产能利用率已达95，尤其在小於0.16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，大於0.7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产能大增後，使得驱动IC的高压制程需求不断涌现所致。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

27、简介（一）IC设计业根据IC Insights在2003年11月份发布的资料显示，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（手机晶片）、Nvidia（绘图晶片）、Broadcom（宽频晶片）、Xilinx（可程式逻辑晶片）和联发科（光碟机晶片），其中Broadcom受惠於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16.6，预估2004年将

28、会有20.3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88.3，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。至於厂商动态，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103.2亿美元，虽然Samsung与Intel相差颇大，但是在DRAM价格回升、NAND Flash需求大涨之下，成长幅度19.58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，在确定景气回升之後，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（4.15亿美元）；日月光（4.01亿美元）；矽品（