2021年疫情衝擊全球,半導體非但未受影響,反而呈現爆發性成長。全球17家半導體供應鏈廠商獲利逾百億美元,半導體廠資本支出也創下新臺幣4.2兆元的新紀錄。展望2022年,工研院IEK Consulting預估,受惠新興應用、數位轉型以及政策助攻,全球半導體榮景可望延續。
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半導體未來5年續現正成長

資料夾icon 科技新知
行事曆icon 2022/03/09
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撰文/林玉圓

工研院IEK Consulting預估,受惠新興應用、數位轉型以及政策助攻,2022年全球半導體榮景可望延續。

2021年疫情衝擊全球,半導體非但未受影響,反而呈現爆發性成長。全球17家半導體供應鏈廠商獲利逾百億美元,半導體廠資本支出也創下新臺幣4.2兆元的新紀錄。展望2022年,工研院IEK Consulting預估,受惠新興應用、數位轉型以及政策助攻,全球半導體榮景可望延續。

世界半導體貿易統計協會(World Semicon-ductor Trade Statistics;WSTS)預估,2021年全球半導體市場規模將較2020年大幅成長25.1%,產值可望創新高來到5,509億美元;2022年供需漸恢復正常,仍保有10.1%的年增幅,產值達6,065億美元。臺灣半導體業表現更是高於全球平均。工研院IEK Consulting預估,2021年臺灣IC產業總產值將創下新臺幣4.1兆元的歷史新高,年增25.9%。


臺灣半導體產值首度突破4兆元

美中競爭下,半導體產業逐漸形成兩大壁壘分明的陣營。疫情推升數位轉型商機,半導體需求大起,工研院產業科技國際策略發展所研究副總監彭茂榮指出,「在強大需求推升下,臺灣半導體產業緊緊抓住了這波商機,有許多優異表現,包括:推出領先全球的5G系統單晶片、導入全球最先進的5奈米製程、提供異質整合的晶片封裝服務等。」挾強大競爭力,臺灣半導體供應鏈接單爆發,產能利用率滿載,市場仍供不應求。

展望2022年,彭茂榮認為,半導體供不應求可望改善,供需將漸趨平衡,但市場需求持續存在,估計2022年國內半導體產業總產值將年增12.0%,至新臺幣4.5兆元,持續保有優於全球平均值的高動能表現。


臺灣IC設計首破兆 車用AI應用夯

若將半導體產業再細分為IC設計與IC製造;在IC設計方面,工研院產科國際所分析師范哲豪分析,「疫情改變人類生活,智慧醫療、智慧工廠、智慧城市、智慧農業均加速發展,加上5G、WiFi6技術普及,各種電子終端產品持續熱銷,提供全球半導體業多面向的成長動能。」當中以自駕車應用最受囑目,根據IC Insights統計,去年車用邏輯IC成長近4成,類比IC也有3成以上的成長,都高於產業平均成長。范哲豪指出,未來汽車將是除了PC與手機之外的「第三台電腦」,勢必引爆各類IC需求的大幅成長。

「因應車輛電子化趨勢,以往主攻PC與手機的國內供應鏈,也開始布局車用領域,」范哲豪表示,國內IC設計廠已先後推出智駕平台、車用乙太網路晶片、智慧座艙系統、車載資通訊系統、車用顯示晶片、車用微控制器(MCU)等多元車用產品及技術,目的就是搶攻未來商機。

IC設計的另一重要趨勢為AI的導入。目前AI晶片的應用範圍,已從雲端運算走向邊緣運算,晶片的設計、生產與封測也結合AI技術。在這波AI浪潮下,業者多已陸續宣示AI晶片計畫或推出相關產品,像是於手機、智慧電視、智慧音箱、低功耗AI攝影機、AI視覺感測、輔助駕駛系統、車用影像及家用安防等,應用面可說十分廣泛。


此外,臺灣也有人工智慧晶片(AI on Chip)等多項相關的科專計畫,積極協助廠商投入AI新技術的開發。范哲豪指出,「目前AI晶片的架構仍待最佳化,建議國內業者可加強開發新興架構的AI晶片如記憶體內運算(CIM)、軟體定義硬體(SDH)與類神經架構等,以利提早布局下世代應用,維持競爭力。」

2021年全球晶片嚴重缺貨,國內IC設計業者趁機優化出貨產品組合,多數廠商營收紛傳創新高。工研院IEK Consulting預估,我國IC設計業2021年產值將首度突破兆元,達新臺幣1.2兆元,較2020年強增4成。


IC製造業年增22.4% 先進製程搶手

2021年,臺灣半導體製造的「護國群山」成為全球焦點,不僅成為資本市場寵兒,更是經濟成長動力。工研院IEK Consulting預估2021年臺灣IC製造業產值上看新臺幣2.23兆元,年增22.4%。其中晶圓代工成長18.7%,達1.93兆元;記憶體產值則受5G通訊發展、伺服器需求增強、以及IT產品需求穩健等諸多正面因素加持,相關產值可望大增54.0%,來到2,936億元。

工研院產科國際所分析師劉美君歸納,過去一年IC製造業表現亮眼,重要議題包括:IT產品規格對先進製程的需求增加、5G手機與相關通訊設備所需晶片種類與數量遽增、GAFA(Google、蘋果、Facebook與亞馬遜)自製AI晶片增加對晶圓代工依賴、各國半導體政策從全球分工轉向保護主義、新應用與疫情惡化半導體分配問題,7奈米以下先進製程競賽,以及電動車帶動化合物半導體的發展。


七大議題牽動半導體製造

首先在先進製程議題上,劉美君指出,受惠疫情,筆記型電腦、平板電腦與桌上型電腦需求同步上揚,「由於產品規格持續提升,對處理器效能的要求也愈來愈高,使得先進製程大受歡迎;然而過去一年,市場受限於缺料及物流延滯等問題,對供應鏈形成挑戰。」

5G滲透率續增,從2019至2025年,5G手機的年平均複合成長率超過100%,2025年全球5G手機銷售量則上看14.3億支,無論是手機核心處理器、5G通訊元件如基地台、電源管理IC,或記憶體、鏡頭感測器、驅動IC等,無論種類或數量都將急遽增加。

雲端運算成長快,網路巨擘Google、蘋果、Facebook與亞馬遜對高運算力晶片需求大增。劉美君指出,因製程演進趕不上數據增長與AI需求,運算消耗電力大增,網路巨擘開始投入專用AI晶片的設計與開發,盼以最低功耗發揮最大效能,此一趨勢對晶圓代工將是大利多。


新興應用接踵而至,需求端包括減碳需求帶動功率半導體、疫情推升IT裝置需求、汽車電動化、智慧化趨勢,所需半導體種類及數量大幅增加,如MCU、微處理器(MPU)、可程式化邏輯閘陣列(FPGA)等需求都顯著成長;供給端則有日本瑞薩半導體火災停工、三星德州工廠因大雪減產,導致產能分配不及。

而晶片嚴重缺貨的狀況,也讓各國的半導體產業政策大轉彎,從全球化分工走向保護主義。美國、歐盟、印度、日本、中國大陸均以建立自主半導體產能為國家政策,未來可能造成供應鏈板塊位移;臺灣廠商因為供應鏈完整,成為各國爭取合作的熱門首選。


先進製程的競賽無疑是2021年的焦點,劉美君表示,台積電與三星均宣示2022年啟動3奈米量產,2025年挺進2奈米製程,但台積電在極紫外光(EUV)微影技術上先馳得點,也持續強化特殊製程能力;三星則在戰略上聚焦在物聯網移動應用處理器與記憶儲存晶片,目標2023年在晶圓代工超車台積電;英特爾則宣示重返代工市場,力拼2025年拿下代工龍頭地位。

另一值得關注的是化合物半導體的發展,電動車的電能轉換及電路控制,強調大功率、快速化、體積小、散熱佳、高續航力等特性,由化合物半導體打造的功率元件可滿足這些嚴苛需求,因而成為熱門的材料首選,這也將牽動國內廠商的未來布局。


未來5年終端應用將提供半導體有力支撐

「半導體產業自2020年以來迭創高峰,與其說是疫情推升了無接觸經濟與數位轉型的需求,不如說是新技術、新應用逐漸成熟、匯流,如今水到渠成。」工研院產科國際所分析師江柏風指出,全球半導體在2021年經歷產能滿載、供不應求的狀況後,預計2022年供需將漸趨平衡;而終端電子產品種類與數量也為半導體提供有力支撐,預估2021年至2025年,全球半導體市場平均年複合成長率為3.7%。

江柏風歸納終端電子產品三大趨勢,包括 ARM切入PC領域,5奈米ARM CPU將逐漸攻占X86的PC市場;其次,手機品牌包括蘋果、Google Pixel、小米等均自行研發應用處理器與影像處理器晶片;第三,3C廠商切入電動車市場,鴻華先進將於2022年陸續推出電動巴士及電動休旅車、小米汽車預計2024年上市等。


由終端產品推估半導體應用,江柏風也提出三大重點:首先是未來5年高成長類別將以車用、儲存、工業用半導體為主,預估無線通訊將成2022年半導體主要應用,車用半導體於2023年接棒,超越工業用半導體,2024年超越消費型半導體;其次是英特爾開發神經運算型晶片,採用7奈米EUV技術,創造「觸覺及味覺」的全新功能;最後是車輛電子化帶動車用高效能運算(HPC)晶片的需求,2021至2025年,車用HPC半導體的平均年複合成長率高達212.4%,呈現爆炸性成長。

半導體被喻為21世紀的石油,人類未來生活已不能缺少半導體,臺灣半導體產業發展40多年取得世界關鍵地位,更發揮技術與產能優勢,以「護國群山」之姿庇蔭國家與國人,未來更將乘勢而上,發揮無所不在的影響力。


自駕車推動晶片需求成長。

臺灣IC設計業產值。

2025全球半導體市場規模。

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