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(Daily Issue)從台積電與國際大廠合作 台灣半導體材料設備學到什麼?

  • 王貞懿/台北

2020年7月,經濟部提出「半導體先進製程中心」計畫,希望能全面扶植國內的材料與設備供應鏈,讓材料供應在地化、關鍵材料自主化,在設備部分力推外商設備製造在地化和先進封裝設備國產化,以達成2030年半導體產值5兆的目標,最大化台灣半導體聚落的優勢。

有鑑於半導體產業的技術實力將成未來科技話語權,各國政府也紛紛推出符合自身國家戰略的補貼及扶持政策,包含美國國會議員所提的半導體振興法案「CHIPS Act」以及「American Foundries Act of 2020」(AFA),都旨在通過研究、建設資金補助,盼美國半導體產業在國內建立生產工廠,兩個法案規劃投入金額超過300億美元。

台積電是本土半導體材料、設備供應鏈得以成形的大功臣,供應鏈在地化更是台積電長期投入的專案。李建樑

中國則是在疫情後加速啟動「大基金二期」,註冊資本為人民幣2.041.5億元(約291.98億美元),瞄準設備與材料等大基金一期投資佔比較低的項目,在蝕刻/薄膜/測設/清洗設備,化學材料及關鍵零組件上積極布局。

而日本經產省亦有意提供補助金,邀請台積電等有先進晶圓製造能力的廠商到日本設廠,以提升當地半導體材料與設備廠就近供應、設廠的意願,避免半導體產業鏈持續外流。據ET News報導,南韓政府則是從日韓半導體材料爭端後,積極推動半導體製程關鍵材料、零件的自製計畫,希望降低對海外供應商的依賴。

種種跡象顯示,在歷經中美貿易紛爭與疫情風險後,各國都希望能透過國家政策之力,企圖在自己國內打造最完整的半導體供應鏈,從IC設計、設備材料、晶圓製造、封裝測試,產業群聚效應成為成本以及推動研發的關鍵,這也說明了為什麼美國強烈希望台積電在美設廠,以及台積電積極邀請協力廠商一同赴美。

台積電赴美為何一定要帶著台灣隊遠征?

2020年5月,台積電宣布有意前往美國亞利桑那州設立5奈米先進晶圓廠起,國內的設備材料供應鏈也都上緊發條,根據大客戶所規劃的月產能2萬片,預計2021年動工,2024年開始量產等資訊,開始做最初步的內部評估,被動等待台積電發球。

台積電董事長劉德音6月證實,赴美設廠補助將是關鍵所在,美方也同意相關補助方案將涵蓋台積電的協力廠商,只待美國半導體振興法案過關,補助一旦到位,台積電大聯盟成員也能藉此擴展亞洲以外的新市場。台積電於7月法說會上再次重申,正與協力廠商保持溝通,希望一同赴美以建立有效率的供應鏈。

台積電多次正面回應,邀請半導體供應鏈赴美打團體戰已成定局,各家業者都是鴨子划水、各自努力,產品品質只是入場券,最終要能勝出自然還是回歸商業考量,畢竟美國距離遠、文化、語言、投資法規等,都無法拿台積電南京廠類比。

供應商像是朋友都有親疏遠近,產品線豐富的材料廠、能承攬不同工程包的廠務業者,自然有比較高的機會能獲得青睞,以化學供應鏈為例,假使業者原本就是國際大廠的在台代工夥伴,客戶正好在亞利桑那州附近有廠房可擴充,也被視作是加分項。

半導體產業人士表示,台積電絕對是本土半導體材料、設備供應鏈得以成形的大功臣,簡單來說,有需求就有商機,有商機就有人捲起袖子做,同時針對供應鏈在地化更是台積電長期投入的專案,有團隊負責執行、定期追蹤成效表現,基本上喊出來的目標勢必會達成。

根據《台積公司民國108年度企業社會責任報告書》,2020年台積電的在地採購優化目標,間接原物料在地採購要達60%、零組件50%、後段設備36%,2030年目標將分別提升至64%、60%、40%,但在地採購,競爭者還包含外資企業的在台子公司,純本土業者能吃下多少餅還有待觀察。

另一方面,台積電為提供高階客戶完整的解決方案,持續投資先進封裝,而先進封裝往往是台灣設備廠優先鎖定的目標市場,主因係以風險管理的角度出發,半導體前段製程設備一旦確定下來進入量產,就不太可能做更動,因為對良率影響難以評估。

反之,先進製程相關設備客制化程度極高,更仰賴設備廠與客戶之間的即時溝通,台系設備供應鏈不論在晶圓代工、封測端,都最接近世界級客戶,優勢自然浮現,包含已啟動的南科3D IC、竹科封測基地,以及2021年將完工的竹南先進封測廠等,在建廠、營運間,已培植了一批關鍵的本土業者如弘塑、萬潤等。

在材料端,身為全球晶圓代工與先進封裝的重鎮,根據國際半導體產業協會(SEMI)統計,台灣已經連續10年成為半導體材料最大的消費市場,國內上游材料廠商的技術實力,亦隨半導體產業成長。

以電子硫酸供應鏈為例,本土廠商有廣明、貝民、中華化、恆誼、建豐,其中現為康普材料集團旗下的恆誼,電子級硫酸合作的對象即是日本三菱(Mitsubishi),貝民則是與台灣巴斯夫(BASF)合作,中華化亦透過有外資背景的合作夥伴,間接切入晶圓代工龍頭供應鏈,而國內最大的電子級硫酸供應商廣明實業,更是以自有品牌,直接供貨給台積電。

既然國內化學供應鏈實力堅強,為什麼外商仍屹立不搖?

關鍵一:鉅額賠償的風險管理

2019年1月,台積電南科14B廠傳出晶圓良率異常,2月15日,台積電發出聲明表示,「化學原料供應商的一批光阻原料中某特定成分因被處理的方式與過去有異,導致光阻液中產生異質的聚合物。」並將對供應商求償,報廢逾10萬片晶圓,雖賠償金額沒有公開,但業界人士都心裡有譜,至少達數十億元,台系化學品供應鏈的廠商規模,鮮少有業者能能承受任何一次的疏失。

關鍵二:檢測、分析設備投資

要避免半導體化學材料品質出包,材料廠投入大量的資源採購先進的檢測設備,投入研發人力開發分子或結構模擬的資料,廠內也必須有專業人才,能對產品進行實驗分析,確保純度、不純物、成本比例完全符合客戶需求,加上半導體等級的無塵室建置,這些一次性或常態性的資本支出,金額多以億為單位,台灣廠商自然相對保守。

材料商一邊與外商合作一邊練功

攤開全球半導體設備及材料領導廠商,清一色仍以美、日、德、荷等外商把持,國內業者多從國際大廠的代工、二手設備維修開始打基礎,再逐步爭取更深度的合作,或精密度更高產品項目,與外商的關係微妙,可以說是邊合作、邊練功。

一家間接供應台積電化學原料的本土業者坦言,與外商合作的過程中,最感到驚艷的便是其對「數位供應鏈(digital supply chain)」的建置,生產履歷是基本,從原物料管理、運輸過程的安全與環境變異因子的監控、乃至於送進物流中心,通過RFID、GPS以及無線感測系統,除了能增進管理效率,甚至還有即時預警功能。

在客戶關係經營上,外商許多能增加客戶信賴度的做法,亦可刺激台灣企業,例如為客戶提供獨立的生產空間,確保客戶機密資訊絕不外流,導入智慧、自動化倉儲系統,針對具有危險性的化學品暫存空間做特殊規劃等。

本土材料業者也表示,很多時候外資和台廠是互利共生、各取所需。以化學溶劑製造而言,台廠的優勢有三,首先是鄰近台積電等龍頭廠商,化學品在地化生產,既能即時服務客戶,也可減少運輸成本,降低碳足跡符合產業趨勢;其次,由於外商對國內的法規、執照申請都不甚熟悉,不論是與台企合資設廠,或是直接找代工夥伴,都必須與本土業者合作;再者,相對於中國大陸的化工業者,外商對於配方類產品上,還是更信賴台灣廠商對智慧財產權的保護。

平心而論,如何壯大台灣本身的半導體聚落效應,才是產業維持成長與競爭力的關鍵,過去本土設備材料供應鏈與國際大廠間合作,快速累積實力,短期或許這樣的合作無可避免更無須排斥,但在公司未來中長期技術藍圖上,應要展現對高階設備、關鍵材料自主化的企圖心。