去年新冠肺炎爆發以來，全球晶片短缺潮至今已滿一年且持續當中，短期內恐難以看到緩解跡象。另一方面，疫情亦促使消費性電子產品需求迅速增長，嚴重擠壓其他產業的晶片需求，讓各行各業開始搶食晶片產能。
由於台灣在全球半導體產業鏈上舉足輕重，所以當「護國神山」台積電（TSMC）低調向中央提出申請洽購 500 萬劑疫苗時，外界紛紛傳出「用晶片換疫苗」的風聲。為何是用晶片換疫苗，而不是其他東西？台灣在全球晶片市場這麼重要？本文將逐步解析全球半導體供應鏈，帶讀者認識晶片製造過程及其運作模式，理解為何會有「晶片換疫苗」的說法。
半導體供應鏈的 2 大特性
1. 高度仰賴專業分工
全球半導體製造模式大致可以分為兩種：
- 專業分工模式：將晶片製造由全球進行專業分工，大致可以分為上游（IC 設計）、中游（IC 製造）、下游（IC 封裝）。
- 整合元件製造模式（IDM，Integrated Device Manufacturer）：亦即包辦設計、製造、封裝到銷售的全部流程，需要雄厚的資本才能支撐此營運模式，如：英特爾 （Intel）、和三星 （Samsung）。
早期的半導體公司多是整合元件製造商 （Integrated Device Manufacturer, IDM），從 IC 設計、製造、封裝、測試到銷售都一手包辦，如：英特爾（Intel）、德州儀器 （TI）、摩托羅拉（Motorola）、三星（Samsung）、菲利普（Philips）、東芝（Toshiba），以及國內的華邦、旺宏等。
然而，由於晶片設計和製作愈來愈複雜、投資成本愈來愈高，單獨一家半導體公司，往往無法負擔整條產業鏈上游到下游高額的研發與製作費用。因此，到了 1980 年代末期，半導體產業逐漸走向「專業分工」的模式，有些公司專門做 IC 設計，再交由其他公司做晶圓代工製造，以及封裝測試，被譽為「護國神山」的台積電，就是在這樣的機緣下誕生，不斷專精於晶圓製造領域、精進技術，如今成為全球最高市值半導體公司。
2. 產能過度集中某些地區，容易造成斷鏈風險
根據 BCG 於 2020 年所做的調查顯示，全球 IC 設計主力集中美國，約占全球 IC 設計總營收的 50% ；製造方面，70% 的晶圓產能、80% 的封測產能集中於東亞（中國、台灣、日本、南韓）。
如此「高度集中於單一地區」的特性，顯現出供應鏈的脆弱與風險。換句話說，若某個地區出了問題（如：自然災害、政治摩擦、停工影響），全球半導體生產恐停擺。 因此，世界各國紛紛開始自建產業鏈，朝向在地製造發展，以降低地緣風險。
台灣有何優勢？上、中、下游全包，足以牽一髮而動全身
而身為全球頂尖半導體產業聚落的台灣，最大的優勢便在於擁有完整的半導體供應鏈，包括上游 IC 設計、中游晶圓代工與下游封測，都在世界上占有一席之地，這也成為這場晶片大戰中極為重要的角色，甚至成為國際談判的籌碼。
根據 BCG 統計，台灣晶圓代工市占合計超過 60％，穩居全球第一；封測全球市占率超過 30％，同樣位居世界第一；IC 設計則以 21.7％ 的市占率，緊追美國、位居第二 。高階晶片的製造（10奈米以下）更有 92％ 集中在台灣，牽動全球 4900 億美元的半導體產值。
晶片製造分工有多細？ 2 張圖秒懂，流程就像「做披薩」
首先，利用還原、純化的方法，獲得高純度的「矽」，經處理後得到「矽晶棒」，再經過切割後得到一片片圓形的「矽晶圓」薄片。接著，晶圓代工廠（如台積電、聯電）取得晶圓後，再依照客戶的需求，根據 IC 設計廠（如：聯發科）所提供的設計圖，做出尚未測試、裁切、封裝的晶片半成品，再交由封裝測試廠（如：日月光 ）進行最後的晶片測試、裁切和封裝，才得到我們常見的「晶片」。
如果把晶片的製造過程想像成製作出一片美味的披薩（晶片），會更好理解。
首先我們會需要原料麵粉（矽砂材料）來製作餅皮，再慢慢提煉揉成麵團（矽晶棒），但因為麵團太大，所以需要將麵團切割成許多小麵團，並桿成一片片的餅皮（晶圓片），接著根據主廚（上游 IC 設計商）提供的食譜（電路圖），把其他配料加上去（刻上電路設計圖），就完成了一大片披薩（變成晶片半成品）。但這片披薩太大了，不容易食用，於是送到下游人員（IC封裝）再切割成數片扇形披薩（裁切），再用紙盒分別包裝（封裝），一個個大小適當又美味扇形披薩（晶片）就完成了。
參考資料：經濟日報、bcg、聯合新聞網、inside
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責任編輯：錢玉紘
