85座新建晶圓廠之後,真正的「晶片荒」
85座新建晶圓廠之後,真正的「晶片荒」

在全球仍未走出疫情與晶片荒的雙重衝擊背景下,全球最重要的半導體展會Semicon West北美會場內充分反映半導體業現時的喜樂與辛苦。

半導體業的戰略價值,如今充分彰顯。正因如此,半導體業承受極端壓力,要滿足各類供料需求,要提供就業機會,還要保衛國家安全。美國半導體協會(SIA)總裁Ajit Manocha坦承,半導體業在非專業大眾間的知名度從來沒這麼高。連他11歲的的鄰居都會認出他是在電視上受訪談論晶片荒的專家。

而政府也更積極介入晶片業的發展。觀察美國現今的國內與國際政治現實,半導體製造能否真正回流美國,已是美國政府執政成績重要的評判標準。

美國政府與半導體業間關係從來沒有現在這麼緊密過。包括美國商務部與國家標準與技術研究院(NIST)等官方機構都積極與半導體業攜手,要確保半導體製造業能重新茁壯。

chip chips 晶片 半導體
這一兩年,全球出現晶片短缺的產業危機,使得半導體產業的討論熱度大幅提升。
圖/ unsplash cc by Adi Goldstein

為了走出產能不足窘境,全球業界卯足了勁。根據Ajit Manocha的統計,在2020年到2024年間,總計將有25座8吋與60座12吋晶圓廠建成,投入晶圓製造。其中包括15座12吋廠在台灣,15座在中國。屆時全球8吋晶圓的產能將提高近兩成,而12吋的產能更將會增加將近五成。

根據半導體協會公布的最新數字,全球的半導體生產設備採購在2021年首次超過一千億美元,中國、台灣、韓國是三大市場。其中中國延續它在2020年首次成為第一大半導體設備採購國的地位,而台灣則將在2022年與2023年重回首大買主的寶座。

將目光轉向汽車業,密西根大學專門研究汽車產業的機構更估計,由於晶片荒與其他相關供應鏈問題,整個汽車業少生產了七百七十萬輛汽車。在此美國汽車市場處於兩年來最低點之際,純電動車與插電式油電混合車銷售逆勢分別呈現八成與1.6倍的高成長。這些新的「電力化」車輛大賣,代表半導體業需要持續研發更新的晶片大量滿足電動車業需求。

全球EUV極紫光刻機設備獨家供應商ASML就在先進製造技術論壇議程中分享,新一代的EUV光刻機的光學次系統更為複雜,除了台積電、三星、英特爾三大買主之外,美、韓的記憶體晶片大廠也開始導入EUV設備至生產線。

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極紫外光(EUV)微影技術,是一種能在晶片上畫出最精密線路的精密科技,美、韓的晶片大廠已陸續導入EUV設備至生產線。
圖/ ASML

就在技術論壇會場旁不遠的會議室,一場美國針對chiplet技術制定國家策略的閉門圓桌討論隨後進行。標示不僅台積電戮力發展相關的封裝技術,美國的相關業者也意識到其重要性。

半導體設計與半導體製造互為半導體業的左右兩隻手臂,缺一不可。在Semicon West在此討論晶圓製造相關主題時,在一街之隔的Moscone Center會展中心西館同時進行半導體設計自動化DAC展會,包括AWS及Cadence、Synopsis這些美國政府嚴禁銷售其最新工具給中國大陸的廠商,則聚焦在設計相關的重要議題。

這些正在興建或行將興建的85座晶圓廠是否會全部如期完成、投產,仍待觀察。但是半導體製造的產能緊俏必將適度紓解。展望數年後,晶片荒會就此成為過去式?

就算晶圓、晶片供貨緊張讓業界人士這兩年備感壓力,半導體業更大的挑戰並不在產能不足。買來先進的戰鬥機、客貨機後,更要有足夠、合格的飛行員操作。舉世大幅投資半導體設備後,人才是否足夠將成為整個半導體業能否順利成長的關鍵

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即使蓋了足夠數量的晶圓廠,若沒有足量的工作人才,晶片短缺的問題恐怕會再出現。
圖/ shutterstock

在美國,光是吸引年輕一代修習科技工程數理學科仍沒法滿足需求,現在還要設法吸引退伍軍人接受訓練以轉入半導體業,滿足短程的人才缺口。用全球視野看,過去一直被視為豐沛人才庫的亞洲也可能漸現不足。Ajit Manocha就在與分析師見面時說:以前亞洲一對夫妻生兩個小孩,現在只有一個半。

半導體業能否成長、回流的最終決定要素,可能還是人。

或許這才是真正的「晶片荒」。

責任編輯:吳佩臻、陳建鈞

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關鍵字: #半導體產業
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兼顧創新與客戶需求,蔡司半導體以微影跟數位雙引擎助半導體客戶成長卓越
兼顧創新與客戶需求,蔡司半導體以微影跟數位雙引擎助半導體客戶成長卓越

在全球半導體產業鏈中,蔡司半導體製造科技(ZEISS Semiconductor Manufacturing Technology, ZEISS SMT)一向低調但卻扮演不可或缺的角色,例如,花費30餘年時間投入研發,與全球最大的晶片微影設備供應商艾司摩爾(ASML)合作推進極紫外光微影(EUV)技術,協助台積電等客戶將電路微縮至奈米甚至埃米級的精細尺度,打造更小、更快、更省電的晶片,靈活應對瞬息萬變的市場需求。

從EUV微影光學系統開始,ZEISS以光罩檢測與驗證、先進封裝與失效分析完善服務

「目前最令人振奮的進展是高數值孔徑EUV(High-NA-EUV)技術。」蔡司半導體技術長暨產品策略負責人Thomas Stammler博士表示,這項技術將幫助晶圓製造商邁向2奈米甚至埃米級製程,更好滿足人工智慧(AI)晶片等高效能應用需求。

蔡司半導體提供的服務不僅止於微影光學領域,隨著製程複雜度提升,蔡司因應客戶需求將產品服務範疇逐步擴展到光罩檢測、製程控制,以及先進封裝與失效分析等跨領域解決方案,協助半導體客戶創新與持續產業變革。

ZEISS SMT
蔡司半導體技術長暨產品策略負責人Thomas Stammler博士分享蔡司半導體的最新產品技術進程。
圖/ ZEISS SMT

例如,蔡司半導體推出光罩檢測與驗證系統–AIMS® EUV–協助晶圓製造廠模擬EUV設備的真實運作條件,判斷光罩上有那些關鍵缺陷,缺陷修復後還可以協助驗證是否有修復成功,確保光罩品質,進而保障良率與降低生產成本。

隨著先進製程逼近物理極限,產業轉向先進封裝尋找新突破:無論是以3DIC進行堆疊、還是以Chiplet進行模組化設計,都讓晶片可以在效能與能耗之間找到新平衡。蔡司看準這波趨勢,不僅提供異質整合相關設備,更將其在醫療影像、顯微鏡等領域累積的技術力,延伸到半導體檢測,讓解決方案更具差異化,也能快速回應市場變化。

化180年經驗為創新基礎,以數位化驅動持續創新

蔡司半導體為什麼能成為艾司摩爾EUV與High-NA-EUV微影設備的光學系統獨家供應商?答案來自近180年的技術底蘊與持續創新的企業文化。

「近180年的累積,讓我們能挑戰極端工藝,例如打造原子級平整度的EUV鏡面。」Thomas Stammler進一步解釋,蔡司半導體不僅傳承傳統光學工藝,也擅於跨域創新,將演算法應用於光學設計、利用AI提升檢測精度,並透過數據串聯製程控制。

事實上,蔡司半導體早在許多年前就將數位化與人工智慧技術融入研發設計、生產製造與產品服務等環節,持續優化核心競爭力。舉例來說,為了讓EUV設備鏡面達到原子等級的平整度,蔡司半導體在設計階段便透過數據分析與人工智慧技術進行模擬、修正與驗證,確保鏡面平整度符合預期;此外,也將人工智慧與數位化科技應用在光罩檢測、修復、量測,確保產品功能有利於客戶發現與修復缺陷、進而提升良率等。

以客戶需求為核心,鏈結供應鏈資源與力量成就共好

「我們的數位化應用不僅是單純的優化產品,而是支持客戶共同研發,解決真正的營運痛點。」Thomas Stammler進一步指出,台灣半導體客戶具備技術領先地位,需要在地團隊與客戶進行定期且密切的互動溝通以確保創新模式與客戶需求一致。「我們有很多前瞻技術測試與驗證都是從台灣開始,這也是我們會持續加碼台灣投資的原因之一。」

台灣蔡司半導體總經理范雅亮面帶微笑地解釋:「台灣在全球半導體產業具關鍵地位,台灣團隊的角色不僅僅是銷售與售服,更參與研發與應用工程,鏈結全球資源,快速回應客戶問題,同時,確保技術解決方案與客戶需求一致。」

ZEISS SMT
台灣蔡司半導體總經理范雅亮表示,蔡司半導體的全球在地組織架構讓團隊成員可以快速回應客戶與市場需求。
圖/ ZEISS SMT

這份承諾,不僅是技術合作,亦體現在人才培育。為了讓在地團隊與德國總部保持同步,蔡司半導體建立跨國人才交流機制:不只是派台灣工程師到德國進行長期訓練,也讓德國專家定期來台灣與團隊共事,形成雙向交流的人才循環。「透過雙向交流模式,台灣工程師能第一時間掌握最新技術脈動,同時把在地客戶需求回饋給德國研發團隊,加速解決方案的落地。」范雅亮如是說道。

為了向台灣半導體產業生態圈傳遞:蔡司半導體全面布局「前段製程到後段封裝」並提供相應產品服務,於SEMICON Taiwan 2025國際半導體展期間,以論壇跟專家座談等多元形式與台灣生態圈互動,以全球資源、在地合作的方式,與台灣半導體產業生態圈一同前行。

展望未來,蔡司半導體不僅會持續投入技術創新,也會從各個面向深化與台灣的連結,協助客戶持續突破極限,邁向卓越成長。

更多資訊歡迎官網了解:蔡司半導體

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