美國當地半導體的產能,雖然只占全球產能的12%左右,然而半導體的營業額表現卻領先全球。
美國半導體公司(總部位於美國境內)的營業額,約占全球54%。其中,美國IC設計公司,全球市占率高達約68%,高通、博通、輝達、超微等,美國IC設計公司,營業額名列前茅,這些公司技術領先群倫,推動公司業績向上成長。
美國公司在IDM(整合元件製造廠)方面,也是全世界的龍頭。美國IDM公司營業額全球市占率約47%,約占全球半導體市場的半壁江山。英特爾、美光科技、德州儀器(TI)、亞德諾(ADI)等IDM公司,都是業界的佼佼者。尤其是英特爾長久以來營業額皆高居全球第一,近年來雖然數度被韓國三星電子超越,然而餘威仍在,是全球IDM的龍頭廠。
綜合IDM及IC設計的營業額,美國半導體廠商的營業額約占全球的54%,美國能在全球半導體市場呼風喚雨,不是沒有道理。
一甲子前半導體科技革命源頭,仍持續灌溉基礎科學研究
半導體科技是由美國公司發明,並且持續投入研究發展,因此美國半導體公司,起步很早,搶得市場先機。
支撐美國在半導體產業獨步全球的主要原因,是持續投入大筆的研發經費,讓美國公司在半導體技術持續領先,才能在競爭激烈的市場中勝出。
半導體科技的發展除了企業界必須投入龐大的資金、人才、資源外,政府機構、學術界,也必須投入資源從事基礎科學研究。沒有基礎科學的理論及突破,屬於應用科學範疇的半導體科技,就無法突破瓶頸向前發展。
美國有很多政府資助從事尖端科技研究的實驗室,以及全球一流的大學聚集全世界最優秀的人才,營造出最佳基礎科學、尖端科技的研究成果。
舉例而言,美國的「國防先進研究計畫署」(DARPA)雖然專注於軍事用途,但是也資助很多尖端科技的研究計畫,改變資訊工業面貌的網際網路(Internet),就是源自DARPA的Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET,先進研究計畫署網路)。
有堅強的基礎科學及應用科學的研發,使得美國在科技的理論基礎架構上領先全球。美國境內至少有29州具有研發基地、設施。加州矽谷及北德州,已成為半導體產業群聚的重要地區,著名的史丹福大學、加州柏克萊大學、加州理工學院、德州奧斯汀大學等,就在這兩大半導體群聚區附近,可就近支援半導體科技的研發。
1947年,美國貝爾實驗室(Bell Lab)的約翰巴汀(John Bardeen)、布拉頓(Walter Brattain)以及肖克利(William Shockley)發明電晶體,是半導體產業的先驅科技。1958年美國德州儀器(Texas Instrument)的基爾比(Jack Kilby),發明積體電路(IC),同期間美國快捷半導體(Fairchild Semiconductor)的諾伊斯(Robert Norton Noyce),也發明積體電路的製造方法。
半導體科技在美國誕生,之後不斷地有新公司投入半導體產業,並且持續投入半導體科技的研發,推動半導體產業的進步與發展。
直至今日,幾乎所有的半導體技術,不論是硬體或軟體,皆有美國的技術含量,這也就是美國能夠管制到外國公司,管制外國公司將半導體技術出口到中國的基礎。
商業模式搭配應用市場,讓產業持續投入研發墊高競爭門檻
全球晶圓製造公司(IDM及晶圓代工廠)以及IC設計公司,研發的投資非常龐大,美國公司占超過全球一半的研發金額。
2021年全球半導體公司(晶圓製造及IC設計)的研發金額約810億美元,約占產值的13.5%。與10年前(2011年)比較,當年半導體公司的研發投資金額約505億美元,10年間成長了60.4%。
美國半導體公司投入研發的金額最龐大,2021年美國半導體公司研發投入金額約450億美元,約占全球研發投入金額的55.6%左右。
半導體研發支出金額,排在美國之後的為亞太地區(含台灣、韓國、中國等),2021年研發支出約達240億美元,約占全球29.6%。
2021年,歐洲半導體公司研發支出金額約為65億美元,約占全球8%。2021年日本半導體公司研發支出金額約55億美元,約占全球6.8%。
2021年,英特爾公司研發支出金額約152億美元,占全球約18.8%,是全球半導體公司研發支出金額最高的公司。英特爾公司大筆投資研發,儘管近年來業績不是很理想,將來發展的潛力仍不容小覷。
相對美國老大哥,台韓領頭羊們投入也比一比
排在英特爾之後的是韓國的三星電子,2021年三星電子研發支出金額約65億美元,較2021年成長13%。三星電子除了投入DRAM、NAND的研發外,對晶圓代工先進製程,也投入不少研發資源,使整體半導體研發支出堆高。
2021年台積電的研發支出約45億美元,較2020年成長約20%左右。由於三星電子的研發支出,除了晶圓代工外,必須兼顧記憶體,因此就晶圓代工部分而言,三星電子在研發的支出,應該小於台積電。
以2021年研發支出金額占公司營業額的比重來看,美國公司平均約為16.8%,亞太地區公司約為9.8%,歐洲公司約為14.4%,日本公司約為11.5%
研發支出與資本支出不同,由於亞太地區的半導體公司集中於製造,因此研發支出占營業額的比重偏低。韓國的半導體公司主要的業務為記憶體,因此2021年韓國公司的研發支出占營業額的比重約為8.1%。台灣除了晶圓代工外,IC設計業也很蓬勃,因此2021年研發支出占營業額的比重約11.3%,較韓國高出很多。
《數位時代》長期徵稿,針對時事科技議題,需要您的獨特觀點,歡迎各類專業人士來稿一起交流。投稿請寄edit@bnext.com.tw,文長至少800字,請附上個人100字內簡介,文章若採用將經編輯潤飾,如需改標會與您討論。
(觀點文章呈現多元意見,不代表《數位時代》的立場)
責任編輯:錢玉紘