7張圖，掃描美國半導體產業現況！就憑這點，掌控全球高科技命脈|數位時代 BusinessNext

【觀點】7張圖，掃描美國半導體產業現況！就憑這點，掌控全球高科技命脈

總部設在美國的半導體公司，營業額約占全球的48%，半導體除了為美國帶來可觀的商業利益外，更是掌控全球高科技技術的命脈。

根據美國半導體行業協會（Semiconductor Industry Association，SIA）最近發布的《美國半導體產業概況》（2023 SIA Factbook）報告，全球半導體營業額由2001年的1,390億美元，一路向上攀升，到2022年全球半導體營業額已上升到5,740億美元，每年的複合年成長率（CAGR）高達6.67%。

根據世界半導體貿易統計組織（WSTS）2022年11月發布的預測，2023年全球半導體營業額將衰退到5,560億美元，2024年將恢復成長到6,020億美元。

4個面向，檢視2023美國半導體業現況

面向1：半導體業概述

美國半導體業占據全球近半份額

美國是全球半導體產業的龍頭，2022年，總部設在美國的半導體公司，營業額約占全球的48%，遙遙領先其他地區。

韓國公司的半導體營業額占全球19%，居全球第二。日本半導體公司，營業額皆占全球的9%。歐洲半導體公司，營業額皆占全球的9%。台灣半導體公司的營業額占全球的8%，中國半導體公司占全球的7%。

在這裡，半導體公司的營業額為完成品的營業額，因此晶圓代工、封裝測試等公司的營業額，沒有列入統計的範疇。以台灣為例，台積電、聯電等晶圓代工公司的營業額不會列入統計。南亞科、華邦、旺宏、聯發科、瑞昱等公司，則會列入統計。

美國半導體公司的營業額由2001年的711億美元，成長到2022年的2,750億美元，複合年成長率為6.7%，美國半導體公司營業額的成長軌跡與全球半導體產業一致。

半導體是美國最大的出口產品之一

半導體是美國第五大出口項目，2022年出口金額達611億美元。

精煉油（Refined Oil）是美國第一大出口項目，2022年出口金額高達1,462億美元；其次為原油（Crude Oil），出口金額1,168億美元；第三為天然氣，出口金額965億美元；第四為飛機，出口金額達938億美元。

半導體除了為美國帶來可觀的商業利益外，更是掌控全球高科技技術的命脈。

當今，所有高科技產品都需要仰賴半導體，從資訊、通訊、消費電子、汽車、工業用途、國防等，無一不可缺少半導體。近期人工智慧應用大幅突破，除了演算法的精進外，先進的半導體功能更是背後的重要功臣。

美國掌握半導體最先進的技術，不過「美中不足」之處，是美國在半導體的製造方面，無法跟上最先進製程的腳步，目前須仰賴台灣、韓國的晶圓代工公司，為美國公司生產IC。

面向2：全球市場

中國是全球最大的半導體應用市場

以地區來看，中國是全球最大的半導體應用市場，2022年半導體市場營業額高達1,805億美元。亞太地區半導體營業額達1,505億美元居次。

第三大市場為美國，營業額達1,411億美元，歐洲市場為538億美元，日本市場為482億美元。

中國半導體應用市場中，美國公司的市占率高達53.4%，達964億美元，約占2022年美國半導體公司營業額的35%左右。

因此對美國的半導體公司而言，若是少掉中國市場，則將造成重大的影響。美中關係緊張，美國不僅限制先進半導體製程設備輸出到中國，同時也限制高效能晶片輸出到中國，這對美國公司在中國的業務有重大的影響。

由於美國政府對中國半導體產業設下「禁令」，促使中國廠商力圖發展自己的半導體產品，以取代進口的美國半導體。

不過這不是「一蹴可及」之事，必須經過長期間的醞釀及發展，目前可預見的趨勢，為美國半導體在中國市場的市占率會逐漸下滑。

面向3：資本支出與研發投資

高資本支出與研發投資，是美國半導體維持競爭力的關鍵

為了支撐龐大的營業額，以及保持技術領先，美國的半導體公司(包括IC設計公司)必須投入大量的資本支出及研發支出。

美國半導體產業的研發支出，居全球第一

2022年美國半導體公司的資本及研發支出，高達1,096億美元，2001年到2022年的複合年成長率約6.3%。

美國半導體公司的資本及研發支出，占營業額的比率，依2022年的統計資料約為18.75%，僅次於醫藥及生化產業的21.4%，高於軟體及電腦服務的15.7%，居第二位。

從全球的角度來看，美國半導體公司的資本及研發支出，占營業額的比率居全球第一。排名第二的為歐洲，半導體公司的資本及研發支出占營業額的比率約為15%。

台灣第三，半導體公司的資本及研發支出，占營業額的比率約為11%。韓國第四，半導體公司的資本及研發支出，占營業額的比率約為9.1%。

日本第五，半導體公司的資本及研發支出，占營業額的比率為8.3%。中國第六，半導體公司的資本及研發支出，占營業額的比率為7.6%。

美國半導體公司的資本支出，在2022年為507億美元，達到歷史的高點，這主要是美國政府以「晶片法案」鼓勵國內外公司到美國興建晶圓廠，因此資本支出大幅增加。

2002年美國半導體資本支出約為100億美元，之後隨景氣循環上上下下，2011年，由2009年的低點，反彈到237億美元。

2020年美國半導體資本支出約為300億美元，2021、2022年快速彈升，創下資本支出的歷史新高。

面向4：生產效率

過去20年來，美國半導體員工產值倍增

美國半導體公司，每位員工的產值，在2021年達到歷史高峰，約為67.5萬美元。2022年因景氣走緩，滑落到60.7萬美元。這與2001年的約30萬美元比較，20年間每人的產值倍增。

延伸閱讀：晶片禁令怎麼把中國IC設計、製造龍頭壓著打？美國真正怕的是什麼？

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責任編輯：傅珮晴、林美欣

以材料工程打造手機殼的循環力

若塑膠要進入循環體系，前提是「材料必須足夠單純」。王靖夫很快意識到，問題不在回收端，關鍵在最開始的設計端。多數手機殼由多款不同塑膠、橡膠件甚至金屬等複合材料組成，無法被經濟化拆解，也難以透過現有流程再製。為此，犀牛盾在2017年起重新整理產品線，希望借鑑寶特瓶成功循環的經驗，擬定出手機殼應有的設計框架。

新框架以「單 1 材料、0 廢棄、100% 循環設計」為核心，犀牛盾從材料工程出發，建立一套循環路徑，包括：回收再生、溯源管控、材料配方、結構設計、循環製程、減速包裝與逆物流鏈等，使產品從生產到回收的每一階段，皆與核心精神環環相扣。

王靖夫表示，努力也終於有了成果。今年，第一批以回收手機殼再製的新產品已正式投入生產，犀牛盾 CircularNext 回收再生手機殼以舊殼打碎、造粒後再製成型；且經內部測試顯示，材料還可反覆再生六次以上仍維持耐用強度，產品生命週期大大突破「一次性」。

另外，今年犀牛盾也推出的新一代的氣墊結構手機殼 AirX，同樣遵守單一材料規範，透過結構設計打造兼具韌性、耐用、便於回收的產品。由此可見，產品要做到高機能與循環利用，並不一定矛盾。

海上掃地機器人將出海試營運

在實現可循環材料的技術後，王靖夫很快意識到另一項挑戰其實更在上游——若塑膠源源不斷流入環境，再強的循環體系也只是疲於追趕。因此，三年前，犀牛盾再提出一個更艱鉅的任務：「能不能做到塑膠負排放？」也就是讓公司不僅不再製造新的塑膠，還能把已散落在環境中的塑膠撿回來、重新變成可用原料。

這個想法也促成犀牛盾啟動「淨海計畫」。身為材料學博士，王靖夫將塑膠問題拆為三類：已經流落環境、難以回收的「考古塑膠（Legacy Plastic）」；仍在使用、若無管理便會成為下一批廢棄物的「現在塑膠（Modern Plastic）」；以及未來希望能在自然環境中真正分解的「未來塑膠（Future Plastic）」。若要走向負排放，就必須對三個路徑同時提出技術與管理解方。

其中最棘手的是考古塑膠，尤其是海洋垃圾。傳統淨灘方式高度仰賴人力，成本極高，且難以形成可規模化的商業模式，因此無法提供可持續的海廢來源作為製造原料。為突破這項瓶頸，犀牛盾決定自己「下海」撿垃圾，發展PoC（概念驗證）項目，打造以 AI 作為核心的淨海系統。

王靖夫形容，就像是一台「海上的掃地機器人」。結合巡海無人機進行影像辨識、太陽能驅動的母船作為能源與運算平台，再由輕量子船前往定位點進行海廢收集：目的就是提升撿拾效率，同時也累積資料，為未來的規模化建立雛形。

從海洋到河川，探索更多可能

淨海計畫的下一步，不只是把「海上的掃地機器人」做出來，王靖夫說：「目標是在全球各地複製擴張規模化、讓撿起的回收塑膠真正的再生利用。」也就是說，海上平台終究要從單點示範，走向可標準化、在不同海域與國家部署的技術模組，持續穩定地把海廢帶回經濟體。

他進一步指出，「其實這套系統不限於海洋，也可以在河川上。畢竟很多海洋垃圾是從河流來的。」未來若能推進到河川與港灣，將塑膠在進海之前就攔截下來，不僅有助於減少海洋污染，回收後的材料也更乾淨、更適合再生，步步朝向終極願景——隨著時間推進，海中垃圾愈來愈少，被撿起、回收後再生的塑膠會越來越多。

「我們已經證明兩件事的可行性：一端是產品的循環設計，一端是 AI 賦能海廢清理的可能性。」王靖夫笑說，塑膠管理命題不只為自己和公司找到新的長期目標，也讓他順利度過中年危機。「選擇改變，留給下一代更好的未來。」他相信，即便是一家做手機殼的公司，也能創造超乎想像的正向改變。