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拜登『美國晶片夢』面臨供應鏈考驗

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科技產業資訊室 (iKnow) - May 發佈於 2021年4月19日

圖、拜登『美國晶片夢』面臨供應鏈考驗
 
全球半導體嚴重短缺困擾汽車製造商和其他行業,究竟車用晶片在全球供應鏈到底有多麼複雜?
 
以美國安森美半導體(On Semiconductor)公司為韓國現代汽車的新型電動車IONIQ 5提供晶片為例。首先,由安森美半導體設計的影像感測器晶片,傳送到義大利將複雜的電路印到矽晶圓上,然後,這些晶圓首先被送到臺灣進行封裝和測試,然後送到新加坡存放,再到中國組裝成相機單元,最後送到韓國的現代汽車零件供應商,然後再抵達現代汽車的汽車工廠。
 
而影像感測器的曲折供應鏈,更是說明了既要提高產能解決當前的短缺問題,又要重新振興美國的晶片製造,是多麼複雜的事情。
 
美國總統拜登在白宮召集半導體企業高層會議,探討解決晶片危機,在2兆美元基建計畫中,撥出500億美元支援美國本土晶片製造和研究。但產業人士表示,如何解決更廣泛的供應鏈問題更是重要,拜登政府面臨著困難的選擇,要對其中的哪些項目進行補貼。
 
英特爾新任執行長已喊話,美國占全球半導體製造產能目前僅12%左右,呼籲拜登應該大筆投資美國半導體以拉高產能到33%。目前全球80%以上的晶片都在亞洲生產。
 
其實,生產一個電腦晶片可能涉及1000多個工序步驟、集合70個跨國企業,其中大部分在亞洲,且有些企業不為公眾所知。這個晶片製造過程從矽原料開始,在被稱為「晶圓廠」的晶片工廠,通過一系列複雜的化學過程,電路蝕刻到矽晶圓上。
 
還有半導體封裝,更是突顯了產業供應鏈的艱難挑戰。半導體封裝本身也有自己的供應鏈。例如,韓國的Haesung DS為汽車晶片製造封裝零組件,出口到馬來西亞或泰國,供英飛淩(Infineon)、恩智浦(NXP)等公司使用。而這些公司在某些情況下,是為博世(Bosch)和大陸(Continental)等汽車零件供應商提供晶片,最後由汽車零件供應商向汽車製造商提供最終產品。
 
從晶圓廠出來時,每個晶圓上都有數百甚至數千個指甲大小的晶片,必須再切割後進入封裝中。傳統上,這個過程包含將晶片放在導線架(lead frame)上,將其焊接到電路板上,然後,整個元件被封裝入樹脂封膠保護晶片。由於,封裝勞力密集的特性,晶片公司在幾十年前就決定把它外包給臺灣、馬來西亞、菲律賓和中國等國家。
 
所以,拜登若要重建美國半導體產業,就應該包括封裝產業。但是,新的晶片封裝技術勞動密集度較低,使得一些美國晶片製造商認為可以將產業移回美國。至少,有能力在美國當地製造生產小批量的晶片,可加快創新速度。
 
美國的半導體群聚集中於亞利桑那州、華盛頓州、德州和紐約為主,聚集英特爾、台積電、三星和格羅方德(GlobalFoundries)等晶圓代工公司。
 
還有,美國不僅需要支援新進技術的晶圓廠,還需要支援其他成熟技術。這次汽車晶片嚴重短缺,主要發生在比較成熟的晶片。其實,半導體產業存在資本錯誤配置的問題,過多的資金流向了最先進的技術,例如:手機晶片。反而,汽車晶片、物聯網晶片等使用64nm、28nm成熟製程的晶片生產線不足。
 
還有,晶片封裝行業一直受到嚴重的價格壓力,導致利潤率比晶片廠和晶片設計公司還要少。從財務和經濟的角度來看,導致大筆投資封裝技術是沒有意義的。事實上,封裝這是一個複雜的問題,無法簡單以資金投入來解決。
 
未來,拜登政府將如何分配資源於半導體行業,也決定拜登『美國晶片夢』成功實現的機會,後續還有待觀察。(1215字;圖1)
 
 
參考資料:
Biden's chip dreams face reality check of supply chain complexity. Japan Today, 2021/4/14.
美國拜登推動2兆基建計畫 重振美國榮景。科技產業資訊室 (iKnow),2021/4/1。
車用晶片短缺六大主因 迫使汽車製造商減產或停工。科技產業資訊室 (iKnow),2021/1/15。
全球晶片短缺影響筆電、手機、汽車、電視等生產、8吋晶圓廠代工漲10~20%。科技產業資訊室 (iKnow),2020/12/29。 


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