半導體產業自從2018年中美貿易戰開始，逐漸提升其在全球經濟的重要性，中美貿易衝突至2019年升級為科技戰，2020年COVID-19疫情爆發，2021年蔓延全球且造成供應鏈前所未見的動盪，全球對於半導體的需求持續升高，甚至已經成為戰略物資與戰略產業，2021年晶片缺貨成為新常態，面對疫情與國際地緣政治的不確定性，產業鏈韌性亦是所有廠商共同面對的必修課題。
根據世界半導體貿易統計協會(World Semiconductor Trade Statistics, WSTS)發布的資料顯示，2020年全球半導體市場規模達4,404億美元；2021年全球半導體市場受到市場需求激增，預估將會拉升全球半導體市場高度年成長25.1%，推升全球半導體市場站上5,509億美元的新高峰；2022年仍將維持正成長動能，在供需趨於平緩之際，於高基期的狀況下年成長10.1%，全球半導體市場規模可達到6,065億美元(圖1)。這三年台灣的表現都超越全球，整體產值最終上看新台幣4.5兆元。
半導體產業於動盪中屢創新高
全球半導體產業從2020年下半年開始，呈現明顯成長，根據資策會MIC研究指出，主要原因有三，第一，在疫情的影響下，宅經濟帶動筆記型電腦的需求；第二，2020年下半年起，智慧型手機跟車用電子的需求回溫；第三，美中貿易戰引起的轉單效應。除此之外，5G、AI、物聯網、車用電子等新興應用持續發展，推動對半導體元件的長期需求，引發晶片需求大於供給，甚至因為缺貨風潮蔓延，導致許多廠商重複下單，更加劇半導體市場供給的緊缺。
受惠於這波需求，台灣半導體產業整體表現突出，尤其是製造部分，產能利用率通常是滿載，甚至突破100%，因為全球80%的筆記型電腦是由台廠組裝，同時晶片大部分亦是由台廠供應，所以供不應求的情況在台灣更為明顯，這樣的動能延續至2021年的上半年，所以台灣的IC設計、製造跟封測產值持續攀升。另外在2021年下半年，整個需求動能慢慢轉向5G、AI、物聯網和車用電子等新興應用。
工研院預估，2020年臺灣IC產業總產值為新台幣3.2兆元。2021年台灣IC產業預估將年成長25.9%，總產值輕鬆達成新台幣4.1兆元的歷史新高點，台灣半導體產業的成長性高於全球半導體市場平均值。展望2022年，在全球市場需求持續存在，產能供給趨於平衡之際，台灣IC產業年成長率將達12.0%，總產值將成長至新台幣4.5兆元，亦高於全球預估的10.1%成長率。
半導體供需失衡非一時能解
半導體供需失衡與區域供應鏈重組的現象，簡單而言並不是單一因素導致，當然也沒有一帖特效藥可以快速的藥到病除；整體而言，有許多全球性的重大事件在近年陸續發生，導致產業鏈的混亂，是一個多重因素的結構性問題。MIC認為，在供需失衡方面，需求部分，快速高漲的需求牽涉到許多不同的終端產品和晶片。
而供給面主要問題則來自於8吋跟12吋晶圓產能的成長幅度無法跟上需求，在產能不足的情況下，各類型的晶片出現產能排擠的效應，以8吋晶圓而言，顯示驅動IC、電源管理IC跟CIS、MCU因為製程接近會有一些產能排擠；12吋晶圓的部分就是電源管理IC、Audio Codec IC、WiFi IC、RF IC等等，這些會有產能排擠的效應。另外還有一些影響供給的因素來自於意外的發生，比如說德州的暴風雪、日本的地震、Renesas火災，甚至是台積電跳電，還有東南亞的疫情，這些都會影響到晶圓廠到封測廠的生產供貨。
供應鏈失衡影響多個層面
IC的供不應求，對整體供應產生巨大影響，以幾個面向進行探討，首先在製造跟封測方面，因為產能達到滿載，開始出現訂單排隊的情況，交期也逐漸拉長；另外反映成本的原因，製造跟封測廠的報價會往上，因為需求很高，所以製造跟封測廠比較放心、積極地擴充產能，並開始發展長約跟訂金的營運模式，確保產能開出以後有足夠的需求來去化。
在設計方面，對於IC設計廠來講，取得產能變得相對困難，因此成本提高，可能透過晶片漲價轉嫁給下游終端產品；另外，因為終端產品無法取得晶片，所以會出現重複下單的情況，使得真實需求難以掌握。所以IC設計業者很難確定到底哪一種晶片才是最需要的，在這種產能排擠下，沒有辦法決定真正需要的晶片類型的產能，就會出現長短料的問題。
在設備跟材料方面，設備是擴充產能需要的元素，但是因為設備本身也需要半導體晶片，當晶片缺貨時，設備交期也會拉長，進而影響到製造跟封測產能擴充。材料方面，因為原物料交期拉長，所以大廠會積極去爭搶相關產能，大廠不管是製造封測產能或是材料的產能都比較有優勢。對於終端產品來講，也會影響終端產品零組件的取得，因為長短料的問題，使得有些產品因為缺料無法出貨，變成有些終端產品業者，可能需要縮減產品線或者進行整併，以便有足夠晶片的產品能夠出貨。
AI/汽車電子/化合物半導體熱燒
此波晶片缺貨，讓各國政府意識到近年半導體製造已經逐漸轉移到亞洲，尤其台灣晶圓代工產能占全球50%以上(圖2)，如果台灣的代工產能受阻，對於全球晶片生產影響甚鉅，產業鏈韌性低，有鑑於此，全球各國尤其歐、美、日本便興起建立半導體產能風潮。同時推動政策鼓勵，比如美國的CHIPS法案或是AFA法案，透過建廠補助、研發補助，增加對於本土半導體建置產能的吸引力或吸引其他國家合作，在這些政策推動下，各國未來幾年會逐漸建置新的半導體產能，也會有國際合作的發展。
展望未來，AI、汽車電子、化合物半導體等都是被看好的新興應用，以汽車電子化為例，MIC指出，四個趨勢為C.A.S.E，C是Connected聯網車，A是Autonomous自駕車，S是Sharing或者是服務，基本上是車聯網相關的服務，E是Electric電動化。自駕車跟電動車已經在業界風起雲湧，氣候變遷加速車輛電動化，電池跟馬達導入驅動系統後，車子對於電控晶片需求越來越高，不管是DC/DC、或是AC、DC之間的轉換，都需要功率半導體，根據產業研究機構Gartner研究，2020年，平均每台車使用的半導體金額約489美元，2025年時，將增加到716美元。
另外，由於自駕技術的發展，感測裝置數量持續提升，不管是雷達、LiDAR、攝影機皆是，因為需要更精準的感測跟安全，感測後對於訊號分析整理也需要半導體晶片支持。另外，車輛聯網能力持續進化，車聯網(V2X)有三大應用，包含車載資通訊影音的傳輸，還有車子對外的溝通，與車子內部狀態的監控，這些都需要聯網技術的支持。
在化合物半導體部分，寬能矽半導體氮化鎵(GaN)和碳化矽(SiC)，因為材料的特性，所以在高壓、高頻方面有不同的應用，近年來不管是在能源、高鐵、工控、電動車、通訊、行動快充方面都有很大的市場潛力，年成長率約20%，會慢慢滲透既有市場。台廠這方面的投入也很積極，在磊晶方面有嘉晶、環球晶、晶成等，代工方面有漢磊、晶成、世界先進、台積電，甚至最近聽到聯電也開始在做這方面的研發，台灣在磊晶跟晶圓代工已經有實績，但目前還是集中在GaN，SiC不僅技術難度高，台灣的發展也相對落後。
半導體供應鏈的變局帶來一連串的機會與挑戰，台灣憑藉過去幾十年打下的基礎贏得不錯的成績，但經過近期的發展，也讓產業發覺供應鏈的脆弱，2021與2022都在成長的格局下因應變局，相較壓力是比較小的，因此如何藉由這個機會強化自己的產業韌性，相信是現階段的重點與未來再次取得成功的關鍵。今天的優勢可能成為明天的劣勢，國際環境變化劇烈，無論是政治、氣候、疫情都是牽一髮動全身，事實上，沒有人有鬆懈的本錢。
