半導體先進製程材料供應商默克(Merck)集團執行長凱‧貝克曼(Kai Beckmann)日前訪台，分享半導體產業的未來趨勢觀點、挑戰以及集團的布局策略。對於專攻半導體先進製程材料的默克而言，即便世界各國都在大力推動半導體產業在地化，在可預見的未來，東亞，尤其是台灣，仍將是全球半導體先進製程的重鎮，因此出於貼近客戶的一貫策略，默克仍會持續推動在台投資計畫，與客戶攜手前行。
AI撐起先進製程需求 材料業務表現穩健
貝克曼指出，半導體先進製程的突破，有賴於產業鏈上下游的緊密合作。因此，作為全球主要先進半導體製程材料的供應商之一，默克在東亞，尤其是在台灣的布局，一直是集團的策略重點之一。事實上，貝克曼在12月拜訪台灣，與半導體領域的重要客戶會面，已經是行之有年的慣例。然而，這個傳統在過去幾年因疫情而中斷，很高興2023年終於回到正軌。
雖然2023年半導體產業的景氣遇到逆風，但2023年對半導體產業而言，是相當重要的一年。我們見證了許多技術的重大突破，尤其是在人工智慧、大數據和物聯網等領域。這些技術的快速發展，推動了數據量的指數型成長，進而提升對邏輯和記憶晶片的需求，對默克在亞洲的關鍵半導體材料業務成長，發揮了穩定的效果。在亞太地區生產的高階晶片，尤其是採用7奈米或更先進製程技術的產品，對於支援ChatGPT搜尋、智慧手機、雲端數據處理和電動車等應用至關重要。
作為價值鏈中的關鍵角色之一，默克透過在材料科學領域上的優勢來推進科技發展，以幫助客戶掌握未來的商機。默克在先進製程中從創新材料，包括薄膜、特殊氣體、圖形化、平坦化等，到電子材料供應系統與服務都有完整的布局，為晶圓製程、晶圓廠的設備與建廠，提供一站式解決方案。
邏輯晶片和動態隨機存取記憶體(DRAM)的微型化，需要更複雜和多層次的製程，這意味著需要更多的材料來達到微型化的特點。以3D NAND技術為例，其3D堆疊特性不只需要使用更多材料，對材料的特性也提出新的要求。在我們現在看到的先進製程中，3D NAND的堆疊層數已達到500層。這些堆疊的3D記憶體在製造過程中，必須使用能在複雜矩陣中選擇性地添加和移除的材料，而且不能受到視線(Line of Sight)的限制。默克的關鍵薄膜技術，包括原子層蝕刻(ALE)、原子層沉積(ALD)、化學氣相沉積(CVD)和特殊氣體，都可以在研發階段推進這項技術的進展。
東亞地區仍是先進製程重鎮
面對AI應用無所不在的未來，各國都認識到掌握半導體製造能力，尤其是先進半導體製程，是攸關國家安全與經濟穩定的重要因素，故各國都在積極推動自家的半導體產業發展，也讓半導體產業擴張掀起一波新的高潮。
在接下來的3年內，全球預計將興建94座新的晶圓廠，預計總投資約為9,000億美元。但其中絕大多數的投資仍將集中在亞洲地區。目前75%以上的全球晶圓產能，分布在一個龐大而多元的區域，包括台灣、南韓、日本和其他亞洲地區。目前，所有7奈米及以下先進製程晶圓的生產製造，全部集中在亞洲，其中約70%在台灣，約30%在韓國。
這就是亞太地區(APAC)將一直是全球最大半導體材料市場的原因，而台灣在過去13年，連續蟬聯全球最大的半導體材料消費市場的寶座。對於默克電子科技事業體而言，亞太地區是半導體解決方案的最大市場，從地理區域來看，APAC佔據我們銷售額的70%以上。
為了因應半導體產業擴張，默克在2021年宣布了「向上進擊」計畫，預計投入300億歐元投資計劃，為我們帶來更龐大的營運規模並專注於創新。台灣也是向上進擊計畫中很重要的一部分。透過「向上進擊」計畫，我們能夠與客戶同步投資。這表示我們需要與客戶保持緊密的合作關係，確保我們有能力提供他們所需要的產品與服務。
當前的衰退周期比行業所預期的持續更久且跌得更深。然而，只要客戶仍然持續投資，而我們能跟客戶的投資腳步保持一致，即使時間點上可能不一樣，但依然可以帶來無限的機會。因此，默克集團在台灣的投資，仍將按照原先的規畫繼續推動。
目前默克在高雄已有一個新的電子材料供應系統與服務(DS&S)廠區全面投入生產。同樣位於高雄路竹園區的新廠區計畫也已經正式動工興建，未來將成為一座大型的半導體材料科技園區，計劃於2025年完成第一階段建設，並於2026年投入生產。身為可靠的合作夥伴，我們希望能與客戶保持緊密關係，促進更快速、更密切的合作。
環境永續帶來多重挑戰 材料創新至為關鍵
除了推動先進製程技術突破外，面對席捲半導體產業的環境永續浪潮，供應鏈上下游的通力合作也很關鍵。環境永續是一個很多層次的議題，有減少資源耗用量、降低碳足跡與減少有害化學物質的使用等，每個議題都會跟材料的創新有關。
以經濟學角度來思考，我們都希望在有限的資源下實現最大產出。我們必須在優化資源使用的同時，仍然不斷追求創新。我們正和客戶一起努力實現永續的創新技術。我們已經與美光(Micron)合作，推出了一個計畫，用於半導體製程的低全球暖化潛勢(GWP)氣體解決方案。此外，我們還進行了許多與客戶開發材料的替代項目。我認為這個產業的核心理念就是要從技術角度不斷進行優化。
在有害化學物質的減量，甚至全面禁用方面也是如此。例如PFAS禁用，就是一個重要的議題，因為它存在於我們的周遭，特別是在生醫領域，例如醫療器材、防護衣等。目前，在晶片的非常複雜的製程中，幾乎無法不使用PFAS。對於一些應用，例如曝光、等離子蝕刻、晶圓清潔來說，要找到具有相同性能的替代品非常困難，幾乎是不可能立即找到的。無論如何，這將需要大量的時間，甚至需要全新的技術開發。
站在默克的立場，我們支持更有智慧，且有針對性的PFAS法規規範。例如，針對食物、醫療設備等會直接進入人體的應用進行對應的規範，或是對含有PFAS的產品在生命周期結束後，應該如何更妥善的處理，避免其汙染土壤或地下水，訂立周延的標準，而不是直接全面禁用。我們也為一些應用提供替代性產品。我們其中一個進展很大的領域是在光阻、基於溶劑的抗反射塗層和沖洗溶液中，將PFAS表面活性劑替換為非PFAS替代品。我們已經開始將客戶轉換到這些新版本。
導入對環境更友善的替代材料，也需要跟客戶密切溝通才能順利推動，因為這些替代材料多少會具備跟既有材料不同的特性，客戶需要重新評估並調整自己的製程，才能在不影響生產作業跟產品品質的前提下，順利完成轉換。
總結來說，半導體產業是一個非常強調協作的行業，許多事情都需要緊密合作，持續溝通才能完成。也因為如此，跟著客戶進行布局，對半導體供應鏈中的成員來說，是非常關鍵的。
