商雜觀點｜從英特爾IDM 2.0計畫來看全球晶片荒
一、楔子
二月甫上任的執行長派特 · 季辛格(Pat Gelsinger)在3月23日的Engineering the Future線上發佈會上，雄心勃勃地宣示了IDM 2.0的計畫，股市旋即大漲逾6.5%。其中，英特爾更將斥資200億美元在美國亞利桑那州興建2座晶圓廠，其劍鋒所指無疑是晶圓代工龍頭的台積電(TSMC)與三星集團(Samsung)。然而，除了日益白熱化的巨頭相爭之外，英特爾的大舉擴資是否與近日炒得沸沸揚揚的「晶片荒」有關聯呢？
二、英特爾IDM 2.0是什麼
IDM 2.0 (Integrated Device Manufacturing) 主要有以下三大方針：
- 維持全球自家大規模生產的模式
英特爾將持續製造自家大多數的產品，以維持英特爾在市場上的競爭優勢。在製程創新方面，英特爾使用EUV (Extreme Ultraviolet Lithography) 技術，讓7奈米CPU (code-name “Meteor Lake”)的生產相當順遂。在封裝技術方面，英特爾的多IP和晶片塊(Tile)應用技術，將使其產品滿足全球客戶的客製化需求。
- 擴大使用第三方晶圓代工產能
英特爾將在2023年把部分核心產品的製造委由第三方晶圓代工廠製造 –– 這樣的做法是為了讓英特爾在生產上更具彈性，同時擴大產能以達成規模化，降低產品的單位成本。如此一來，英特爾的產品將在市場上更具競爭力，另也可解決近期晶片供不應求的情況。
- 重新進入晶圓代工產業
英特爾矢志成為美國以及歐洲主要的半導體供應商。為達成此一願景，英特爾將設立新的事業單位 — 英特爾晶圓代工服務 (IFS, Intel Foundry Service)，透過尖端的製程與封裝技術生產X86核心處理器與ARM/RISC-V IP。而這項計畫也獲得了微軟、高通、IBM、Google、Amazon、愛立信、思科等組織的支持。
三、全球晶圓代工現況
晶圓代工(Foundry)為半導體產業的一種商業模式，專指接受其他無廠半導體公司委託、專門從事晶圓製造，而不從事產品設計與後端銷售的公司。1987年創立的台積電(TSMC)為第一家晶圓代工公司，爾後則有聯電(UMC)、中芯國際(SMIC)、世界先進(VIS)以及格羅方德(Global Foundry)等。另有垂直整合製造的半導體公司，如三星電子(Samsung)、英特爾(Intel)。（資料來源：維基百科）
根據Trendforce分析，2020Q4晶圓代工市佔排名分別由台積電(56%)、三星(16%)以及聯電(7%)拿下前三名寶座。前十大晶圓代工業者的營收超過217億美元，年成長率更是達18%。
- 台積電（2020年成長率21%）
受惠於5G手機和HPC晶片的需求驅動，7奈米製程晶圓的營收持續成長。另有蘋果(Apple)訂單的挹注，5奈米製程晶圓的營收也持續成長。而16奈米製程和45奈米製程晶圓需求的回溫，則成為了台積電2020Q4營收再創高峰的關鍵。
- 三星（2020年成長率25%）
受惠於手機soC和HPC晶片的需求提升，5奈米製程晶圓將持續擴大量產。另外，三星也將加緊部署EUV技術，發展4奈米製程的手機用晶圓，並提升2.5D先進封裝技術。
- 聯電（2020年成長率13%）
受惠於IC、PMIC、RF射頻與IoT等代工訂單的持續湧入，聯電8寸晶圓的產能滿載。另外，28奈米製程也持續完成客戶的設計，而繼續穩定生產。
四、全球晶片荒的背景
- COVID-19造成的供應斷鏈
隨著2019年COVID-19疫情的爆發，許多國家的邊境採取了封鎖措施，這樣的做法雖降低了疫情擴散的風險，卻也讓原先仰賴他國進口晶片的國家無法進口他國製造的晶片，釀成了國內晶片供不應求的慘況。另外，生產晶片的國家也因為疫情而關閉工廠，導致晶片的供給延宕，甚至無法供貨。
- 美中貿易戰造成的市佔移轉
美中兩國的對峙日益明顯，美國為了遏阻中國成為技術強國，採取了一系列貿易壁壘、出口管制和制裁手段。其中變包含了中國的晶圓代工大廠 –– 中芯國際。這樣的做法無疑是自主將晶片拒之門外，表面上看似在市場中空出了一塊大餅，眾多業者趨之若鶩、加緊生產；然而實際則是全球產能已大大超過需求。
- 人民的生活習慣改變
遠距生活模式
疫情除了奪走了許多人的生命，也大大改變了人們生活的模式。遠距辦公、遠距教學、遠距會議等等避免人和人之間飛沫感染的措施不斷出現，讓許多電子設備的需求量大增，如電腦、投影設備以及各式感測器。而存在於這些電子設備中的共同零組件，便是所謂「晶片」。
電動車風潮
近年環保風潮盛行，加以特斯拉的推波助瀾下，人們對於電動車的需求量大增。各大車廠也為了趕上這個風潮，加緊開發自家的電動車。就在這樣的風潮之下，車用晶片的需求急劇上升。
五、為何英特爾要採用IDM 2.0
「美國人民仰賴的商品或服務，永遠不該有短缺的問題，無論是汽車、藥物或食物。」 — 拜登
- 響應提振美國經濟
美國總統拜登(Joe Biden)3月31日於匹茲堡演說時，提議國會撥出500億美元補貼美國半導體產業的製造與晶片研發。「晶片國造」的能力對美國經濟至關重要，同時也是拜登重振美國經濟的基礎。英特爾在此時決定擴資，除了要與台積電一決雌雄外，更是間接響應拜登政府的振興政策，促進美國經濟成長、就業以及基礎建設。
- 維護美國戰略安全
從近年的晶圓市占率排名來看，我們可以發現前十名幾乎由亞洲國家（台灣、韓國以及中國）所把持。1990年代曾是美國叱詫半導體產業的時代，市佔率高達37%，而如今卻高度仰賴外國進口，如此缺乏彈性的供應鏈對於美國來說並不樂見。再者，中國從未放棄武力進犯台灣 –– 作為晶片主要供應商的台積電隨時處在被中國控制的威脅，對於美國的戰略構成一大威脅。英特爾決定在此時出手，無疑是為美國戰略安全添上一層防護。
六、晶片荒對於半導體產業的影響
經歷了這次晶片荒後，各國、企業紛紛開始著手晶圓製造。業界中除了英特爾砸重金發展晶圓代工外，台積電也計畫斥資360億美元在亞利桑那州興建6座晶圓廠，三星則是打算花費170億美元於德州設立晶圓廠。更不用說，中國在過去十年以來，更是不斷大力扶植國內的晶片產業。另外，日本與印度也加速了晶片製造的研發。在各國不斷的競逐之下，晶片製造的產能將會大大提升，半導體產業可能會面臨產能過剩、供過於求的窘境。屆時，晶片價格若面臨崩落情形，對於整個產業來說無疑又是一場浩劫。
七、結語
英特爾的IDM 2.0計畫除了表面上其欲重新攬回半導體產業的霸主地位外，背後隱藏的是後疫情時代人民生活模式的改變，以及美國國內經濟發展和國際戰略安全等諸多考量。究竟英特爾能否一振往日雄風呢？讓我們拭目以待！
