半導體設備

台積電在日合資成立之子公司JASM (Japan Advanced Semiconductor Manufacturing)，於今(2024)年2月舉行開幕儀式，為當地帶來的明顯變化催生了「半導體Bubble」一詞，成為近年台日產業合作的標竿案例之一。半導體先進製程技術的發展需仰賴製造端的技術、最先進的設備及材料，台日過往各自發揮所長，由日本提供半導體製程設備及材料、台灣進行半導體的生產，再將成品輸出至日本，用以製造車輛及電子裝置等最終產品的合作模式。近年日本在地緣政治動盪下，產業布局以國際合作，積極補強先進半導體製造的缺口及考量國家安全，建立半導體供應鏈韌性強化方針及出口管制規則兩大方向為主。透過觀察日本的產業布局方向，認為現有台日合作模式短期內應不會有太大改變。且因JASM為彌補日本製造能力缺口的重要一步，帶來嶄新的台日合作模式，預期可將此經驗擴散至供應鏈上下游，在半導體設備產業面將能有更進一步的合作，包含共同提高製造及設備的自動化程度、共同達成淨零碳排目標等。

在電動車、5G等應用的帶動下，全球對化合物半導體的需求持續強勁。為了滿足市場需求，除了需生長出高品質的碳化矽晶錠以便加工成晶圓外，完成磊晶的晶圓需再進入元件製造產線進行in-line製程加工，才可製成應用端所需的晶片。而碳化矽的材料特性，使得設備商在技術發展上面臨不少挑戰。我國目前已具備部分矽基半導體in-line製程加工能量，雖然碳化矽與傳統矽晶圓在材料特性上具有一定之差異，但在整體in-line製程上仍有高度相似之處。鑒於化合物半導體未來發展性，以及為了更完整地串接國內整體化合物半導體產業能量，建議我國業者可透過科技研發資源，針對碳化矽與矽製程所需之規格差異、量能落差以及製程差異，強化技術研發的投入力道與規模。

隨著全球對電動車、5G等產品的需求成長，近年來越來越多業者投入化合物半導體生產。為此，業者多需取得高品質的碳化矽晶圓基板，而這些基板係在完成碳化矽長晶後，對晶錠進行切割、研磨、拋光、清洗、檢測等加工流程後所製成。而碳化矽的脆硬特性等，使得設備商在技術發展上面臨不少挑戰。目前我國已具備部分矽基半導體相關加工設備供應能量，雖碳化矽材料特性與傳統矽晶圓具有一定之差異，但整體加工製程仍有高度相似之處。鑒於化合物半導體未來的發展性，建議政府可透過研發補助計畫，協助我國設備業者針對碳化矽與矽加工間之規格差異以及量能落差(如切割硬度)投入技術開發。

日本自1970年代以來傾國家之力大力發展半導體產業，而於1986年《美日半導體協議》後，日本半導體製造領域的市場地位逐漸被台灣與韓國超越，而於材料及設備領域則仍持續保有相當的競爭力。日本半導體設備主要以出口為主，2022年總出口額約285億美元，遠高於國內需求市場的83.5億美元。且日系企業於半導體設備領域中具有全球領先地位，於全球前10大半導體設備供應商中，日系廠商即占了4位，營收約占整體市場的3成，僅次於美國。近年來由於半導體供應鏈自主議題興起，日本專注重建半導體供應鏈自主性，以2021年3月推出的《半導體與數位產業戰略》為藍本，擘劃日本半導體產業未來發展藍圖。其中半導體設備部分首先將確保國內的設備製造供應鏈、其次開發次世代技術設備，2030年後往綠色製造方向開發。以台積電落腳的熊本為中心，規劃九州成為日本發展工業用先進半導體的重心，帶動相關設備商機與投資。同時因半導體屬於戰略觀點中不可或缺的一環，日本積極與友好國家建立合作關係、共築供應鏈韌性，同時在各國陸續強化國內供應鏈的壓力下，加強防止相關技術外流，確保日本於半導體設備產業的優勢地位。

全球化合物半導體需求強勁，2023~2025年之年複合成長率約達36%，其中8吋市場之年複合成長率達52%，皆加速了相關製程技術與設備的發展與布局。而碳化矽長晶約占整體碳化矽晶圓製造成本之50%，且基板品質將直接影響後續元件之效能，顯見長晶製程對於碳化矽產業鏈之重要性。為使我國能持續保有在半導體產業之領導地位，並搶占化合物半導體新興商機，建議我國業者可加速碳化矽長晶關鍵設備開發。除了主流的物理氣相傳輸法(PVT)外，為因應基板尺寸擴大、降低成本之需求，建議國內業者或可評估布局新興的液相磊晶法(LPE)設備開發。

近年經疫情影響後，各國將半導體視為戰略物資之一，紛紛提出各種補助措施、同時亦積極招商，以提升各自國內的半導體自給能力。為確保供應鏈韌性，除了提高半導體生產能力外，設備及材料等廠商亦被納為招商補助範圍。如美國的《晶片與科學法案》（Chips and Science Act；CHIPS Act）近日即宣布了補助範圍將擴大納入設備及材料商等。觀察標竿半導體設備商，除了日本於地理位置上較接近客戶、對於赴海外設製造基地之動機較低外，其餘美商如Applied Materials及Lam Research、荷商ASML為就近服務客戶，皆於亞洲設有相關製造、組裝基地。對於設備廠商而言，海外布局的目的除了能就近服務市場、降低生產成本外，推測亦有很大一部分在於 尋求避險。中國大陸地區營收多占標竿半導體設備商總營收的10~30%，在美國、日本及荷蘭陸續宣布將進行高階技術出口限制的情況下，以調整亞洲地區供應鏈的方式，盡力降低對公司營收的衝擊。

半導體為臺灣及韓國的重要產業，在技術與市場上亦是長年的競爭對手，近年於半導體設備支出皆逐年攀升，擴產力道強勁，惟臺韓的半導體設備需求皆高度仰賴進口。近來供應鏈重組議題及中美衝突加劇情況下，檢視供應鏈韌性為臺韓共通之重要議題，除了積極爭取半導體設備大廠在地投資外，亦陸續制定各種研發補助、稅務優惠等政策扶植國內半導體設備商，提升國內供應鏈在地化程度。韓國目前半導體設備廠商於營收及全球市占率皆略超前臺灣，前段製程設備除部分關鍵設備外，韓國在較多製程階段中擁有整機設備製造能力(如蝕刻、清洗及平整化等)，惟離子佈值設備部分落後臺灣。而後段製程設備臺韓皆多具有自製整機設備能力。

滾珠螺桿與線性滑軌為我國高科技精密機械產業常用的兩項傳動元件。受惠全球經濟穩健復甦，國內半導體等終端產業需求帶動，2021年我國滾珠螺桿的產值成長率超過四成、進口與出口雙雙大幅成長超過五成。前三大進口國依序為日本、中國大陸與德國，前三大出口國依序是中國大陸、日本以及南韓。線性滑軌的產值與出口值成長幅度皆超過四成，進口值成長幅度甚至高達七成。前三大進口國依序是日本、中國大陸與德國，前三大出口國依序為中國大陸、荷蘭以及義大利。

半導體晶圓廠台積電透過先後導入物聯網、大數據分析、機器學習…等等，已成為高階製造標竿廠商之一。本文將以半導體產業為例，勾勒出邁向高階製造所需之核心技術，再針對其中關鍵核心技術-機械設備物聯網，詳述其生態系及元素、零組件物聯網之應用導入與預期效益等，期能作為國內機械設備業者邁向高階製造與研發布局之借鏡。

爭取外商來臺設立設備製造、組裝與翻修中心，外商意願較高：專利過期較多、較不影響外商核心競爭力、就近服務客戶、外商可全力發展先進製程設備。全球8吋晶圓廠廠務市場規模中雖全球將再新增13座8吋晶圓廠，然其中6座是購買現有廠房，真正新建晶圓廠有7座，包含中國6座(奥松電子-MEMSw 香港昂瑞微電-MEMS， 英諾賽科GaN on si元件，中芯國際，華潤微電，芯恩集成）、美國1座(Cree, SiC元件）。