半导体设备产业现况与展望

壹、前言

又是新的一年的开始，也是回顾过去一年产业发展与新的一年产业趋势的时候了，送旧迎新也是每年生活重要的一部分！

半导体产业是台湾经济重要的一部分，而全球半导体及其所需之制程设备产业的景气皆与全球欧、美、日等先进国家之经济状况息息相关。去年九月经济日报 2002 SEMICON Taiwan专刊中提到 『 世界半导体设备及材料产业过去一年来，从如临深渊，稍有起色，春燕来临，群雀聒噪，至孤燕飞离，历经了辛苦的一年，犹如一年之春夏秋冬，四季分明 』；九月 至今三个多月来，从国内目前电子股的表现及这些公司的营运状况来说，应该也跟这段话的叙述没有太大的差别，但是目前似乎看出一点曙光，只是讯息还是有一些微弱和遥远。

为了追踪世界半导体设备产业景气，我特别查看了世界大厂的动向及世界各地重要经济数据 (如基本 / 特殊材料之价格与供需资料 )，以了解春燕群何时会回来。以世界大厂的动向和布局来看，它们还是用裁员及整并的方式因应延续的低迷需求，设备厂商之间的价格战也持续的进行中，最近部分设备的价格甚至比 2000 年 最高时降低了四成，这已不是什么新鲜事了。但是从世界重要经济数据来看，这次由美、日带头的火车头减速式经济衰退，看起来还没有完全结束–日本金融体制及产业成本结构尚未调整完毕，美国经济变数太多及信心不足导致复苏讯号不稳定，欧洲则是迟滞式的微幅复苏，但是中国大陆似乎还是继续的以 7~8% 的 成长速度朝前迈进，而台湾市场则受中国大陆的影响，暂时以传统产业带动缓慢复苏的脚步。在这样的大环境下，目前全球电子产业还在等待下游新兴应用的出现 (如平板电脑等)，期望这些新产品能再度带动市场需求蓬勃发展 。

对台湾而言，前年 历经美国九一一事件及 遭逢 九一七台风的洗礼，对半导体设备产业在台湾的产品展示机制造成很大的影响，而去 年产业界经过一年景气的焠炼及锐变 ， 2002 SEMICON Taiwan继续带着世界半导体设备及材料业者来到台湾 ，台湾也对世界上最新 12 吋设备以高度关切回应，台湾去年已成为世界最重要的 12 吋晶圆制造中心，拥有全球一半的 12 吋厂，如何整合技术及降低营运成本是目前最重要的课题。

以这为产业背景，在此特就全球半导体设备产业与台湾产业之发展现况及政府因应产业环境变化所拟推动产业发展之构想，做一探讨。

贰、全球产业市场及技术趋势

一、市场趋势

根据国际半导体产业协会 (SEMI) 预测， 2002 年世界半导体设备制造商销售额约为 228 亿美元，比 2001 年滑落 19% ，但 2003 年预估将成长 29% ，至 295 亿美元， 2004 年成长 23% ，至 362 亿美元。产业周期性成长将在 2005 年开始走下坡。过去两年全球不景气， Intel 的设备投资从 52 亿美元降为 47 亿美元， TSMC 从 20 亿美元降为 16.5 亿美元， UMC 从 13 亿美元降为 8 亿美元，再加上 12” 晶圆厂制程问题存在，致生产成本居高不下，促使扩厂延期，让设备业经营陷入困境，内部均在组织重整，如裁员、组织整并，来改变经营体质，并强化 Local Sourcing 以降低成本。

在半导体设备市场方面， 2000 年台湾半导体设备投资达 90 亿美元，占当年全球设备销售值的 20% ， 2001 年投资额减少为 32 亿美元，占全球的 11.5% ， 2002 年国内设备市场约 37 亿美元 (1300 亿台币 ) ，市占率约 16.5% ，超越日本成为全球第二大半导体设备市场。各厂商台湾区营业 2002 年也将会因为台湾业者前半年的积极投资而提高比重，短期内大陆等地业者仍难取代，而 2001 年投资比例相当高的日本， 2002 年更将进入萎缩期。 2002 年来自台湾的新订单主要是因为台湾的晶圆代工厂台积电与联电积极扩充 0.13 微米以下高阶制程以及 12 吋晶圆厂，而日本在 2001 年进入投资高峰期， 2002 年也不乐观，买主仍是以具备 12 吋厂投资的晶圆厂为主。十二吋设备将成为全球设备采购的主流，如美商应用材料投入 12 吋晶圆设备市场、发表 50 种以上新产品， 2002 年 12 吋厂设备将占全设备采购三成左右。目前全世界晶圆厂的晶片产出量中，仅 6.3 ％来自十二吋厂的生产线，但总金额上已有 45 ％来自十二吋设备。

在这庞大市场中，国内设备产业自给率只有 7.5% ，这与半导体设备产业研发经费投入大，国内产品踏入之时程较晚有关，相对于美、日设备大厂每年投入数百亿台币研发而言，国内业者独自发展技术门槛高。但从另一方面观察国内设备厂商 2002 年共增资 71 亿台币，国内厂商在技术能力方面已大幅提升。

二、技术趋势

对于目前各大半导体业者购买十二吋晶圆制程设备的现况，现阶段仍属于「以技术研发为目的的采购」
（ Technology Buy ），而非「以增加产能为目的的采购」（ Capacity Buy ）。

晶圆代工 (Foundry) 与动态随机存取记忆体 (DRAM) 厂的资本支出是半导体设备采购的主力。 0.13 微米以下先进制程、铜制程与其他新材料及 12 吋晶圆厂是推动半导体景气复苏的三波浪潮。未来在绘图晶片、个人数位助理 (PDA) 与游戏机等新消费市场的带动下，设备市场也将成长。目前先进制程与 12 吋晶圆厂等新技术的市场比重仍相当低， 2002 年 12 吋晶圆占全球产能仅 6.3% ， 0.13 微米以下新制程仅占 7.7% 。

新一波的晶圆生产设备投资以铜制程为主，这是一个比想像中要难得多的技术，预料铜制程可望与现有的铝制程相同，延续十年以上的寿命，但是在低界电质 (Low K) 材料上的投资将会相当多元化，各种可能的材料都需求大笔投资金额。

目前造成新技术与 12 吋厂进度缓慢的原因有二，其一是 0.13 微米制程在 8 吋厂生产的参数，拿到 12 吋厂上使用就变调了；同时要解决的大问题是， 0.13 微米以下新制程同时面临线幅微缩以及材料改变的问题，造成厂商技术整合上的困难。当线幅降到 0.18 微米以下，铜连接线常会因为隔离层过厚而造成污染或是阻断，因此必须解决黏合度以及隔离铜与低界电质 (low k) 的问题。 0.13 微米以及 12 吋晶圆时代最大的变化就是光罩成本不断增加，估计单颗 IC 的光罩成本将高达 100 万美元。厂商需要技术突破标准 DUV 曝光技术之瓶颈。

参、国内产业发展机会与挑战

过去六年在产、官、学、研共同努力下，我国半导体设备产业发展之重要成果说明如下：

因为国内零组件及自动化产业支援体系已趋成熟，近两年此支援体系也被抬出台面上后，国外设备商也对在台之零组件采购及设备组装有兴趣，但是这正是考验台湾厂商能力的开始，因为半导体设备及材料业是一个以技术能力为导向的产业，没有研发能力的厂商在进入此行业后才真正面临考验，经营环境是相当严苛的。外商来台评估具有能力的厂商的过程当中，也面临了相当艰难的挑战及一段冗长的适应期，没有信心及决心的厂商便因周遭环境的影响，而半途而废。另外，国内厂商及外商在台之人员少有多年经验之相关专业员工，使此类评估工作无法很有效的顺利进行。但是这一波景气循环使半导体厂与国际半导体设备及材料大厂对成本控制有了更新的认知，也造就了国内半导体设备及材料业者非常好的机会，一洗过去半导体厂不愿意试用的状况。

然而，对国内设备而言反而是一种机会，由国外大厂纷纷来台寻找合作对象，说明台湾的确具有许多优势，与其他国家相较，台湾不但拥有快速的运筹能力与高素质的制造人才，亦具有较低的研发成本，加上接近客户的优势，提供设计、开发、制造整合的系统服务等，是一大诱因。也吸引国外大厂如应材， TEL，Novellus等积极评估来台在地采购、设定维修中心及人才训练中心等计画，相信未来将带动台湾再创另一个产业高峰。

肆、重要工作推动情形

为能推动产业发展， 精密机械小组 于 2002 年积极推动多项工作，如与台湾半导体产业协会于 4 月共同办理「第一届台湾半导体产业设备 / 零组件 / 材料展」，使 59 家国内设备及零组件厂商展示其研发产品与技术成果，促成近 4,000 人参观，其中包括 13 位美、日、新加坡、香港与美国买主及 300 多位国内设备使用者，对市场拓销具相当之成效。

另为推动产业朝新领域发展，经过一年半整合国内产官学研资源，构思并协助推动「半导体Ⅲ - Ⅴ族整合性计画」，建立研发合作体系，目前计有 13 家设备供给及使用厂商共同参与。已申请通过整合性业界科专计画，本计画分两期进行，第一期计画总金额为新台币 6.58 亿元，预定 2005 年 5 月完成。

而为加强我国厂商与国际大厂之合作，藉以提升设备暨零组件之维修及供应能力，特于 7月筹组「2002年半导体制程设备业赴美技术引进招商团」出国招商，促成工研院机械所与美商AKT、SET公司签署合作备忘录，钜基、公准公司与美商Excel CNC Machining公司及大甲永和与美商Wolfe Engineering公司、金属中心分别与ENS及Wolfe签署合作意向书，共同合作开发III-V族设备、TFT-LCD真空机械手臂翻修及模组制造、半导体级洁净管件、工程镀膜、真空腔体加工等成果。

并于 2002 年底共同 邀请国内晶圆厂与国际半导体设备大厂共商如何藉由就地采购，提升国内设备业者制造技术能力，直接降低国产品设备单价，进而达到节省 USER 公司的采购及营运成本目的，并发挥本地采购时效上的优势，加速对市场应变能力抢攻未来半导体市场。

伍、产业发展之推动构想

就当前国际市场及国内产业特性 ，精密机械小组为协助产业发展，研拟下列项目予以推动

（一）整合国内产官学研建立研发及分工体系，将现有资源作最有效运用。

（二）协助厂商开发新产品，如以主导性新产品或业界科专计画辅助之。

（三）筹组技术合作访问团，向国外设备商争取技转或合作机会。

（四）协助已进入市场之零组件厂商，加强与国外技术合作，以提升其技术能力。

（五）推动国际大厂来台设立维修、制造、训练、研发及运筹中心，以提升在台零组件采购比例。

（六）推动国际大厂在台建立设备组装代工之协力供应体系。

（七）推动半导体设备零件厂商以国家馆方式参与国际专业大展，以利厂商拓展国际市场。

（八）协助民间及现有检验测试机构建立关键零组件及设备认证体系，使有能力开发设备或零组件产品之厂商或使用者

厂商能很方便的在台湾本地找到适合的检验测试机构及能量，不用远赴他国测试，使技术得以生根，进而以此为国际合作之平台，与世界技术交流。

前五项推动作法已将台湾半导体设备产业之自制率从四年前之 3% 提升至去年之 7.5% ，预计未来后续推动方向能将台湾半导体设备产业之自制率提升至 12% 以上，期望各界能共同努力。