中美科技戰─半導體供應鏈篇
2021.05.14
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壹、新聞重點
美國拜登（Joe Biden）總統在2021年4月12日，與19家半導體企業執行長進行視訊會議，商討如何紓解全球晶片短缺問題。拜登總統在會中特別強調，中國正積極發展半導體供應鏈，美國也將擴大半導體投資，以恢復其世界領導者之地位。
依據美國《2021財政年度國防授權法案》（NDAA FY21）中包裹通過的《協助美國半導體生產法》（Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors for America Act, CHIPS for America Act），美國將對半導體之研發和製造投入500億美元，並另外投資500億美元，在商務部設新部門，負責監控美國國內產業之生產能力與資金投資，支持關鍵產品之製造。
此外，4月下旬，美國參眾兩院部分議員也提出《無盡邊界法案》（Endless Frontier Act），認為中國將成為先進科技之領導者，美國應該動用更多的資源和資金（約1,000億美元），阻止北京在核心科技領域領先。具體做法包括：減少對中國供應鏈的依賴、加強美國半導體實力、在科研領域增加研究經費等。
綜上，針對半導體產業，美國不但通過其史上極為罕見的產業政策法案，且全力阻止中國主導全球先進科技及半導體產業發展，已成為美國超黨派共識。[1]
貳、安全意涵
一、美中半導體業各有優劣而中國差距甚遠
半導體是集西方高科技、高資本且必須團隊合作的產業，其供應鏈主要分為：研發、核心智財、設計、設備、材料、製造等階段。當前全球半導體供應鏈主要基於比較利益，並耗費三十年才完成地緣專業分工，任一國家或企業想改變現狀或建立自給自足體系，顯非易事。例如：晶圓製造工序多達300道以上，台積電全球第一的地位，是依靠每一步驟達到世界頂尖，且不斷提高良率和精進製程才達成。此過程中還需要日本的先進材料、南韓的記憶體、荷蘭的極紫外光刻機，及美國的設計軟體和技術等，可說集各國科技精華之大成。
依據美國半導體協會之最新報告，[2]美國在設計、核心智財、邏輯晶片、設備上佔有很大優勢，而在記憶體、材料、晶圓製造、組裝／封測上較弱，必須依賴中國以外的東亞國家。相對地，中國在勞力密集但資本較不密集的原料、組裝／封測、晶圓製造上有些許優勢，但不足以和南韓、日本及台灣等其他東亞國家相匹敵。為此，中國以外的東亞各國在美中科技戰過程之關鍵角色可見一斑（圖1）。
再者，美國半導體產業之脆弱性，在於全球供應鏈有約50個關鍵節點，任何單一節點若因天災或地緣政治動盪等因素停擺，就會造成美國晶片供應斷鏈。[3]另一方面，中國雖有主導世界半導體之龐大野心，但是其短板確實太多且太短。例如：中國半導體製程僅在晶圓製造之28-45奈米部分及大於45奈米部分有稍多的全球市佔率，不但遠遠落後臺灣，其中可能還包含在陸台廠之佔比（圖2）。若缺乏其他東亞國家之協助，或是無法開發出新材料或新技術，中國半導體產業之規模和產能恐將非常有限。
二、臺灣半導體產業有助於國家安全和區域安全
臺灣因生產全球92％的10奈米以下高階晶片，已成為美中科技戰兵家必爭之地。鑑於晶片短缺造成美國、日本和德國汽車產業停工，各國紛紛邀請台積電前往設廠。然而，臺灣半導體產業具有產業聚落緊密、人才技術匯集、設廠成本低廉等獨特優勢，台積電到外國設廠不見得能加以取代或超越。[4]此外，正如臺灣自1960年代以來吸引外資確保安全之經濟戰略，臺灣必須不斷提升自身半導體產業之競爭力，才能讓中國在武統時有所顧忌，並避免被中國併吞。[5]亦即，工廠設備等硬體若因戰火損壞尚容易恢復，技術熟練之人才若死亡慘重，現狀之恢復可能遙遙無期。因此，除了臺灣政府鼓勵台積電將最先進製程留在台灣之外，臺灣其他的半導體大廠，如世界封測第一的日月光、5G晶片製程已超越高通的聯發科等，也都不斷精益求精，追求更長久的競爭優勢。這些都使臺灣如同高階晶片般，成為全球5G、AI、數位經濟、未來軍事科技等之發展關鍵。這也是中國雖然不斷派軍機騷擾臺灣邊境，但是習近平卻在2021年3月提出「以通促融」「以惠促融」「以情促融」，要求對台單位探索海峽兩岸融合發展新路的主要原因之一。
參、趨勢研判
一、全球經濟短期內只能更依賴臺灣半導體產能
由於美日歐等地設廠成本過高且曠日廢時，[6]未來當地新廠可能只滿足地主國在國防及航太產業等高科技領域之基本需求。正如臺灣在疫情初期組成口罩國家隊，如何保有最基本產能且在必要時可快速擴大產線，才是美國半導體政策之主要方向，而非全面自給自足。當前全球晶片短缺問題最快的解決方案，是提高台廠現有的晶片產能。[7]因此，短期內全球經濟對臺灣半導體之依賴只會更加深化，台積電則可能成為拜登政府每一個重要供應鏈模組的當然成員。對台積電而言，到美國、日本或歐盟設廠，可補強其在研發、設計、設備、材料等其他階段的弱點，並與各領域之世界頂尖人才交流，有助於提升其競爭力，並有機會發展成全球規模的大企業。
二、中國將加速發展新技術和第三代半導體
如前已述，中國半導體產業僅在原料、晶圓製造和封測上有較高的市佔率。若要建立完全自給自足的供應鏈，不但需要很長的時間，可能也要花費超過1.2兆美元的前期投資和每年1,250億美元的營運成本。[8]換言之，半導體戰爭所花費的時間和金錢，可能遠遠超過北京政府之想像。因此，面對美國加強管制半導體技術和產品流往中國，北京除了加緊從臺灣和其他東亞國家挖走技術與人才、到處搶購晶片和二手設備之外，也積極發展新的半導體技術和第三代半導體。例如：目前晶片講求「細微化」，在一枚更小尺寸的晶片上搭載更多電路和功能。但是中國聯想集團在2020年10月推出的世界首款可折疊螢幕個人電腦，其CPU是運用英特爾3D列印技術將數枚晶片堆疊而成，開晶片「立體化」之先河。[9]同時，中國也積極投資第三代半導體，視為彎道超車歐美先進國家的大好機會。特別是中國「新基建」的5G建設、特高壓、高速鐵路、新能源充電樁等項目，可能為中國第三代半導體產業提供龐大的市場需求及發展機會，等於是以國家建設來培育第三代半導體產業，值得繼續觀察。
圖1. 全球四大區域半導體產值的市佔比（2019 年，單位：％）
資料來源：“Strengthening The Global Semiconductor Supply Chain In An Uncertain Era“, Semiconductor Industry Association, p.5, https://www.semiconductors.org/strengthening-the-global-semiconductor-supply-chain-in-an-uncertain-era/.
圖2. 全球六大區域晶圓產能之佔比（2019年，單位：％）
資料來源：“Strengthening The Global Semiconductor Supply Chain In An Uncertain Era”, Semiconductor Industry Association, p.35, https://www.semiconductors.org/strengthening-the-global-semiconductor-supply-chain-in-an-uncertain-era/.
[1] 〈中國欲主導半導體供應鏈 拜登籲美國投資不能等〉，《中央社》，2021年4月22日，https://www.cna.com.tw/news/firstnews/202104130009.aspx；“Biden meets with CEOs to push $50B semiconductor plan,” Inside Defense, April 12, 2021, https://insidedefense.com/insider/biden-meets-ceos-push-50b-semiconductor-plan;〈美參院委員會通過《2021年戰略競爭法案》，美國將從哪幾個方面「抗衡中國」?〉，《BBC News中文》，轉引自《天下雜誌》，2021年4月23日，https://www.cw.com.tw/article/5114511；”H.R.6395 - National Defense Authorization Act for Fiscal Year 2021,” Congress.Gov, https://www.congress.gov/bill/116th-congress/house-bill/6395。
[2] “Strengthening The Global Semiconductor Supply Chain In An Uncertain Era“, Semiconductor Industry Association, https://www.semiconductors.org/strengthening-the-global-semiconductor-supply-chain-in-an-uncertain-era/.
[3] 同前註，p.5。
[4] 參見張忠謀，〈珍惜台灣半導體晶圓製造的優勢─對台灣政府、社會、以及台積電的呼籲〉，經濟日報主辦「2021大師智庫論壇」之專題演講，2021年4月22日。
[5] 可參見〈劉德音：世界各國都需要台灣科技業 大家不會讓台灣發生戰爭〉，《自由時報》，2021年5月3日，https://ec.ltn.com.tw/article/breakingnews/3519071。
[6] 晶圓製造新廠之建置成本，包括：土地、建築、設備等，高達50億-200億美元。
[7] 例如：台積電於2021年4月22日宣布，將投入28.87億美元（約794億元新台幣）擴充南京廠28奈米產能。此舉引發中國專家強烈反對，認為將扼殺中國國內晶片產業之發展。
[8] 註2，p5.
[9] 〈英特爾要靠3D技術逆襲半導體細微化〉，《日經中文網》，2020年12月17日，https://zh.cn.nikkei.com/industry/itelectric-appliance/43097-2020-12-17-05-00-00.html。