工研院橫跨兩週之「眺望2024產業發展趨勢研討會」今（10/30）邁入第五天，下午登場的是「半導體」專場，聚焦探討並展望半導體產業未來的發展趨勢，期透過創新、推進、永續、啟航等四大主軸帶來市場與未來的深度啟發。
本眺望系列由工研院產科國際所資深研究團隊及產業界專家提出精闢分析，齊聚探討分享「製造業景氣展望與前瞻應用」、「全球產業趨勢展望」等最新總體經濟及全球趨勢，「淨零能源」、「石化低碳策略」、「永續與綠色化學」、「數位永續」等淨零永續議題，並展開「半導體」、「通訊」、「零組件與顯示器」、「先進電子材料」、「AI驅動下的全構面趨勢」、「機械」、「智慧車輛」、「生醫」與「健康照護」等領域主題。
IEKView：臺灣以先進製程技術引領AI人工智慧、5G及高效能運算領域發展，推動臺灣半導體產業在2024年邁向新高峰
工研院產科國際所研究經理范哲豪擔任引言人，針對2024年半導體產業展望進行深入剖析。他指出，全球總體經濟受到高通膨影響、俄烏戰爭等總體因素影響，削弱終端電子產品市場消費動力。
Gartner最新數據顯示，2023年全球PC出貨量總計2.5億台，相較2022年下滑9.1%。IDC最新預測報告表示，2023年全球智慧型手機出貨量預估將年減4.7%至11.5億支，主要原因為經濟前景疲軟，且持續性的通膨，抑制消費端需求、延長換機週期。但隨著時間接近2024年，庫存問題逐漸改善，預期2024年手機市場將逐漸復甦為正成長。
在終端電子產品市場低靡之際，根據Gartner最新預估2023年全球半導體市場規模為5,345億美元，年衰退10.9%。然而，我國半導體產業位居全球第二名的地位，為全球市場供應最先進的半導體晶片，現今3奈米晶片已量產，並已成功應用於高階手機產品中，2奈米製程技術研發進展順利，將如期於2025年量產。
臺灣IC設計業因AI技術在各個行業中的應用需求不斷增加，將帶動對高性能及低功耗的晶片需求；IC製造業仍以最先進製程投入高階產品應用，將持續為未來貢獻營收；IC封測業則受惠於生成式AI的崛起帶來全新的機遇；化合物半導體的市場成長空間大，其重要性亦隨著節能與次世代通訊的議題發酵而逐漸受到矚目。預估2023年臺灣IC產業產值為新臺幣4.3兆元，較2022年衰退11.2%。
展望臺灣半導體產業在2024年隨著庫存調整進入尾聲、終端消費市場需求回溫，加上在AI、高效能運算等應用需求持續推升之下，臺灣IC設計、IC製造與IC封測產業皆有望擺脫市況不佳的情勢，逐步恢復正成長態勢，展望2024年臺灣IC產業產值將達新臺幣4.9兆元，較2023年成長14.1%。
圖一、臺灣IC產業產值年成長趨勢
資料來源：工研院產科國際所 (2023/10)
IEKView：終端需求回升，臺灣IC設計業2024年可望迎來雙位數成長
工研院產科國際所分析師鍾淑婷以「科技先導．創新卓越-半導體設計引領新浪潮」為題，進行專題演講。
鍾淑婷指出，2023上半年，臺灣IC設計業面臨市場低迷的局面，主要原因包括全球經濟衰退、供應鏈失衡以及包含手機及PC等消費性電子需求疲軟等。這些因素對半導體產業帶來顯著的影響，導致直接面對市場衝擊的IC設計業者面臨龐大壓力，預估2023年臺灣IC設計業年產值將衰退至新臺幣1.07兆元，年衰退率12.9%。
然而，展望2024年IC設計業，包含AI、車用和物聯網等新興應用領域，將成為IC設計業的主要成長動能。AI技術在各個行業中的應用需求不斷增長，包括生成式AI、自動駕駛及智慧座艙、智慧家庭、醫療保健、工業自動化等領域，這些都將帶動對高性能及低功耗的晶片需求，針對各特定應用的ASIC需求也將大增。工研院預期臺灣IC設計業在2024年將迎來16.4%的年度成長，推升年產值達到新臺幣1.25兆元的新高記錄。
另一方面，5G晶片推動了通訊技術的飛躍發展，為新興應用領域創造無限可能性，全球5G商用發展也正式進入5G-Advanced的後5G時代，將持續拓展新的垂直應用產業及更多商業變現的機會，可預期5G晶片將在智慧城市、IoT、自動駕駛和衛星通訊等應用場域持續成長，為半導體產業帶來更多的機會和推動相關技術研發，這些技術將衍伸成為未來6G網路發展的基石，也是臺灣IC設計業者可以積極投入耕耘的市場。
圖二、臺灣IC設計業年產值成長趨勢
資料來源：工研院產科國際所 (2023/10)
IEKView：臺灣IC製造業技術領先，引領2024年邁向另一波高峰
工研院產科國際所分析師黃慧修則以「先進製程．奈米推進-半導體製造技術進化驅動」為主題進行分享。
黃慧修指出，2023年整體終端電子產品市場年成長不如預期，特別在通訊、運算、儲存及消費性半導體領域皆呈現雙位數的年度下滑，這一現象部分歸因於先前疫情打亂原有供需模式，並促使客戶進行庫存調整，同時面臨全球經濟環境的不穩定，使得市場需求減弱。工研院預估2023年臺灣IC製造產業產值為新臺幣2.64兆元，較2022年衰退9.6%。
然而，儘管2023年的市況不佳，但可以看到，許多大廠仍積極投入高階電子產品，特別是在智慧型手機、個人電腦、伺服器運算等領域。這些企業正在紛紛採用先進製程技術，包括5奈米、4奈米，甚至最新的3奈米製程晶片已成功應用於高階手機產品中，這些先進製程晶片未來將持續為 2024 年的營收貢獻，為產業帶來新的成長動能。展望2024年，工研院預估臺灣IC製造產業產值將達新臺幣3.02兆元，較2023年成長14.3%。
值得注意的是，臺灣IC製造產業的年產值在2021年已正式突破2兆元的里程碑，這不僅彰顯出臺灣在IC製造技術方面的卓越領先地位，也因技術領先全球的優勢下，持續帶動臺灣IC製造業在2024年達另一波高峰，突破3兆元新高點，進一步推動臺灣IC製造產業的發展。
儘管2023年的市場環境充滿挑戰，但臺灣半導體製造業界持續以技術創新和全球策略的推動，為未來的成長奠定了強韌的基礎，以助於推動臺灣半導體製造產業的發展，並為未來創建更為繁榮的前景。
圖三、臺灣IC製造產業產值年成長趨勢
資料來源：工研院產科國際所 (2023/10)
IEKView：生成式AI應用爆發加速先進封裝布局，永續意識促進封測業者邁向淨零
工研院產科國際所分析師張筠苡以「封裝引領．綠色並進-半導體封測永續經營之道」為主題進行分享。
張筠苡分析，在全球政經情勢動盪下，央行不斷升息以抑制通貨膨脹，使得2023年整體消費性需求持續低迷，手機、PC等電子產品庫存仍處於調整階段，連帶影響臺灣IC封測業產值呈現下滑趨勢。預估2023年臺灣IC封測業產值為新臺幣5,830億元，較2022年衰退14.9%。
儘管如此，生成式AI的崛起卻為封測業帶來全新的機遇。ChatGPT所需的高速運算要求使得先進封裝 CoWoS 產能供給緊俏，這不僅驅使委外封測代工大廠欲發展異質整合高效能封裝技術，更擴展先進製程業者對先進封裝技術的布局，透過2.5D/3DIC堆疊整合的應用，使不同邏輯晶片能夠更緊密地整合。而在異質整合技術到位與AI應用需求熱絡的情景下，展望2024年臺灣IC封測產值將達到新臺幣6,368億元，較2023年成長9.2%。
與此同時，在淨零排放成為全球共識下，科技業者對供應鏈設定了積極的淨零目標，身為科技產品源頭的半導體廠商，即將面臨更大的減碳壓力，許多業者已跟進溫室氣體排放與再生能源的承諾，封測廠亦努力降低生產過程中範疇1與範疇2之溫室氣體排放，並透過人工智慧等科技應用於製程與系統優化，實現自動化智慧工廠，以提升製程良率、減少不必要的能源消耗。
隨著摩爾定律逐漸走向物理極限，先進封裝將成為晶片整體效能的決勝關鍵。臺灣IC封測業在未來面臨重要的發展機會，業界致力於技術升級，發展更高效能的封裝技術並擴充封測產能，以滿足市場需求。同時，環境永續意識的興起也要求業者積極參與減碳行動，透過再生能源建置和減少製程碳排放，實現淨零排放目標。
圖四、臺灣IC封測業產值年成長趨勢
資料來源：工研院產科國際所 (2023/10)
IEKView： 節能與次世代通訊應用百花齊放，化合物半導體影響力擴大化
工研院產科國際所分析劉美君以「跨足未來．啟航全球-化合物半導體產業的策略航向」為主題進行分享。
劉美君指出，2023年為化合物半導體持續邁入成長的一年，不論是在技術或是市場的發展，都呈現影響力擴大化的趨勢。最主要的發展關鍵來自「節能」與「次世代通訊」的需求所驅動的新應用擴張。
在節能應用的發展上，電動車（EV）市場成為關注的焦點，驅動力來自各國對於碳排量的法令規範，其市場的擴增除了一般民生用乘用車外，也包含物流業所需的商用需求，這不僅帶動整車市場發展，連帶也帶動充電相關裝置的增加。因此，如何能增加整車電能轉換效率以增加續航力、以及加快整車充電速度的碳化矽（SiC）功率元件，成為2023年相關半導體業者持續投入研發與產能擴張的重要標的。
而在次世代通訊系統的發展上，則是著重在Beyond 5G (B5G)通訊環境的整備。除了地面通訊之外，衛星通訊的以低軌衛星發展為重點。氮化鎵（GaN）化合物半導體目前是高頻通訊用射頻元件（GaN RF 射頻）為主力應用，如 Wi-Fi、GPS 定位、衛星通訊甚至是軍用雷達。其中GaN-on-SiC預期仍將主導未來射頻GaN元件市場，除軍事用途之外，也將逐漸擴大在通訊設備基礎建設的影響力，預估這些新興應用也將隨著應用通訊裝置種類增加，進而推升市場需求量。
當演進至6G 的Sub-THz的頻段，新興化合物半導體材料，特別是InP具有最高的電子遷移率和飽和速度，可實現非常高的頻率，其發展十分受到矚目未來如何透過製程來降低生產成本，將是廠商在研發上的重心。
化合物半導體市場規模對比矽基半導體雖仍有成長空間，但其重要性隨著節能與次世代通訊的議題發酵而逐漸受到矚目，各國廠商在2023後的發展目標都將致力於高可靠度、低成本的製程技術，同時為了國安考量，更著手在地化的產能擴張，而臺灣半導體廠商亦嘗試在此波浪潮中建構自有技術以強化競爭力，未來全球化合物半導體競爭版圖將逐漸進入百家爭鳴的戰國時代，成為眾所矚目的焦點。
圖五、IGBT與SiC在xEV市場的需求預估
資料來源：富士經濟 (2023/09)
