眺望2024跨域趨勢／2024半導體春燕歸來 AI、5G、高效能運算需求擴大
【撰文／张维君】
半导体产业在挥别2023年通路库存调整的低迷后，2024年将受惠于终端市场回温，以及AI、5G、高效能运算等应用成长，可望迎来好成绩，估计2024年台湾半导体产值可达4.9兆元。
全球总体经济受到高通膨及俄乌战争的影响，消费备受压抑，使得PC、手机等终端电子产品出货量双双下跌。研调机构Gartner预估，2023年全球半导体市场规模为5,345亿美元，年衰退10.9%；而台湾IC产业产值为新台币4.3兆元，衰退11.2%。随着2023年底通路库存调整进入尾声，终端市场需求回温，加上AI、5G、高效能运算等应用带动，2024年台湾半导体产值预计达新台币4.9兆元，成长14.1%。
IC设计及制造将达双位数成长
2024年半导体产业景气复苏，全球市场规模预估可突破6,000亿美元，其中汽车相关应用将成为未来几年半导体的主要成长动能，尤其车用高效能运算（HPC）成长最快；而在生成式AI带动下，绘图处理器（GPU）晶片市场在2023年成长率亦高达56.7%。
工研院产业科技国际策略发展所分析师钟淑婷表示，2023年台湾IC设计业年产值衰退至新台币1.07兆元，衰退率12.9%，但2024年在通讯电子产品及消费性电子产品需求带动下，预估IC设计业产值可达1.25兆元，年成长16.4%。
在通讯应用仍主导半导体市场营收下，5G晶片将推动通讯技术发展，汽车应用也将为5G晶片带来高需求与成长，包括车联网相关通讯系统、自动驾驶、智慧座舱等创新应用都仰赖5G晶片来实现，尤其是第二波5G Advanced技术创新将带来更多商机，而这些技术也将成为6G发展的基础，各国积极透过结盟来主导6G通讯标准技术。
在IC制造产业的部分，工研院产科国际所分析师黄慧修指出，因先前疫情打乱供需模式，2023年客户调整库存，使得台湾IC制造业产值衰退9.6%，但2024年预期将受惠于AI、高效能运算等应用对于先进制程的需求推升，且终端需求逐渐回稳，预估2024年产值将回到正轨，来到新台币3.02兆元，年成长达14.3%。
尽管2023年市况不佳，但通讯、运算、车用晶片大厂均以最高阶制程晶片在市场竞争。在通讯领域，包括高通、联发科、Apple的旗舰手机处理器已逐渐从4奈米进入3奈米制程，可见智慧型手机晶片大厂均投入最高阶制程技术来争夺高阶智慧型手机的市占。运算类晶片则是已采用4奈米制程生产，如Nvidia H100 GPU。
车用晶片虽然仍以成熟制程为大宗，但特斯拉（Tesla）用于训练自驾车AI模型的Dojo超级电脑晶片已使用台积电7奈米制程，恩智浦最新的S32系列晶片更是选择台积电5奈米制程生产，以达更高效能并减少功耗。
化合物半导体需求日显重要
IC封测产业在2023年同样受到消费性需求放缓影响，台湾IC封测业年产值将达新台币5,830亿元，较去年衰退14.9%。然而，工研院产科国际所分析师张筠苡认为，高速运算需求在电动车、AI PC、高阶手机与生成式人工智慧模型等方面急遽上升，将驱动先进封装市场快速扩展，而CoWoS等2.5D/3D IC异质整合封装技术正适合此类运算需求，包括晶圆大厂台积电与Intel、专业封测代工厂日月光等，皆大举投入资本扩充先进封装产能。与此同时，随着车用IDM大厂将后端制程加速委外给封测代工厂，车用晶片的产能将会带动封测的量能重回成长态势，预估2024年台湾IC封测产值将达到新台币6,368亿元，年成长9.2%。
此外，半导体业深知永续的重要性，也持续迈向绿色制造行动，而封测业者采取多种措施减少范畴一的直接排放，以及范畴二的间接排放：包括Amkor与日月光将制程中需使用的高暖化气体替换为低强度的温室气体，台厂欣铨、矽格、力成等均强化再生能源建置与使用，同时封测厂也透过AI技术建置自动化智慧工厂来提升制程良率、减少不必要的能源消耗。此外，业者还利用碳的有价化概念，将碳排放成本内部化，透过设定全球厂区年度排放上限，并且依照排放吨数收取碳费，实行内部碳定价制度之下，以驱动部门的减碳行动，实践内部绿色转型。
除了矽基半导体外，化合物半导体近年也随着节能与次世代通讯议题而受到市场瞩目。工研院产科国际所资深分析师刘美君指出，碳化矽（SiC）化合物半导体之所以受到车厂供应链的瞩目，主要是SiC可耐800V以上系统电压，且能增加整车电能转换效率，以提升续航力及加快整车充电速度。展望未来电动车以及能源相关应用扩增，可耐1000V以上电压的功率元件需求将逐渐攀升，垂直型GaN元件（GaN-on GaN）将优于SiC元件的高耐压性能而受到业者瞩目。而在Beyond 5G通讯的发展上，毫米波将是下阶段重要的里程碑，可用于高频通讯用射频元件的氮化镓（GaN）化合物半导体重要性也与日俱增，其中GaN-on-SiC预期将主导地面通讯射频GaN元件市场，可应用在5G基地台、卫星通讯、军用雷达等。在6G的演进上，另外为补强高频通讯讯号损失，克服通讯死角，低轨卫星成为热门焦点，预期GaN元件将满足现阶段低轨卫星射频元件的需求，而未来新一代6G用射频元件材料，InP已成为厂商投资重心，值得关注后续发展。
由于化合物半导体的应用扩及国防与能源，各国厂商也都着手在地化的产能扩张，刘美君呼吁台湾化合物半导体产业必须进行上下游供应链合作并建构自有技术，来应对全球地缘政治的挑战。