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作者:陳靖函/工研院

5G通訊技術興起實現物聯網(IoT)以及人工智慧(AI)的夢想。根據IDC最新「全球半導體技術和供應鏈情報」研究指出，2022年全球半導體營收預計將達到6,610億美元，繼2021年營收達到5,820億美元的強勁業績後，年成長率為13.7%。我們可預見5G技術將帶動遠端科技、智慧家庭、智慧製造、智慧醫療、汽車電子等需求持續提升，這些廣大的應用將使用大量的運算處理晶片、通訊用晶片、電源管理晶片、影像處理晶片等，使晶片製造業者，如台積電、聯電、世界先進等大廠訂單應接不暇，2021年炙手可熱的車用電子晶片更出現訂單供不應求、下訂單還需要排隊的情況，對於上游矽晶圓製造業者，如環球晶、合晶、台勝科等，也受到此波熱潮影響而受惠，因矽晶圓一直是半導體產業不可或缺的重要材料。

一、矽晶圓的產業鏈與應用概況

透過矽晶圓製程來生成粗矽，或稱不純矽(純度98%，冶金級)：SiO2+C=Si+CO2。再以鹽酸氯化並經蒸餾後，製成了11N的高純度多晶矽，再以柴可拉斯基法將多晶矽熔解，於溶液內摻入一小粒的矽晶體晶種，然後將其慢慢拉出，形成圓柱狀的單晶矽晶棒，因為矽晶棒是由一顆小晶粒於融熔態時的矽原料中逐步生成的，故稱之為「長晶」。而矽晶棒的直徑，即是矽晶圓的直徑。而晶圓在經過切片、邊緣研磨、拋光後即成為眾所週知的矽晶圓。目前主流晶圓的直徑為6吋、8吋、12吋矽晶圓，而當今許多用於物聯網和5G的元件或晶片，以及部分類比晶片、MEMS晶片、射頻晶片和感測元件等，皆是採用8吋晶圓來生產技術較為成熟之製程。12吋晶圓則是應用於最先進製程來生產最先端的CPU、GPU等晶片，但無論8吋或是12吋晶圓，皆是電子產品的重要關鍵原料。

二、小晶片技術的需求與發展

Chiplet-小晶片技術被視為延緩半導體摩爾定律的方法之一。因摩爾定律趨向2奈米、甚至1奈米邁進，恐已達物理極限，Chiplet技術將成為後摩爾定律時期的新機。所謂Chiplet技術是將原本單一晶片的處理器劃分成多個小晶片，如：存儲、計算、信號處理、I/O等功能晶片，最終再將它們連接成一個的晶片網絡。換句話說，未來可能將來自於不同製程、不同材料的個別晶片，一同置於Interposer基板之上，Interposer基板又稱為中介層基板；簡單來說，就是利用一個較大的矽片，再將各功能的小晶片安置於其上，並讓晶片間可以互相溝通的技術。

三、全球矽晶圓材料市場分析

全球生產矽晶圓之主要供應商，包括日本的信越化學和SUMCO、德國的Siltronic，韓國的SK Siltron以及臺灣的環球晶圓、台勝科、合晶、嘉晶；其中，日商信越化學和SUMCO產量合計全球市占率近五成。

四、國際大廠發展概況

矽晶圓製造廠商，主要為日商、韓商與臺商，如：信越化學(日商)、SUMCO(日商)、環球晶圓(臺商)、台勝科(臺商)、嘉晶電子(臺商)、合晶科技(臺商)、SK Siltron(韓商)、Siltronic(德商)等晶圓廠。2020年開始，因5G技術逐步成熟，帶動網通設備、HPC等應用之高階CPU、GPU晶片的需求持續攀升，又AIoT、HPC、車用電子應用需求持續增加，加上半導體產業對記憶體(3D-NAND)需求亦有增無減，種種因素加總起來，對各大矽晶圓製造廠皆是利多。

五、結論

臺商於全球矽晶圓產值排名第二名，除了可以滿足下游IC製造的需求之外，亦可銷售給世界其他國際大廠，使臺商在全球矽晶圓製造的地位顯得愈來愈重要，近年來陸商也開始加入研發矽晶圓製造的行列，預估未來將逐漸提高於矽晶圓製造市場之比重。