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中美科技戰有嫌矽 美國高階制程絕命追殺 台灣矽智財豬羊變色!?

【文/馮震宇 圖片提供/達志影像、Gettyimages】

日前拜登政府為防止中國在科技面超越美國,延續川普總統的對華強硬政策,持續不斷推出各種制裁與禁令。尤其是針對美國仍處於壟斷地位的半導體產業,更採取全面圍堵政策,縱使犧牲美國業者的商業利益亦在所不惜,其中影響最大的,就是10月7日頒佈涵蓋技術、設備及人才等3方面的全面追殺令,等於宣佈中美晶片大戰全面開戰。

在美國商務部這波針對高階製程採行的無差別封殺禁令之下,影響最大且損失最慘烈的,並不是台積電、聯電等晶圓代工廠,反而是股本短小精幹、股價活蹦亂跳的矽智財業者例如:創意、世芯KY、力旺、晶心科、愛普、金麗科、M31等。為什麼呢?

這是因為1顆晶片的誕生,要經過半導體上游矽智財與IC設計的整合,在設計完成後則要透過中游的晶圓代工業者進行IC製造,再進入下游的封裝測試、IC模組、IC通路階段,才能被裝載於終端產品中銷售給消費者。所以,處於最上游的矽智財業者更是晶片研發設計的關鍵。

保護矽智財 專法賦予排他權力

隨著電子產品在功能多元化、產品輕薄等需求下,配合著摩爾定律(Moore's Law),晶片在設計上就越來越小,也越來越困難。為此半導體上游的分工變得日趨重要,而專注於矽智財研發的矽智財公司對IC設計公司在設計IC時提供極大的助力。特別是就中國而言,由於半導體起步較晚,高階製程落後於各國的情況下,若要發展高階晶片或取得產能都依賴外援,而過去與台灣矽智財業者合作就成為繞開美國限制的一個重要管道,也使得台灣矽智財公司在中國的營收都偏高。

而所謂的矽智財(Silicon Intellectual Property, SIP),乃是對積體電路電路佈局(Integrated Circuit, IC)所涵蓋智慧財產權的一個通稱,更是國際間為保護IC而創設的一種新興「智慧財產權」(IP)。

由於矽智財是一種技術高度密集的智慧創作成果,因此世界主要生產製造IC的國家都訂定了專門的法律來加以保護。例如:美國首先在1984年就通過《半導體晶片保護法》(The Semiconductor Chip Protection Act of 1984, SCPA),對IC攸關的矽智財給予獨立於專利及著作權以外的保護。我國也在2002年根據美國SCPA訂定《積體電路電路布局保護法》。

矽智財業者一旦研發完成,並依法進行登記,就可以取得法律所賦予的排他權利,他人若未經許可或授權,就不得擅加利用,否則就會構成侵權。也因此矽智財一般是運用授權的方式提供給需要該功能的IC設計公司進行開發,以作為不同晶片設計中的構建元件。

而IC設計的趨勢是將越來越多的系統功能集成到單晶片(SOC)設計中,且大多數SOC設計都具有1個標準的微處理器和許多標準化的系統功能。在技術複雜度、成本不斷增加、以及提高產品上市速度的需求下,為了節省設計時間與成本,並解決複雜功能的IC設計問題,也迫使IC設計公司尋求矽智財服務,使得運用這些預先設計並通過驗證的矽智財元件就成為晶片設計開發中重要的一環。

也因此矽智財可以理解為IC設計的積木,IC晶片設計工程師在進行IC晶片設計時,若需要加入某項功能,就不需要全部從頭自行設計,即可自該公司已簽約授權的矽智財資料庫中,找尋最合適的矽智財元件加以組合運用,特別是在高度競爭的智能設備(手機和平板電腦)、汽車、電腦與周邊設備等更是如此。隨著半導體銷售額的持續增長,再加上可穿戴技術的不斷進步和物聯網(IoT)的日益普及,更推動矽智財市場的快速增長。

中美科技戰 台灣在大陸坐享漁翁之利

對矽智財公司而言,主要營收模式有3種:

1.授權模式(License):包括前期的簽約授權費用與量產權利金。

2.委託設計(NRE):透過替客戶進行IC委外設計。

3.TurnKey服務:也就是向晶圓代工廠投片量產服務,協助客戶向晶圓代工廠取得技術服務等。

特別是新冠疫情(Covid-19)期間晶圓廠產能緊縮,許多規模較小的IC設計公司必須透過與晶圓廠關係較好的矽智財公司,如台積電轉投資的創意、聯電集團轉投資智原、力晶集團的力旺等,方能間接取得代工產能,挹注矽智財業者的營收表現。

ARM公司就是一個最好的例證。該公司的業務僅聚焦在處理器核心矽智財的開發,自身並不從事晶片生產製造,而只是將其已設計完成的晶片方案授權給客戶,客戶若將其矽智財融入其晶片中,則ARM就會根據客戶銷售晶片售價的百分比向客戶收取權利金。正因為其專注於矽智財開發的商業模式,其授權晶片之出貨量累積已達2,000億顆,近年更開始全力衝刺雲端資料中心與高效能運算、邊緣運算,已推出聚焦雲端和數據中心的Neoverse N1與N2平台,及針對高性能運算的V1平台。

在國內知名矽智財業者——晶心科技則採具有開放性、精簡化以及模組化設計特色的「RISC-V架構」,由於掌握人工智慧(AI)應用的發展發展趨勢,使該公司的矽智財成為AI晶片市場主流應用之一。

也由於矽智財的進入門檻非常高,導致少數的公司掌控絕大多數的市場。例如:行動裝置運用的ARM,在2020年就取得40%以上的市佔率,在手機應用處理器領域市佔率更高達9成以上;排名第2的新思科技和第3益華科技的之市佔率則分別為19.2%與6%。雖然台灣矽智財業者規模不可與這些大廠相比,但是在中美科技大戰開展後,台灣矽智財業者則是大展手腳,透過所提供的各種服務,擴大在中國的市場佔有率。

矽金A 2026年帶動6,000億中下游產業

根據國際知名研調機構顧能(Gartner)就估計,2022年全球半導體市場規模將達到6,760億美元,年成長可達13.6%;而資策會產業情報研究所(MIC)則估計2022年全球半導體市場規模達6,135億美元,成長率10.4%,凸顯全球對半導體的需求大增,也帶動矽智財市場的成長。

根據ResearchAndMarkets.com所做的研究報告指出,全球矽智財(SIP)市場在2020年之規模僅為52億美元,2022年估計達60億美元,到2026年規模將達到75億美元。雖然SIP整體的市場規模僅為數十億美元,但卻對中下游高達6,000多億美元產業造成直接的影響。不過這些充滿榮景的預測,在美國一步步縮緊中國取得高階製程與高階晶片的政策下,將面臨極大的挑戰。而拜登政府所採行的各項政策與所推動的法律,都與矽智財攸關,也將實質限制矽智財市場的成長。

在美國採取這一連串的措施後,台灣矽智財業者還表示對台廠並無影響,甚至還可以獲得轉單的商機,使得矽智財業者的股價在台股大跌之際仍能持續走揚。

但是在國慶長假的第一天,美國商務部在10月7日(台灣10月8日)卻出乎各方意料宣佈全面性無差別封殺禁令,不但將限制範圍從原本邏輯晶片高階製程的7奈米擴大到14/16奈米以下,還將18奈米以下DRAM與128層以上的NAND Flash晶片、相關技術、設備以及人才通通納入禁止名單,除要求半導體業者要盡KYC(Know Your Client)的義務,還將31家中國公司列入未核實名單,非經美國商務部核准不得銷售給這些公司。此舉不但打亂了中國在AI與超級電腦方面的發展,美國更希望透過技術、設備、人才3管齊下的方式,一舉消滅中國的高階半導體的有生力量。

也因為此次的限制超出預期,不但導致全球半導體業者市值暴跌,更因為封掉了中國業者迂迴至台積電下單的灰色後門,這也使得原本還可透過合作開案、提供IP服務等方式和中國業者合作的台灣矽智財業者突然商機頓失,由於中國是矽智財業者的重要市場,這項禁令一出,就使得矽智財股價在長假後幾乎全面跳水。

關鍵10年 全球分裂2個半球技術貿易

隨著美國一再出手對中國的半導體下重手,美國全面性針對中國高階半導體領域進行封鎖。據市調機構TrendForce表示,本次禁令由於限制範圍廣泛,未來針對美系廠商,包含應用於資料中心、AI、超級電腦等高速運算(HPC)領域的CPU、GPU、AI Accelerator等,皆需要經過美國商務部審核後方可出口至中國。

受此禁令影響,各國晶圓代工廠都將無法再為任何中系IC設計公司製造任何該禁令所禁止晶片。由於該禁令涵蓋之晶片多半委由台積電以5nm或7nm進行製造,因此不論是AMD、NVIDIA、Intel等美國業者無法再將該等高階晶片出口至國,中國業者也無法透過國內的矽智財業者進行開案、量產投片。因此,該禁令宣佈後就造成全球半導體業者幾乎全倒,台積電也因此跌破400元,過去靠接中國訂單的矽智財業者更連續多日大跌,甚至在10月14日台股跟隨美股大漲317點之際,矽智財業者的股價仍持續破底。

特別是以中國為主要市場,且又著重在高階製程或AI、HPC等晶片的業者,就不可避免的面臨業績的大幅衰退。相反的,對一些提供成熟製程或非AI、HPC等晶片的業者而言,則衝擊有限,反而可能在中國進軍高階製程無望,被迫將資源投注到成熟製程產品的窗口迎來一些商機,但這也要看中國是否有可能複製太陽能、面板、通訊產品的成功經驗而定。

由於拜登政府為避免中國彎道超車,並全面掌控關乎企業與國家存亡的晶片,進而重振美國半導體產業地位,正透過上述措施逐步將半導體武器化,並以全面圍堵中國高階半導體為目標。這可從美國所發佈的國家安全報告將中國視為最迫切的戰略挑戰看出一些端倪。

在美國步步進逼之下,習近平在召開中國共產黨第20次全國代表大會的工作報告中也明確揭示,「要以國家戰略需求為導向,集聚力量進行原創性引領性科技攻關,堅決打贏關鍵核心技術攻堅戰,加快實施一批具有戰略性全局性前瞻性的國家重大科技項目。」很明顯的中國就是要集中資源克服晶片卡脖子的問題,凸顯出未來中美兩強在這場晶片大戰中的態度與作為。

由於中國是全球最大的晶片市場,而美國則是全球最大的晶片技術、設備與人才來源國,也因此在未來「具有關鍵意義的10年」中,逐漸分裂為2個半球的全球技術貿易(特別是晶片)必然會面臨極大的挑戰。為了持續成為全球半導體的核心,業者勢必要針對不同的2個半球發展出可適用的技術與設備。

而在上下游高度整合的台灣半導體產業中,位居上游的矽智財業者可能就是中美大國晶片博奕的金絲雀,其榮枯不但影響廣大投資人,更可能影響台灣整體半導體產業的發展,特別在美國全力圍堵中國高階製程與晶片的情況下,專攻高階製程或AI、HPC晶片的矽智財業者勢必無法倖免於中美兩國晶片大戰之戰火,為了持續成長也應開始思考發展去美化的技術。(本文作者為政治大學法學院暨商學院合聘教授)

【完整內容請見《能力雜誌》2022年11月號,非經同意不得轉載、刊登】

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