半導體的世界 指導老師：葛維鈞 博士 學生： 林佳美 張佑宗 王毓偉 李青晏

目錄 何謂半導體 半導體產業現況 半導體未來趨勢與展望 IC 產業結構 IC 趨勢與展望 個案公司介紹：台灣積體電路製造股份有限 公司 2

何謂半導體

半導體是一種導電能力介於導體與非導體間的 材料，再加入適當的雜質後，會改變其電性 形成不同程度的導電狀態。 矽晶體加入硼時，會形成正 (P) 型半導體，產生電洞 矽晶體加入磷或砷時，會形成負 (N) 型半導體，產生電子

積體電路演變 真空管時期 1945, 製造了第一部以真空管為電子元件的自動電腦 電晶體時期 1950, 製造出第一個接面電晶體, 以代替體積龐大的真空管 積體電路時期 1958, 大型積體電路時期 1970, 一片積體電路晶片上容納數千個至數萬個電子元件，稱之為 超大型積體電路

分離式元件 電晶體 電晶體在電路最常用的用途應該是屬於訊號放大這一方面，其次是阻抗匹 配、訊號轉換 …… 等，電晶體在電路中是個很重要的元件，許多精密的組件 主要都是由電晶體製成的 二極體 二極體具有陽極和陰極兩個端子，電流只能往單一方向流動。也就是說，電 流可以從陽極流向陰極，不能從陰極流向陽極 ( 單向性 ) 。這種特性就被稱之為 整流作用

微元件 微處理器 (MPU) 主要的功能在於負責 CPU 的周邊設備以及其他零組件的溝通任務， 擅長處理複雜的邏輯運算，以數位或文字資料為主 微控制器 (MCU) 中央處理器、記憶體、定時 / 計數器、輸入輸出介面都整合在一塊晶 片上的微型電腦

邏輯元件 標準邏輯 IC 標準邏輯 IC 即是有標準化規格且大量生產的邏輯 IC 特殊應用 IC(ASIC) 特殊應用 IC 是依特定用途而設計的特殊規格邏輯 IC ，一般並沒 有標準規格，但依設計方式的不同，又可分為 PLD 、電路元件設 計等

記憶體 動態隨機存取記憶體 (DRAM) DRAM 中的資料會在電力切斷以後很快消失，因此它屬於一種揮發性記憶體 設備 唯讀記憶體 (ROM) 只能讀取資料的記憶體 可抹除可程式化唯讀記憶體 (EPROM) EPROM 只能用強紫外線照射來擦除 快閃記憶體 (FLASH) 一種電子清除式可程式唯讀記憶體的形式，在操作中允許被多次擦寫的記憶 體

類比積體電路 視聽產品用類比 IC 指由電容、電阻、電晶體等組成的類比電路集成在一起用來處理類 比訊號的積體電路

光電元件 發光二極體 (LED) 、雷射二極體 是一種能發光的半導體電子元件。這種電子元件早在 1962 年出現， LED 只能往一個方向導通（通電），叫作正向偏置（正向偏壓），當電 流流過時，電子與電洞在其內重合而發出單色光。具有效率高、壽命 長、不易破損、開關速度高、高可靠性等傳統光源不及的優點 光感應器 是一種能夠將光根據使用方式，轉換成電流或者電壓訊號的光探測 器。常見的傳統太陽能電池就是通過大面積的光電二極體來產生電能

半導體產業現況

2010 台灣半導體產業結構 資料來源：資策會 MIC(2011/03) 13

台灣半導體產業生產基地介紹 資料來源： IEK ， MIC(2011/04) 14

全球半導體晶片製造業 2011 年 7 月份額分佈 Worldwide Capacity by Geographic Region as of Jul-2011 (Installed Monthly Capacity in 200mm-Equiv. Wafers x1000) Source: IC Insights Region Installed Capacity (K w/m) % of Worldwide Total Americas1, % Europe1, % Japan2, % Korea2, % Taiwan2, % China1, % ROW1, % TOTAL13, % 15

2011 全球前 25 大半導體廠商營收統計 資料來源： IC Insights(2012/04) 16

2011 全球半導體供應商業績成長率排行榜 資料來源： IC Insights(2012/04) 17

半導體未來趨勢與展望

顧問機構 (IBS) 的創辦人暨執行長 Handel Jones 預期， 2012 年半導體產業成長率將有 6~7% ，但在 2013 年將因 為美國經濟趨緩，再度走下坡 過去全球 DRAM 產業發展持續的萎靡，再加上三星電子以 其製程及完整產品線優勢，占據了大半 DRAM 市場，使得 美國、日本、台灣的 DRAM 廠商紛紛面臨了經營的困頓 半導體產業所面臨的問題，是許多公司的利潤很低。這些 廠商是以低價產品來換取市場佔有率。而 Jones 也預言， 2012 年將會有 1 至 2 家晶片廠商宣告破產 19

為了與韓國競爭，未來全球 DRAM 廠商可能會出現一波又 一波的整併風潮，而政府方面應該積極出面協調，協助企 業提高整併的可能性 未來業者急需立即進行整合，以獲得技術與產能，提高我 國之市占率及國際競爭力 在業者建廠支出減少、僅有 4 座新晶圓廠動工，加上面臨 全球經濟顯著走緩、晶圓代工供給過剩的拖累之下， 2012 年全球半導體資本支出、設備支出將各轉為衰退 19.5% 、 21.3% ，尤以晶圓廠設備跌幅最高 20

IC 產業結構

IC 介紹 積體電路（ integrated circuit ，簡稱 IC ）就是將電晶體、 二極體、電阻、電容等電子 元件，用微電子的技術將其 做在一片長寬約為半公分以內的晶片上 其特點是：體積小 、功能多、可靠性高、使用方便，因 此，現今所有電子電路，都儘量採用積體電路 22

IC 介紹 電子電路可分成類比電路 （ Analog Circuit ）及數位電路 （ Digital Circuit ） 類比電路所測出的未必是精確值，由於它除了測量本身的 誤差外，還有實際應用時的種種誤差存在，所以在日常生 活中，已經慢慢被類比電路所取代 數位電路是用來執行邏輯運算，它是一種 “ 開關電路 ” ，是 由許多開關裝置所構成 23

IC 產業結構與代表廠商 設計 聯發科 聯詠 晨星 瑞昱 奇景 矽統 威盛 凌陽 光罩 台灣光罩 中華凸版 翔準先進 中華杜邦 台積電光罩部門 製造 台積電 聯華 旺宏 華邦 力晶 茂矽 南亞 封裝 日月光 矽品 超豐 華泰 京元 菱生 立衛 測試 台曜 - 晶圓測試 欣銓 - 晶圓測試 華東 - 記憶體測試 IC 產品 記憶 IC 邏輯 IC 微元件 IC 類比 IC 材料－晶圓、化學料 台灣信越 台灣小松 漢磊 中德 台硝 永光 24

IC 趨勢與展望

2012 年第一季趨勢 (1/4) 2012 年第一季 (2012Q1) 台灣半導體產業 將呈現下滑趨勢，產值為新台幣 3,583 億 元，較 2011 年第四季衰退 3.0% 26

2012 年第一季趨勢 (2/4) IC 設計業 雖然國內大多數業者均已積極搶進智慧型手機 及平板電腦等晶片商機，但所佔比率不高，對 營收成長貢獻仍小 仍是傳統淡季 歐債危機 全球 PC/NB 、消費性電子等市場需求仍然疲弱 預估 2012Q1 產值為新台幣 894 億元，季衰退 5.5% 27

2012 年第一季趨勢 (3/4) IC 製造業 全球經濟情勢短期沒有大幅改善的可能 在庫存去化後訂單將逐漸回升 智慧型手機銷售業績仍佳 28

2012 年第一季趨勢 (4/4) IC 封測業 第一季農曆年長假、工作天數減少 為產業傳統淡季 第一季營運普遍持保守看法 29

展望 2012 全年 (1/3) 工研院 IEK ITIS 估計台灣 IC 產業為新台 幣 1 兆 6,569 億元，較 2011 年成長 6.5% 30 IC 設計業 全球智慧型手機及平板電腦等「低價化」 趨勢，智慧手持裝置出貨將持續快速成長

展望 2012 全年 (2/3) 31 IC 製造業 台灣晶圓代工產業前景相較於 DRAM 產業 仍將來得穩定，展望能見度也較高 智慧型手機、平板電腦、及 Ultrabook 的熱 賣，將帶動晶圓代工產值的增長

展望 2012 全年 (3/3) IC 封測業 歐債問題可望逐步獲得紓解 全球經濟於第一季落底第二季開始回溫 台灣封測廠將獲益於 IDM 委外和高階封測佈 局收割 32

個案公司介紹 台灣積體電路製造股份有限公司 （ Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited, TSMC ）

公司簡介 台積公司成立於 1987 年 2 月 21 日 總部設立於台灣新竹科學工業園區 －全球規模最大的專業積體電路製造服務公司 遍及全球的營運據點服務全世界半導體市場 股票在台灣證券交易所上市，股票代碼為

市場概況 台積公司在全球半導體業製造服務領域，仍以 48.8% 的市場佔 有率持續保持領先地位 2011 年，約有 73% 的營收來自 0.13 微米及其他更先進的製程 2011 年第四季，推出 28 奈米製程，台積公司 59% 的晶圓製造服 務營收來自 65 奈米及其他更先進製程 擁有三座最先進的十二吋晶圓廠 -- 目前提供 0.13 微米、 90 奈米、 65 奈米、 40 奈米、 28 奈米 五座八吋晶圓廠 一座六吋晶圓廠 35

市場分析 2011 年 全球半導體市場的產值 3576 億美元 2011 年 全球半導體市場的產值 3576 億美元 2011 年 積體電路製造業產值約為 298 億美元 2011 年 積體電路製造業產值約為 298 億美元 較 2010 年 成長 2% 較 2010 年 成長 2% 較 2010 年 成長 5.1% 較 2010 年 成長 5.1% 36

市場分析 2010 年專業積體電路製造服務領域市場分佈 37

營運概況 2011 年合併營收為 新台幣 4,270 億 8,000 萬元 2011 年晶圓出貨量為 1,322 萬片八吋約當晶圓 1.79% 11% 38

2011 年半導體供應商業績成長率排行榜 名次公司國家 2010 年 總收入 2011 年 總收入 2011 年業績 成長比例 1IntelU.S.A % 2SamsungSouth Korea % 3TSMCTaiwan % 4TIU.S.A % 5ToshibaJapan % 6RenesasJapan % 7QualcommU.S.A % 8STEurope % 9HynixSouth Korea % 10MicronU.S.A % 單位 : 百萬美元 資料來源 :IC Insights(2012/04) 39

BCG 矩陣 明 星 奈米 問 題 微米 金 牛 微米 奈米 苟 延 0.5 微米 高市占率低市占率 40

未來展望 全球半導體產業營收預計將增加約 2.2% 發展邁向十八吋晶圓的製程技術 提升台積公司市場佔有率，帶動提升台灣 在國際間的競爭力 41

謝謝大家的聆聽 Thanks