產業焦點 Focus
展望物聯網 臺灣IC產業力拚第三金
撰文／李幸宜 圖片來源／路透社
物聯網前景看好，但仍處於萌芽階段。臺灣半導體產業挾帶兩兆雙金的亮麗成績，如何把握物聯網帶動的IC應用新機會，齊力拚搏第三金，將是不容忽視的課題。
包括IC設計業、製造業、封裝業、測試業在內，臺灣IC產業總產值已突破新臺幣2兆，2014年成長率達16.7%。尤其2011年以來，臺灣IC產業總產值成長41%，IC設計業與IC製造業雙雙以49%的高成長率，帶動總產值持續攀高。
展望2015年，手機市場成長趨緩，導致全球半導體景氣趨於保守，預估今年成長率為9.3%，各方焦點因而轉向方興未艾的物聯網。工研院產業經濟與趨勢研究中心（IEK）產業分析師林宏宇表示，現在的物聯網正是群雄割據的春秋戰國時代，尚未出現特定贏家，各種組合方案前仆後繼地搶進市場，只要結合運算、感測和通訊這3大技術，提供獲取資料、資訊分析、形成服務及滿足特定族群等功能，所有物體都有朝向物聯網發展的潛能。
物聯網裝置要聚焦在垂直市場，針對特定應用及族群量身打造，且由於各個垂直市場的領域知識（Domain Know-how）不同，跨領域相當困難；再加上現正處於標準未定或各大廠角力的階段，所以業者必須要能設計硬體及整套系統，產業鏈完整的臺灣半導體在此顯然深具優勢。
交通與健康應用 M2M進化
林宏宇指出，由臺灣的政策來看，交通運輸和大健康將是臺灣發展物聯網的重要領域，重點是由核心往外擴張，像是目前穿戴式裝置大行其道，但各家廠商著眼的是更大、更久遠的商機，例如：從穿戴式裝置擴展到健康醫療的應用。（編按：大健康是指全面化的健康，除了狹義的身體健康外，還包含心理及環境相關層面；其內涵除了健康生活外，也包括健康消費等等。）
以各國乘用車新車排放管制標準為例，從歐盟、美國、日本，到大陸與印度，長期目標皆是節能減碳，這給車廠帶來很大的壓力，必須走向電子化和輕量化，盡可能取代掉原先耗能的零部件。
車電政策法規也是另一項驅動力，由於車輛直接關聯到人身安全，各國均透過立法逐年增加安全配備。以美國為例，2014年要有倒車影像、2016要有前方預防、2018年要有緊急剎車制動；歐盟要求2016年要有盲點偵測和防鎖死煞車，日本則要求2016年要有酒駕與疲勞警示。這些法規的推動，都是未來的大好商機。
而在大健康方面，世界先進國家都面臨高齡少子化的挑戰，健康照護消費的驅動力強，像是美國的健康照護支出就占GDP的18%。除了專業醫療設備與器材，出院後可進行居家照護的工具也深具潛力。
此外，臺灣廠商深耕且發展已久的M2M（Machine to Machine）也值得關注。M2M是指機器設備之間的資料傳輸，在底層透過簡單的通訊機制即可互聯，無需上雲端，就能達到機器與環境的遠端監測和控制目的。它雖可視為物聯網運作的手段之一，但物聯網其實涵蓋更多有意義的垂直和橫向連結，以底層結合通訊層和雲端，透過運算與儲存，形成應用與服務，再以反饋的數據進行巨量資料與使用者分析。
未來熱門的車對車（Vehicle to Vehicle; V2V）通訊等智慧交通運輸應用，也可視為典型的M2M，美國正逐步立法推動將車載專用短距無線通訊（Dedicated Short Range Communications; DSRC 5.8GHz～5.9GHz ）列為車輛標準配備。先進駕駛輔助系統（Advanced Driver Assistance Systems; ADAS）的應用也逐漸興起，而具有開放性特色的Android因作業系統可靠度和即時性的疑慮，影響車商採納為前裝配備的意願。ARM則發表物聯網裝置平臺服務mbed，包含免費作業系統和伺服器軟體，可免除廠商的開發心力，因而深具吸引力。
化大夢為營收 新興公司成長率高
對半導體產業而言，物聯網的商機不只是空中樓閣，而是實際可期的營收，Skyworks公司就是最佳實例，它在2014年的市占率雖居於第24名，但成長率卻高居第1名。Skyworks擴大整合解決方案，進入汽車、醫療和工業市場，受惠於物聯網關鍵元件的強勁需求，成長率達31.9%，以超過10%以上的差距領先位居第2名的聯發科。
以色列公司Mobileye更證明了物聯網不只是一個大夢，而是一蹴可幾的現實，它的核心技術是處理效能，以影像方式加密擷取車用攝影機資料上傳至雲端，進行大數據分析。為了兼顧不同來源的資料，涵蓋影像和雷達／光達系統的多樣感測融合技術愈來愈重要。
2015年3月，GUC（Global Unichip Corporation）達成尖端晶片設計，在先進28mm CMOS製程的晶粒上整合三頻類比前端（AFE）矽智財與高速無線傳輸（WiGig），協助終端客戶縮短整體開發時程達1年之多。
由上述實例可以發現，想要擴大物聯網生態系，就必須符合幾項條件，包括低成本、高性能、低耗電、容易設計。事實上，在物聯網各個領域都有很多創意商機，但自行開發硬體成為一道高門檻，如何讓開發更容易、成本更低，就變得很重要。林宏宇建議，臺灣廠商可以朝向軟體開發工具發展，例如協助開發者加速研發感測器融合應用，初期目標則以建立平臺黏著性為先，中長期營收則來自後續維護支援。
製程亦是讓物聯網基礎架構更普及、應用更廣泛、成本降低的關鍵。連帶地，封測地位也將隨之提升，奈米機電（NEMS）系統級封裝（System in Package; SiP）大有可為，像是車用雷達收發器相關的毫米波元件mmWave IC的封測亦朝微小化發展。
另一方面，IEEE將調整標準專利政策，避免特定廠商以專利授權金賺取暴利，以及多項專利持有者索取多筆權利金的堆疊狀況，可說是臺灣廠商的利多消息。這個政策獲得Apple、Intel、Microsoft、Cisco、HP、Dell、Broadcom等一線大廠的支持，起因在於過去高通等大廠以智慧型手機批發價為基準，向廠商收取一定比例的晶片專利權利金費用，而IEEE新規基於公平合理無歧視條款，要求必須提供專利授權報價給所有申請人，不可挑選客戶對象，而且可能必須改以晶片本身價格為計算基礎。
新舊融合的未來 跨領域應用正夯
物聯網的未來，不會只有舊技術的整合，舉例來說，因應舒適、彈性、可彎曲的需求，不會對人體器官或皮膚造成不適感的生物親和性，以及可彎曲拉伸和輕量不破裂的特性，都造就軟性電子技術成為必然趨勢。這也引動第二個趨勢，也就是跨領域整合或晶片模組化。
車聯網結合健康新技術就是一例。日產（Nissan）推出Nismo智慧手錶，可用於監控心跳速率／心跳變異分析、腦波注意力情緒追蹤；福特汽車（Ford）則與Healthrageous、BlueMetal Architects合作監測血糖、血壓、哮喘、過敏等。
智慧衣著技術則是結合織物生理感測與通訊，它的未來發展在於整合多項生理感測，依睡眠、運動、家居照護等不同情境做客製化需求調整，以及加強使用者介面與提升資訊處理分析。目前，包括美國、加拿大、西班牙，都已出現市售或概念性產品，知名運動品牌adidas就收購了一家智慧衣廠商。
當然，不是所有物聯網設備都必須採用軟性電子技術，混合式電子薄膜（Hybrid Electronics System in Foil）也是值得觀察的新技術。它同樣有輕量不破裂、可彎曲拉伸的特色，以及可貼於皮膚或穿著物的生物相容性，優點在於成本較低、低溫製程、高可靠、低功耗。
包含軟膜和LED感測器的智慧互動軟膜也是一例，它能感應物體的接近，進行互動顯示，可變形而不破裂。從應用面來看，可涵蓋智慧調光／導熱窗簾、智慧溫度追蹤標籤、智慧天線等。
此外，感測器亦可與手機結合應用，例如：酒駕監控等合規性監控。透過低成本的IC技術開發嵌入式感測器，成為結合傳輸和感測功能的傳感器，預料將是下一代感測器的發展方向。
挾晶圓代工優勢 競逐產業新局
包含晶圓代工和記憶體製造在內的臺灣IC製造業，在2014年全年產值突破兆元，達新臺幣1兆1,731億元，年成長率17.7%更高於全球半導體產業平均成長率，可說是創下歷年新高。放眼2015年，受惠於行動裝置市場的成長，預期產值將達新臺幣1兆2,964億元，年成長率為10.5%。
IC製造廠商具有將理想設計實現的關鍵角色，過去在終端產品應用紛紛推進PC、筆電、手機和平板等產品的發展。2015年更是先進製程技術競賽的關鍵年，全球半導體資本支出持續加碼，廠商紛紛角逐製程推出時點，已搶得市場需求先機。目前，研發、資本支出與材料市場占半導體市場約50%，而業者依然積極升級產線、擴充產能，目的在於提高產能利用率，也意味著未來半導體仍會繼續成長趨勢。
工研院IEK產業分析師陳婉儀指出，除了行動裝置以外，穿戴式、物聯網及大數據的商機亦是帶動IC製造業的驅動力，面對未來終端產品的改變，製程技術發展策略轉變為邏輯與特殊製程並進，利用領先成熟製程技術推動特殊製程發展，甚至將8吋晶圓特殊製程移至12吋晶圓，達到提升產能利用率及降低成本的目標。此時終端產品從行動裝置逐漸轉往物聯網產品，將是中小型晶圓廠的大好機會，可善用製程服務優勢切入新產品、新客戶及新市場。未來物聯網的商機讓許多臺灣IC製造廠持續布局物聯網裝置製程技術，包括低耗能、感測器及系統級封裝等；另一方面，則延伸開發整合上下游產業鏈，包含EDA模擬設計工具、IP工具及先進封裝技術等。
然而，半導體供應鏈在2014年拼出全球3,533億美元的產值，但既有的產業鏈模式正在鬆動中，不再如同以往由IC設計公司為完全主導，系統廠商也愈來愈希望融入自己的領域知識，並參與設計端、尋找代工及封測合作對象，換言之，IC設計公司與系統廠商的想法將更為緊密，兩者之間的切分不再涇渭分明。Apple就是一例，從iPhone 6 Plus就能發現有部分零組件被Apple自有品牌產品取代。
特殊製程競爭 機會威脅並存
進一步分析全球IC製造業在2014年的表現，台積電以52.1%的市占率持續穩居全球第一。而在全球前10大IC製造業中，值得觀察的還有位居第7名的以色列公司TowerJazz，在2014年擁有64%的高成長率，市場排名從2013年的第9名上升至2014年的第7名。創下高成長率的TowerJazz，搶攻特殊製程，尤其是在2014年結合Panasonic，合資成立TPSCo.，並移轉65nm CIS製程技術及45nm Digital技術，這個結合提升了技術能量及產能，也提供了更多製程選擇，原本以歐美市場為重的TowerJazz成功拓展亞洲半導體業務，例如：協助臺灣IC設計公司奇景光電研發生產高階CIS元件，與韓國KERI研究中心透過研發支援合作關發商業CIS市場。
必須持續關注的還有快速成長的大陸半導體市場，大陸在IC產品的進口值已大於原油進口值，成為當地政府大力扶植半導體產業的原因之一。即使如此，大陸IC製造對全球半導體的影響力約3%，關鍵在於他們只著眼在可快速回收的產業，然而IC製造比拼的是先進製程，回收週期相當長。
雖然大陸需求造成代工市場發展迅速，但大陸本土代工產業的發展卻相對緩慢，就連加總在大陸境內的IC製造業（包含外資）在全球IC市場占有率僅有4%。以排名來看，前兩名是身為外商的Hynix和Intel，第3名才是本土的中芯國際。中芯國際在專項政策扶植下，成為大陸IC製造產業的領頭羊，積極拓展製程產品線，布局物聯網，但2014年因先進製程技術良率拉升速度緩慢，而微幅衰退4.3%。成長最快的大陸IC製造商則是華虹宏力，憑藉在地優勢搶占大陸智能IC卡商機，成長率達11.7%。
未來憑藉穩步成熟的大陸IC設計業，被賦予拉升IC製造業技術能量的重任，政策基金亦透過產業扶植，以期在2030年實現大陸芯目標。值此同時，大陸收購浪潮一波波，官方積極建立虛擬IDM產業，和臺灣在設計、製造、封測的產業發展模式截然不同。
但在下一波的物聯網市場，考驗的不只是製程技術精進，而是製程複雜度、彈性度及整合能力，這也為規模較小的廠商帶來新契機。2014年臺灣晶圓代工產業以高達75.6%的市占率穩居全球第一，擁有產業鏈完整和彈性高的優勢，尤其和近年來積極轉型代工的IDM廠商相較之下，臺灣不但有更好的彈性，而且還少了產品競爭性的潛在疑慮。除了既有優勢之外，臺灣廠商亦延伸製造服務平臺，建構完整產業生態鏈，鎖定物聯網和車聯網，整合上下游及拓展服務。
封測產業大進擊 結盟布局為先
臺灣IC封測產業與全球連動性高，全球半導體需求也帶動臺灣IC封測產業產值創新高。2004年到2014年間，臺灣IC封測產業的產值從新臺幤2,200億元翻倍成長為4,500億元，預估2015年將以4.9%的成長率，攀升至4,763億元。與包含IDM在內的全球封測11%成長率相比，臺灣成長率達16%的表現仍優於全球平均值。
而在2014年，全球前15大IC封測廠，臺灣以6家入榜擁有最高市占率，但大陸廠商則有最高成長率達22%。此外，從2013年到2018年間，全球封測委外比重持續提升，委外趨勢已然確立，而臺灣IC封裝業和測試業的全球市占率皆有50%以上，顯見這是臺灣廠商的機會所在。
工研院IEK產業分析師楊啟鑫表示，IDM（整合元件製造廠）委外封測趨勢確立，可說是封測代工廠的利多，建議應把握與IDM廠商的良好合作關係，聯合布局後段封測產業。必須注意的是，大陸封測產業成長快速，而且展開大動作併購，臺灣廠商應透過研發的強化，朝向中高階技術及良率提升發展，布局封測技術，藉由自家技術和穩固客戶群，形成與大陸廠商的差異化。
另一方面，成本、效能、封裝型態仍是推進封測產業技術發展的重要因素，尤其隨著半導體製程微縮和手機薄型化，2015及2016年的觀察重點將是晶圓級及面板的扇出型封裝型態放量，因高成本而尚待普及的硅穿孔TSV（Through-Silicon Via）封裝技術則會先行於記憶體應用相關廠商量產高階伺服器應用，其後才會往邏輯晶片相關應用市場發展。
在低成本、薄型化、高效能的需求驅動下，2010年以後的封裝技術走向立體堆疊、異質整合封裝，而且持續走向精緻化、高功能的封裝型態，行動裝置是主力推手。
目前，各家代工及封測廠競相投入扇出型晶圓級封裝（Fan-Out Wafer Level Packaging; FOWLP）布局，但低I/O、被動元件且需載板的Embedded仍可與其呈互補之勢。另一方面，TSV雖仍需要時間普及，但因雜訊少，因此在些許不要求TSV高孔數及高深寬比的利基型市場如醫療保健裝置等亦開始受到重視，而將來在2.5D、3DIC等高階高毛利封裝應用市場絕對不可小覷。
啟動收購與結盟 以整合提升價值
為了增加物聯網裝置的獨特銷售價值定位（Unique Selling Proposition; USP），針對垂直市場的需求進行供應鏈整合是最立竿見影的作法，因而引動了國際併購風潮。舉例來說，NXP去年收購Quintic旗下穿戴式裝置和藍牙低功耗晶片業務相關的資產及智財權，今年又緊接著收購Freescale；此外，Intel收購擁有超過2千項寬頻通訊專利的德國Lantiq，Qualcomm則收購擁有經典藍牙與藍牙低功耗技術的CSR公司。
這些實例都說明了歐美的IC業者正透過積極的垂直整合活動來提升USP，同樣地，未來大陸資本聯合收購亦將成為趨勢，例如：大陸武岳峰資本收購美國DRAM公司ISSI。林宏宇預測，感測元件的IC設計公司恐將成為下一波被收購的對象，臺灣產業必須儘早思考應對，建議考慮國際策略聯盟模式運作，以價值定位擺脫追兵、跨越物聯網的經濟規模天險，市場策略則儘量避免僅有短期利益而缺乏長期延續的應用。
更重要的是，未來物聯網的IC設計需進行跨領域整合，涵蓋新技術如生物感測軟晶片SiF、低耗能軟電互動式影像感測、感測系統整合低成本3DVLSI，以及TFT MCU的混合式SiF封裝技術等。以結盟或加入聯盟快速建立生態系，一方面可分散研發支出，另一方面則形成高效率合作模式，尤其臺灣小型IC設計業初期的小量創新產品恐怕面臨不易投產的問題，更需朝向IC設計業與法人小型產線進行虛擬IDM等合作模式，達到共同創新的目的。
全球IC製造產業正升級為差異化服務，市場亦從技術導向轉為客戶導向，產業鏈垂直分工模式也日趨模糊，IC製造廠必須與系統廠及IC設計公司有更緊密結合。放眼2015年，臺灣的晶圓代工仍扮演火車頭的角色，帶動IC設計及下游封測的發展，透過整體產業鏈的群策群力，期盼能快速掌握物聯網IC應用新商機，為臺灣半導體產業拚搏第三金。
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