近年日本提出「超智慧社會」(Society 5.0)目標,積極推動國家整體數位轉型,再加上新冠肺炎疫情、美中貿易與科技競爭等事件的推波助瀾,「確保半導體供給、促進數位產業穩定發展」已成為日本未來發展的關鍵。
有鑑於此,經濟產業省在今(2021)年3月召開「半導體‧數位產業戰略檢討會議」,集結產官學研界專家,討論半導體、數位基礎建設與數位產業等3部分的未來政策方向,並且已在5月中完成3次會議。其中3月已討論《半導體戰略(要點)》,而在6月4日正式對外公布半導體戰略》)。本文將說明當前《半導體戰略》內容,並討論可能影響,與我國可採取的因應策略。
《半導體戰略》制定主因:因應經濟安全與產業發展課題 促使日本政府制定《半導體戰略》的主要因素有以下幾點
[1]:
一、穩定半導體供給:供給不足、供應鏈有斷鏈風險 首先,美中科技競爭使得兩國皆強化半導體尖端技術的國產化與出口管理,連帶影響產業界重新檢討供應鏈的組成。再加上,目前半導體晶圓代工業者以我國與韓國為主,製造地點更大半位於東亞地區,從地緣關係而言,受區域局勢影響造成斷鏈的風險也高。更有甚者,新冠肺炎疫情後全球性半導體供應不足,影響部分產業必須降低生產量、甚至停產,例如汽車產業即因車載半導體供應不足而受害。換言之,半導體供應鏈的韌性影響其他產業的供應鏈韌性。
據此,主要國家皆將「半導體供應」視為影響經濟安全的重要因素,而積極採取「本地技術發展優先」策略;也促使日本推動制定《半導體戰略》。
二、掌握市場需求:數位轉型與節能減碳趨勢使需求增加 另一方面,數位轉型與節能減碳趨勢,提高了日本與其他國家對於新興科技與半導體的需求,預期未來市場規模將會擴大,因此日本希望透過推動《半導體戰略》,協助提升日本企業的市佔率。
第一,在數位轉型部分,日本為達成「Society 5.0」,積極發展資料中心、通訊基礎建設(5G、beyond 5G)、自動駕駛、工廠自動化、智慧城市等。此會增加對半導體邏輯IC、記憶體、感測器等的需求,尤其是邏輯IC,不論是先進製程(5奈米~16奈米)半導體;或是成熟製程半導體(20奈米~40奈米)等。
第二,數位轉型進程會提高電力與其他能源的消耗量與碳排放量,因此各國同時積極追求環保與綠能。日本在2020年12月即提出邁向「2050年碳中和」目標。半導體即是同時發展數位轉型與綠能的關鍵,尤其是可以協助節能減碳的「功率半導體」,需求也會增加。掌握上述兩個擴大的市場是日本的目標。
三、增強日本半導體業韌性:生產、設計開發能力低與產業出走風險 除了提升市佔率,日本更希望提升國內半導體產業體質與韌性,鞏固既有優勢,並補強在生產、設計開發能力上的不足。
目前,日本在半導體製造設備與材料領域於全球名列前茅;但在生產、設計開發能力低於其他國家。另外,就半導體產品而言,日本企業在NAND快閃記憶體(如鎧俠Kioxia)、CMOS感測器(如Sony)等領域相對較強,但邏輯IC部分則較弱,且目前日本國內半導體邏輯IC製造工廠的生產力,最多僅到40奈米,尚無法達到更高階製程的生產能力。
即使是在製造設備與材料領域上領先他國,但在各國推動本地技術發展優先、甚至回歸國內製造的政策下,日本政府也擔憂此領域業者或因此移往國外設立開發據點,甚至導致國內產業空洞化。
綜上考量,日本政府認為必須提升生產、設計開發能力,避免產業出走,強化半導體產業的整體發展。
《半導體戰略》政策推動方向 為解決前述確保供給穩定、掌握未來市場、提升日本國內半導體產業韌性等課題,日本《半導體戰略》預計將採以下政策方向
[2]:
一、強化生產與穩定供給:與國外代工業者技術合作、進而吸引設廠 日本希望鞏固既有在半導體製造設備與材料的優勢,針對半導體先進製程對於製造設備與材料的需求,與國外頂尖晶圓代工業者合作,研發更優良、創新的製造設備與材料(如圖1),以強化生產基礎。未來更希望推動合作的晶圓代工業者於日本「落地設廠」,製造先進製程半導體產品,藉此穩定先進製程半導體產品的供給。

二、強化設計開發能力:連結邏輯IC使用企業與設計企業 為了強化半導體的設計開發能力,日本希望結合國內半導體邏輯IC使用企業與設計企業、甚至通訊業者等,共同研發對於5G、AI、IoT等數位基礎建設,以及自動駕駛、工廠自動化及智慧城市等所需要之半導體及軟硬體系統的設計技術。
三、強化研發與掌握市場需求:促進半導體材料創新 因應科技發展與節能減碳趨勢的需要,日本將促進「半導體材料創新」,包括第三代半導體使用的碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)、以及日本近年鼓勵發展的氧化鎵(Ga
2O
3)等材料。目前日本已有如羅姆(Rohm)半導體的全球領先大廠,希望藉此確保日本的領先優勢。此外,日本政府也將促進其他企業更多投資數位轉型,以擴大日本國內對半導體的需求,為日本半導體產業創造更多市場機會。
四、增強產業體質與韌性:政策手段協助企業發展 為整體提升日本國內半導體產業的體質、增強供應鏈韌性,日本政府預計將強化人才培養;減免企業稅賦或提供補助,促使其改建老舊半導體廠房,並確保重要半導體產品在國內生產,以強化產業韌性;同時促進企業針對市場需求研發創新技術。
五、連結國際以確保供給、技術創新、強化韌性:與臺美歐等合作
最後,日本也希望藉由國際鏈結,與半導體產業的主要國家深化合作。合作對象包括包括我國、美國與歐洲等地區(如圖2),期能相互協調半導體產業政策,以達成前述目標:確保穩定供給,提升生產、設計與開發能力,強化產業體質與供應鏈韌性等。
目前日本與我國已有合作,例如:建立資訊共享架構,並定期對半導體需求交換意見;研發法人技術共創2奈米以下製造技術;日本更積極邀請我國企業赴日設廠,目前已促成台積電將於日本建立研發中心等。
此外,日本自2020年中起,已與歐洲各國、澳洲及印度等就半導體、數位技術與供應鏈等議題交換意見;與美國更是積極推動兩國間意見交流,甚至舉行領袖間會談。未來日本與盟友的交流或將更密切。
《半導體戰略》預期可能影響 依據《半導體戰略》內容,本文認為可能產生以下幾點影響:
一、或有機會吸引國外業者設立合作研發中心,但未來是否設廠需視政策優惠推動情形 首先,國外晶圓代工業者若在日本建立研發中心,可取得日本頂尖製造設備與材料,推動製造技術創新,或可確保其晶圓代工生產的優勢地位。若是進一步設立生產工廠,不論是擴廠、或是自其他地區移轉生產基地去日本,也可確保半導體製造設備與材料的穩定供給,無須擔心生產斷鏈,屬於吸引設廠製造的正向誘因。2019年日韓半導體爭端發生時,韓國半導體製造商深受日本限制半導體相關材料出口至韓國的打擊,顯示出半導體材料供給穩定的重要性。
不過設廠尚須考量在日本生產的土地、廠房、水資源等成本,這些將取決於日本政府提供的建廠獎勵措施,或是其他協助企業設廠的政策手段。如美國即提供租稅與研發相關優惠吸引台積電前往設廠。此外,也應有足夠市場需求、與完整的生產供應鏈,才有可能吸引業者前往設廠。
目前《半導體戰略》尚未提出明確的優惠措施與做法;而能否建立市場需求與完整生產供應鏈,也須觀察後續政策成效。據此,短期內,國外晶圓代工業者或有機會赴日設立合作研發中心、推動技術創新,要在日本成立先進製程半導體量產工廠則較難實現。
若日本未來提出明確優惠措施、並確實提升國內半導體產業體質與韌性,能協助國外業者取得完整生產供應鏈,就能給予業者更多誘因前往設廠。對日本而言,這將能提升生產技術能量、確保穩定供給;業者也可能因此調整產能甚至移轉生產基地,進而移轉生產供應鏈,若此將進一步影響全球半導體技術水準消長、與供應鏈的組成情況,我國或須提前思考因應措施。
二、以臺美歐為主之合作機制或使半導體供應鏈分化更明顯 第二,日本透過國際鏈結與其他國家對話、或共同研發創新技術,可降低國家間半導體政策競爭的不確定性、降低供應鏈斷鏈危機。也可創造跨國技術合作,協助日本業者提升生產、設計研發等能力。
但觀察目前《半導體戰略》提到的合作對象,以我國、美國與歐盟地區為主,未明確提及中國大陸和韓國。其中,2019年發生的日韓半導體貿易爭端至今尚未解決,韓國雖然積極研發國產半導體製造材料,但仍未達到日方材料的品質水準,影響企業甚鉅;未來日韓政策協調機制或仍難以建立。
據此,若美中科技競爭持續、再加上雙邊政策協調機制又僅建立於臺日美歐間,則可能使半導體供應鏈「分化」現象更明顯,而促使業者須建立不同供應鏈,以因應中國大陸與以外地區市場的需求。而日本與各國政府則應考量在半導體政策競合下,未來可持續交流合作的具體內容。
三、維持功率半導體材料創新優勢 最後,《半導體戰略》投入創新材料研發將協助日本維持在功率半導體的優勢。過去日本已在碳化矽、氮化鎵的研發上投入大量資源,近年來更積極投入研發「氧化鎵」材料,其相對於碳化矽、氮化鎵有更寬的能隙
[3]、更耐高電壓與高電流等優點,可減少更多電力耗損。雖然仍有導熱性差等缺點
[4],不過日本政府仍認為值得投入,預期日本將在功率半導體領域有更深入成果。
我國政府的可能因應策略 考量日本《半導體戰略》可能造成的影響,未來我國政府因應策略可從以下角度出發:業者可能前往設立晶圓代工廠、因應雙邊政策合作機制及可能變得更明確的半導體供應鏈分化、以及半導體材料創新合作等。
首先,因日方《半導體戰略》協助晶圓代工業者前往設廠的措施尚不明確,但我國代表性業者前往設置研發中心或生產基地的可能性高;為降低潛在的人才技術流失隱憂,建議我國需積極改善國內生產環境(如水、電、土地等問題),以鞏固業者以國內作為主要技術創新與製造據點。
第二,強化我國與日本間關於半導體的對話交流機制,透過創新網絡與製造據點布局的協調,確保日方生產設備與材料對臺灣的穩定供應、整取互惠投資(如日本半導體設備與材料廠來臺投資),並協助業者掌握日方在供應鏈布局調整與新興技術產業化布局的資訊。
最後,針對功率半導體領域推動臺日合作。有鑑於我國業者也已經積極投入功率半導體材料發展,包括穩懋、中美晶、漢民、台積電等已形成數個集團,建議我國應持續關注日本技術趨勢、善用科專資源尋求技術合作創新機會,以推進我國業者在功率半導體領域的進展。
[1] 経済産業省(2021)。半導体戦略,47-63。https://www.meti.go.jp/press/2021/06/20210604008/20210603008-4.pdf[2] 経済産業省(2021)。半導体戦略,13-45。https://www.meti.go.jp/press/2021/06/20210604008/20210603008-4.pdf
[3] 東脇正高、上村崇史(2020)。酸化ガリウム電子デバイス研究開発。情報通信研究機構研究報告(先端ICT基盤技術特集),66(2),68。http://www.nict.go.jp/publication/shuppan/kihou-journal/houkoku66-2/book/pdf/72.pdf
[4] 科学技術振興機構低炭素社会戦略センター(2019)。酸化ガリウムの新規ワイドギャップ半導体としての電子デバイス応用へ向けた技術開発課題,1-2。https://warp.da.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/11376099/www.jst.go.jp/lcs/pdf/fy2018-pp-07.pdf