近幾年，半導體議題熱門，打開新聞幾乎都會看見相關消息，像是台積電拿下輝達（NVIDIA）的晶片代工訂單、日月光傳出獲得台積電的封裝訂單，這個產業到底是如何運作，為什麼輝達把訂單給台積電，台積電又要給日月光？

原因是半導體製程包含許多高度專業化、高成本的過程，需要不同供應商合作，透過下文，帶你看懂半導體供應鏈，以及晶片的製造過程。

上游：IC 設計

晶片的結構複雜，且功能多元，例如用來運算的中央處理器（CPU）、儲存資料的記憶體晶片等。在製作晶片前，需要先規畫相關電路架構。

關鍵產業鏈

■ 無廠半導體公司（fabless）：專門從事晶片設計的公司，本身不負責晶片製造。

• 輝達（NVIDIA）：全球營收第一的 IC 設計公司。
• 安謀（Arm）：設計處理器架構，在智慧型手機市場市占 99%。

■ 整合元件製造商（IDM）：從晶片設計到製造一條龍包辦的公司。

• 英特爾（Intel）：微處理器的霸主，2023 年市占 62.7%。
• 三星電子（Samsung）：記憶體晶片龍頭，IDM 廠營收全球第一。

■ IC 設計軟體公司：提供 IC 電子設計自動化（EDA，electronic design automation）工具。

• 新思科技（Synopsys）：全球排名第一的 IC 電子設計自動化（EDA）工具公司。

■ 矽智財（IP，intellectual property）授權公司：晶片中每個區塊有不同功能，IP 設計公司可提供個別功能的設計，供 IC 設計公司使用。安謀、新思科技均提供這項服務。

中游：IC 製造

晶片設計完成後，進入生產階段，包含將矽製成晶圓，並將晶圓加工成積體電路（IC，integrated circuit）。

關鍵產業鏈

■ IC 製造材料公司：提供晶片生產所需的各類材料，如高純度的矽晶圓。

• 信越化學：日本最大、全球第一的矽晶圓製造大廠。
• 環球晶圓：台灣最大、全球第三的矽晶圓製造大廠。

■ IC 製造設備公司：提供晶片製造設備的公司，如光刻機、蝕刻機等。

• 艾司摩爾（ASML）：全球唯一能夠生產極紫外光（EUV）設備的公司，也是 7 奈米以下先進製程的關鍵供應商。
• 應用材料（Applied Materials）：全球最大的 IC 製造設備供應商之一，提供沉積、蝕刻、檢測等製程所需的設備。

■ 晶圓代工公司：從 IC 設計公司接手，專門負責生產 IC。

• 台積電：全球市占第一的晶圓代工廠，市占率達 61.7%。
• 中芯國際：中國最大的晶圓代工廠，全球第三大晶圓代工企業，市占率 5.7%。
• 聯電：台灣第一家半導體公司，全球第四大晶圓代工企業，市占率 5.7%。

下游：IC 封測

晶片製作完成後，需用外殼保護並進行測試，以確保晶片能正常運作。

關鍵產業鏈

■ IC 封測公司：專門進行封裝測試的公司，將晶片半成品轉變成可出貨的產品。

• 日月光半導體：全球最大的晶片封裝和測試供應商，2022 年全球市占率達 27.6%。
• 艾克爾（Amkor）：美國最大、全球第二大晶片封裝和測試供應商，2022 年全球市占率達 15.9%。

■ IC 封測設備公司：提供專業的設備支援封裝測試過程，如自動化測試系統和封裝機器。

• 愛德萬測試：日本企業，全球半導體產業最大的自動化測試設備供應商，專門提供測試晶片性能的設備。
• 科磊（KLA）：全球半導體設備供應商營收排名第五，專注於IC製程檢測和量測設備。

■ IC 封裝材料公司：提供封裝測試所需的材料，如封裝塑料、導電膠等，多為日商或德商。

• 日立化成：全球封裝材料的領導者之一，提供環氧樹脂、導電膠和其他半導體封裝所需材料。

IC 是怎麼被製造出來的？

製造晶片的繁複工序，都在比手掌還小的方塊上，做出超過千億個電晶體與層層堆疊的金屬線路，最後形成積體電路 （IC,integrated circuit），IC 是將多個電子元件集成在單一基板上的裝置，也是俗稱的晶片，按照不同功能，例如記憶體晶片、中央處理器（CPU），都算是 IC 的一種。以下舉手機為例，可以看到 IC 的長相、組成 IC 的最小單位電晶體，以及金屬線路如何做出來。

透過反覆進行上述的過程，就能製造出電晶體與積體電路，此階段被稱為「前段製程」，接著還要封裝測試才算完成，前段製程是最花時間的階段，從投片到生產完畢，短則數十天，長則超過 100 天，所以一張晶片上能容納的電晶體愈多，生產效率愈高，也是晶圓代工廠希望能在晶片上做出更多電晶體的原因。IC製造就是台積電在做的事，具有高附加價值，一片 100 美元的晶圓，最終製造出的晶片總價值可達 10 萬美元。

資料來源：〈Mapping the Semiconductor Supply Chain: The Critical Role of the Indo-Pacific Region〉、CSIS；〈半導體是什麼?晶片產業一次看懂〉、SEMI 國際半導體產業協會；《工業技術與資訊月刊》、工業技術研究院