晶圓代工產業之專利爭霸戰

一、半導體產業

按，積體電路(integrated circuit，簡稱IC)的發明，讓許多的半導體元件可以一次放在一塊晶片上，隨著晶片上可容納的電晶體數目、性能可逐年增加，故從1960年代一塊晶片不到十個元件，到如今，晶片上的元件可以高達數億個以上。

早期，半導體公司多是從IC設計、製造、封裝、測試到銷售都一手包辦的整合元件製造商，例如:英特爾(Intel Corporation)、德州儀器等。然而，半導體晶片的設計和製作越來越複雜，成本花費越來越高，單獨一家晶片公司往往無法負擔從上游到下游的高額研發與製作費用。因此，到了1980年代，半導體產業逐漸走向專業分工的模式，有些公司專門從事IC設計，有些公司則專門做晶圓代工及封裝測試。其中，最重要的公司莫過於1987年台積電(TSMC)的成立。

二、晶圓代工產業的龍頭-台積電

台積電(Taiwan Semiconductor Manufacturing)是世界上第一家為晶片公司提供純晶圓代工的服務，從成立以來，最初只有一家小工廠，成長到目前擁有四座12吋晶圓廠、四座8吋晶圓廠和一座6吋晶圓廠、市值超過3000億美元的全球頂尖100家公司之一，且是全球前10大晶圓代工公司的龍頭，而第二名則為三星電子(Samsung Electronics)，如下表所示，係為2022Q1營收的排名(工商時報):

近年來，隨著台積電的大客戶(如蘋果、海思、高通、NVIDIA和AMD)對尖端製造技術和產能的需求不斷增長，台積電加強投入了新的晶圓代工製程與設備，使其目前每年可以生產一千二百萬片十二吋晶圓約當量，而且每座晶圓廠的建設成本約為200億美元，且資本支出每年達300億以上，又每年還投入約佔營收的8%的研發預算，如今台積電不僅利用其自行研發的先進製程技術，把英特爾和三星電子狠狠地甩在身後，而且比其他同業擁有更多的尖端產能，以滿足需要先進技術無廠房的晶片設計公司。

三、全球前5大晶圓代工競爭公司的專利現況

雖然，台積電的晶圓代工規模及營收位居於龍頭地位，但關於半導體製程專利的佈局數量，三星電子乃居於龍頭地位；其中，近十年來(2011-2021)關於半導體製程專利的公告數量，如下圖所示，三星電子有53655件，台積電有36564件，中芯國際(Semiconductor Manufacturing International)有10707件，格羅方德(GlobalFoundries)有7917件，聯電(UNITED MICROELECTRONICS)則有4822件。

四、晶圓代工產業的專利技術年度趨勢分析

我們可從其近十年(2011-2021)的專利產出便可知一般，如下圖表所示，在晶圓代工的專利申請及公告量方面，僅有台積電及三星電子呈現高速成長，即關於晶圓代工的全球專利佈局的趨勢發展，台積電從原本落後的情況，急起直追，直到去年2021年才與三星電子接近持平而抗衡，而英特爾則則在低檔維持水平；反觀，格羅方德則在低檔且從2016年開始呈現衰退的情況；

五、結論

綜上所述，由於半導體是一種結合技術與資本密集的產業，再加近代電腦資訊網路科技的蓬勃發展，導致全球晶片需求量相當驚人，全球沒有任何一家可以單獨吃下這個市場，這也造就了半導體產業朝向IC設計、晶圓代工，乃至封裝的專業分工的製造模式，台積電創辦人-張忠謀早在1980年就看出這個趨勢，故而成立台積電，台積電一路走來，專精在晶圓代工，不斷地提升設備規模，精進技術，研發先進製程，將當時的國內競爭者-聯電狠拋其後，以至有今日的優秀成績，我們從台積電的年度的專利公告量呈現爆發性成長便可看出端倪；最後，台積電領先三星電子，優先開發出3奈米製程，未來將會吃下超微、輝達、高通、聯發科、博通等晶片代工的大單，所謂十年磨一劍，就是如此。

對全球而言，台積電的重要性可見一般，若沒台積電，全球晶片荒要延宕何時，才能獲得解決，所以美國、日本等先進國家競相邀請台積電赴其國內進行設廠，台積電的地位儼然已經被他國提升為國家戰略地位，縱使美國晶片大廠英特爾於去年2021初成立晶圓代工服務部門，有意跨入晶圓代工領域，但其跨入時機有點晚，目前晶圓代工市場的現況，仍是台積電與三星電子爭霸的局面，其餘各家晶圓代工廠(包含英特爾)，想要追趕台積電與三星電子，在其晶圓代工製程的眾多專利牆的阻擋之下，想超越是有相當地難度。

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