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我国台湾省聚集了台积电、联华电子、世界先进……等多家半导体代工企业巨头,台湾省半导体代工产值已占世界半导体代工6成份额,其中台积电一家就占到了5成。
在芯片短缺的今天,台湾省半导体产业已经成为全球瞩目的焦点,以台积电为代表的台湾半导体代工企业们,也成为世界各国争先拉拢的对象。
然而,传感器作为半导体的一份子,台湾传感器产业发展却并不如人意,相对其半导体制造产业来说,远远落后,台湾传感器产业如何?我们今天来看看吧!
辉煌的半导体制造与“落后”的传感器
根据台湾市场调研企业集邦咨询(TrendForce)在今年4月份发布的预测数据显示,2022年台湾的半导体代工全球份额(按销售额计算)将提高至66%,比2021年扩大两个百分点。
据集邦咨询预测,2022年全球半导体代工市场规模将比2021年增长20%,达到1287亿美元。
由于全球半导体器件短缺情况严重,短期内对台湾的依赖程度将会进一步提高,其中台湾半导体代工巨头台积电占据全球56%代工份额,联华电子则占有全球7%份额。
也即是说,台湾半导体代工企业将吃下约850亿美元的产值。
▲日经中文网《全球2022年半导体代工份额预测》(数据来源:台湾集邦咨询)
从总体上来看,台湾对全球半导体供应链至关重要,2021 年占全球半导体收入市场份额的 26% ,位居全球第二。其IC设计和封装测试产业也占全球市场份额的27%和20%,分别位居全球第二和第一。半导体代工市场,台湾稳居领先地位,占64%份额。
看完台湾半导体制造产业的辉煌数据,我们再来看下台湾传感器产业的情况,这组数据来自台湾工研院产科国际所(工业技术研究院产业科技国际策略发展所):
全球感測器市場規模在2021年達到1,479億美元,與2020年相比成長4.3%;台灣在2021年感測器產值約新台幣2,189億元,與2020年相比成長1.8%;產業主要以手機、穿戴裝置、汽車電子及IoT應用為大宗,如CIS(CMOS Image Sensor)、近接環境光感測器、加速度計、MEMS麥克風、指紋辨識等。在这里,我国台湾省将传感器(Sensor)称呼为感测器,2021年台湾传感器产值为2189亿新台币,约合503亿人民币/76亿美元(5月31日汇率数据),年增长率仅为1.8%。
根据前瞻经济产业研究院、赛迪研究院等产业机构的数据,中国大陆2020年传感器产值已达2500亿人民币,近五年年均增长率均超过12%,预计2021年将逼近3000亿人民币产值。
台湾半导体代工占全球近6成份额,整个半导体收入占全球近3成,与台湾在半导体制造领域的辉煌相比,其半导体传感器产业显然十分落后。
台湾欲打造“物联网之王”,传感器是最大障碍
台湾工业发展局于2016年推出《亚洲硅谷发展计划》(「亞洲.矽谷推動方案」,矽谷1.0),该计划主要有两个主题:“推动物联网创新研发”和“加强创新创业生态系统”。同年,台湾成立「物联网大联盟,ASVDP」,以促进跨学科合作及形成行业标准。
台湾希望通过该计划,整合全球科技研发能力、人才、资本和市场,以物联网带动台湾产业全面转型升级。
▲台湾物联网示范现场
台湾拥有完整的半导体供应链,但相比半导体领域的其他部分,台湾传感器产业相对落后,而传感器的感知能力又是物联网感知层的重中之重,没有传感器的领先优势,物联网的崛起无从谈起。
因此在该计划中,“5大”外资投资举措中,“在利基市场开发物联网关键传感器技术”成为关键政策之一:
物联网框架由传感器层、网络层和应用层组成。传感器层的传感器技术发挥着至关重要的作用,不仅涉及硬件传感器组件的集成/电路设计和集成,还涉及集成多个传感器信号的软件技术和集成AI/边缘计算的特殊算法。在台湾投资的外国公司可以投资光学/3D视觉传感器、生物医学传感器或用于环境/食品安全的气体传感器。他们可以与台湾的智能汽车和智能制造测试基地合作,共同开发满足台湾/亚洲市场特定需求的关键传感器技术。2021年,台湾再次推出《亚洲硅谷发展计划》2.0版本,继续扩大AIoT产业的引领作用,最终目标是在2025年台湾物联网产业产值占全球5%以上。
报告中提到“高阶热像晶片”(高端热成像芯片)等物联网传感器技术亟需突破,可见台湾对发展传感器产业的急迫。
目前,在中国大陆,以非制冷红外热成像探测器芯片为代表的高端热成像芯片,已被高德红外、睿创微纳等企业掌握。
据IDC、statista等知名市场研究机构预测,2025年全球物联网产业产值有望达到1.2~1.5万亿美元。
要在全球物联网产业中占据一席之地,传感器是台湾目前最薄弱环节。
根据三联科技《感测器发展状况与趋势》内容显示,我国台湾省约有1600多家企业从事传感器生产、研发工作,其中从事MEMS研发的有50多家,但大部分传感器企业规模小,多数企业是低水平、重复性的,处于生产的初级阶段,产业化程度低,没有形成国际竞争力的完整产业。
复制半导体代工辉煌,台湾以MEMS为传感器突破点
台湾有辉煌且完整的半导体产业链,在半导体代工、IC设计、封装测试等各领域,均在全球占据重要地位。
MEMS技术(微机电系统技术)已被证实,在低功耗、微型化、可靠性、一致性等方面,相比传统传感器有着巨大优势,MEMS传感器已经在消费电子、医疗电子、汽车电子、航空航天等许多领域,得到大量应用,也被作为未来传感器的重要发展方向之一。
在制造技术上来看,MEMS技术与CMOS技术(互补式金属氧化物半导体技术)相容性较高,台湾可借高度成熟的CMOS半导体制造产业,导入MEMS结构设计,从而带动MEMS产业发展。
▲台湾传感器上中下游产业结构(来源:台湾工研院)
过去10年里,台湾半导体产业正是凭借过去半导体代工产业的经验,在全球MEMS代工产业中迅速崛起。
根据2021年著名市场调研企业Yole发布的《2020全球MEMS产业报告》中的数据显示,我国台湾省就有台积电(MEMS代工产值6300万美元,全球第4),世界先进(MEMS代工产值2200万美元,全球第9),联华电子(MEMS代工产值1480万美元,全球第11)等三家企业入榜,是全球入榜企业最多的地区之一,台湾已成为全球MEMS代工重要产地。
▲Yole 2020全球MEMS代工厂产值
然而,在Yole同年发布的另一份榜单《2020全球TOP 30 MEMS厂商》中,我国台湾省却无一MEMS传感器企业进入,反观中国大陆这边,则有歌尔股份(全球第6)、瑞声科技(全球第19)、高德红外(全球第27)进入了榜单。
▲Yole 2020全球MEMS企业销售额
同样的,在MEMS封测领域,以日月光为代表的封测厂商,也在全球MEMS封测产业链中,占据重要位置。
可见,凭借半导体代工产业的雄厚实力,台湾传感器产业以MEMS为突破点,成功在全球传感器产业链中,占有一席之地。
但在产业化方面,台湾传感器产业显然还有较长的路要走。虽然已经出现了原相、晶相、联咏、敦泰……等一批优秀的传感器设计厂商,但其产值和在产业链中的地位,远不如在代工产业中显赫。
譬如,沙利文《全球CMOS图像传感器行业系列报告》的数据显示,全球安全CMOS图像传感器,我国台湾省厂商晶相光电(Silicon Optronics)出货量为5600万颗,销售额6900万美元,位列全球第四和第五。
而在其前面的是中国大陆厂商思特威、豪威科技,以及日本企业索尼。
目前在细分传感器领域中,台湾暂无传感器企业处于领先位置。
结 语
传感器是现代制造业的王炸底牌,从目前国际市场格局来看,全球近6成传感器产值掌握在美国、日本、德国手中,而他们均是老牌制造业强国。
虽然我国台湾省在晶圆代工等多项高科技制造领域创造了全球第一,但其产业链核心制造设备,一直以来都是依靠国外厂商进口,而这些设备上配置的大量传感器,起到关键作用,但也都是国外产品。
这可能也是台湾传感器产业发展缓慢的关键原因之一。传感器涉及材料等太多基础技术,因此即使有台积电等企业在半导体代工等领域做到了极致,但对台湾传感器产业拉升作用有限。
目前,许多台湾传感器厂商,如原相、晶相、敦泰等业务重心均在中国大陆,希望两岸携手同心,共同发展半导体、传感器产业。