解码丨​台积电成功背后：台湾半导体材料的迅速崛起

 

　　本刊采访发现，在这个新的千亿商机下，有一群台湾的隐形冠军，正靠半导体市场稳稳获利。

 

　　今年上半年，台积电新厂推进的速度，愈来愈快，这将是台湾半导体材料的大商机。

 

　　3月6日，南科18厂四期FAB栋正式动工，南科30公顷的基地，比台北中正纪念堂还大，这里将成为台积电3纳米制程的重要据点。5月12日，台积电董事会批准经费将在苗栗竹南设先进封测厂，总投资金额上看3000亿元台币。5月15日，台积电公告，有意在美国设立5纳米新厂，投资金额也上看3600亿元台币。

 

　　台积电董事长刘德音6月9日在股东会后的记者会透露，会找下游厂商一起赴美，例如制程化学品、特殊气体等高精密材料，让台厂产业可以往新市场发展。台积电还帮协力厂谈好了条件，台积电享有的土地、补助等优惠，上游厂商也会有同样待遇。

 

　　只待美国「半导体振兴法案（CHIPS Act）」过关，美国补助款到位，不仅台积电在美国新厂能获利，上游材料厂也能跟着到美国打「大联盟」扩张版图。

 

　　扞卫良率上游厂商也赴美

 

　　过去，半导体材料被认为是欧美日商的天下，这一次，刘德音说要带台湾材料供应链出岛，这揭开了台积电布局多年的秘密：过去几年，台积电不断培养本土供应链，把台积电的know-how「藏」在材料里；除了用这些材料提升良率，台积电还携手台厂，用台湾供应链共同开发绿色制程，逐步换掉具有毒性的半导体材料，或是回收材料再利用，降低有毒材料用量。

 

　　这也就是为什么，台积电到半导体龙头英特尔厂区旁设厂，还要大费周章带台湾供应链过去的原因之一。可以说，少了这些台湾半导体材料公司，台积电也难有这么高的获利，这里面有许多早已是全亚洲知名的公司。

 

　　早在2019年1月台积电发生「光阻液事件」，损失数亿美元后，已意识到先进制程不只靠台积电自己的技术才能完成，半导体材料品质的精进更为关键。

 

　　去年底，台积电品质暨可靠性组织长何军在供应链论坛上，以「供应链合作的新纪元」为题演讲。他打出一连串的投影片解析，「材料将是摩尔定律的推进者」，当微缩制程将线路愈做愈细，「旧的材料已变成新的风险」。

 

　　如果把线路宽度比喻成马路，过去制造的线路宽度有如大马路，一辆小汽车卡在路中间还不会塞车，但现在制造的线路宽度和过去相比，有如乡间小道，甚至像水沟般大小，同样一辆车，会让路线完全堵住，材料里过去尚能容忍的「杂质」，就像抛锚的汽车，成了必须严格管控的品质杀手，台积电对半导体材料的品质要求大幅提高。

 

　　顶级质谱仪价格比超跑贵

 

　　就连水都要重新被检视！台积电用于先进制程，是特殊处理过的超纯水，水中金属离子数量低到几乎不导电，但何军打出一张投影片显示，在电子显微镜下，原本应该平整的晶圆表面上附着了一颗金属粒子，「水的品质不确定，就意味着风险」。

 

　　一位产业人士观察，「以前谈材料的检验标准，单位是PPM（百万分之1），现在是PPB（10亿分之1），以后会是PPT（1兆分之1）」，为了确定送给台积电的材料符合要求，材料厂还要自掏腰包买最先进的检验设备，在关东鑫林云林厂，关东鑫林一口气就买了台5高阶的电浆质谱仪，每一台要价都超过一辆超跑。

 

　　而且，同一批材料，出厂前厂商自己检验一次，送进台积电之后，还有一组超过200人的团队，重新对材料再做检验；换句话说，要能打进台积电先进制程供应链，不只要有生产技术，检测服务、运送，缺一不可。如果把台积电比喻

 

　　成一家相片冲印店，台积电的工作，就是把IC设计公司设计出的电路「冲印」在矽晶圆上，再用蚀刻材料「拿掉」不要的部分，再利用沉积材料等各种物质，把电路「加」上去。工研院产业科技国际策略发展所经理张致吉解释，半导体材料大致可分为硅晶圆、光罩、薄膜制程使用气体、蚀刻制程使用气体、制程用洗净药液和干燥药液、研磨垫、研磨液体等部分。

 

　　半导体材料的市场每年也稳定成长，张致吉引用《富士经济报告》指出，以蚀刻用材料为例，市场规模在5年内仍会持续成长。

 

　　因为，蚀刻用材料的作用就像一把化学的铲子，以前做记忆体，只要在晶圆上挖128层，「现在已经堆叠到500层。」人们使用的资料量愈来愈大，相关材料的需求也愈大。

 

　　商机浮现默克投资南台湾

 

　　关东鑫林科技董事长吕志鹏指出，制程化学品以前可以做到对A材料完全没有损害，对Ｂ材料却一口气溶解10层、20层，「现在记忆体堆叠层数愈来愈高，材料一口气就要吃30、40层，却还是要求对旁边的A材料一点都不能损害。这种让化学品「指到哪里就吃到哪里」的特殊技术，靠的就是材料供应商手上的独门配方。

 

　　20年前默克一度卖掉电子级化学基础材料，过去几年又重新投资半导体材料事业，就是看到机会。台湾默克董事长谢志宏更透露，在经济部鼓励和协助下，默克今年也计画在南台湾投资先进的半导体沉积材料，「这些材料不是一车一车卖，而是以公克为单位供应」。

 

　　过去多年，台湾一直是全球最大的半导体材料市场；光是去年，台湾就采购超过113亿美元的半导体材料，台币价值超过3300亿元。在以台积电为龙头的带动下，近年已有愈来愈多的半导体材料外商来台进驻。

 

　　站在云林斗六工业区，就能感受到这个趋势。在这里，台日合资的半导体材料厂关东鑫林，去年云林1厂2期工程、云林2厂接连完工，总投资金额达100亿元台币。全球3大光阻液厂之一的日本信越，也在云林设厂生产高阶光阻液，是信越在日本之外的第一个光阻液厂。产品正等着通过台积电认证，从斗六到台南只要近1小时的车程，提早卡位南科即将爆发的材料商机。

 

 

　　目前，各材料领域都有台厂投资，其中以生产制程化学品最多。这类材料多半用于清洗晶圆，把多余的物质拿掉。在气体领域，过去几乎都是外商天下，但中美晶投资的台湾特品化学，去年也拿到台积电优良供应商。黄光制程里，如光阻液也大部分供应商是外商，但永光化学自主研发的光阻液，也已开始打入12寸半导体厂。

 

　　台湾半导体材料厂的实力，已足以出口打国际杯。「上一次日韩贸易战，是我们救了三星。」一位业者透露，日本禁止对南韩出口的半导体等级氢氟酸，是重要制程化学品，全世界除了日本，台湾有两家公司有能力生产。

 

　　这两家公司，一家叫侨力化工，这家公司没有上市，却是全球氢氟酸产能第2大的公司。侨力化工原本是贸易公司，转型自制产品时，想向日本买技术，日本人却不愿意技术合作；于是，侨力化工便自行研发，从牙膏用的氟化物开始，做到药品级，最终做到最顶尖的半导体级氢氟酸。「氟化物的原料是萤石，全世界中国蕴藏量最大，但中国只能做出工业级氢氟酸，台湾却能做到半导体级。」业者透露。

 

　　另一家是台塑旗下的台塑大金，这家公司是1999年，由日本大金工业和台塑合资成立，由大金工业提供技术，台塑负责管理，专门生产台湾半导体产业需要的氢氟酸，20年持续扩厂，电子级氢氟酸产能也已达2万6千吨，台湾半导体厂几乎都是台塑大金的客户，它们以内销为主，当台湾半导体产业持续扩厂，台塑大金今年也积极扩产。根据台塑年报，台塑去年认列台塑大金获利1亿2千万元。

 

　　这几年，甚至已有部分台湾公司打进更高端的台积电五纳米供应链。本刊采访得知，广明实业的硫酸、长春石化的双氧水、信纮科的机能水，都已得到认证采用。在7纳米部分，溶剂大厂胜一，因为有3项材料在台积电7纳米制程被采用，股价从2016年开始翻倍成长。关东鑫林的制程化学品，也是台积电先进制程的要角。

 

　　抢食大饼老台厂携手外商

 

　　此外，有不少本土工业老家族，透过与外商合资，悄悄赚半导体材料的钱。例如南纺旗下的南美特科技，就是化学气相沉积材料的供应商。也有不少本土半导体周边厂商想进一步跨入材料产业，例如厂务设备大厂帆宣，也代理销售半导体材料。中美晶在培养出环球晶之后，现在也大力投资特品化学，转攻半导体用气体。还有不少公司，如新应材，正从面板产业材料切入，想逐步切入半导体封测，甚至半导体材料市场。不过，要打进半导体产业绝非一朝一夕就能达成。例如永光化学为了开发自有半导体光阻技术，投资23年时间才完成。

 

　　对台湾半导体材料产业的发展，关东鑫林董事长吕志鹏可说是开路先锋。他回忆，他刚进默克时，主要工作就是把欧洲运来的半导体材料，一桶一桶运给工研院的客户；后来，这个客户从工研院独立出来，变成了台积电。

 

　　吕志鹏说，当时默克看到台湾半导体产业将进入高速成长期，就和日本关东集团在台湾投资伊默克公司，由于硫酸等半导体材料体积大，重量重，默克改采授权模式，由台厂使用默克的技术在台生产，半导体材料产业因此从制程化学品开始发展。随着竹科崛起，桃园也发展出一个电子化学品的聚落，中华化学、广明实业、永光化学等大厂，都群聚在桃园观音一带。

 

　　养自有供应链势在必行

 

　　除了提高品质竞争力之外，环保也是半导体材料开发的新趋势。永光化学总经理陈伟望认为，以前半导体厂与台湾厂商合作，多半是为了降低成本；但是欧盟提出新的环保要求后，半导体厂愈来愈有意愿与台湾厂商合作研发无毒新材料，或是发展回收技术。

 

　　台积电也透过与台厂合作，把技术「埋」在材料里，采访中，厂商都避谈台积电使用的化学品确切型号，「有些东西全世界半导体产业，只有台积电在用。」业者透露，台积电使用的材料早已与英特尔、三星不同。站上半导体龙头之后，培养自己的供应链已是台积电必走的一条路。

 

　　现在，全世界都要争夺最先进的半导体制程，是威胁也是机会。台湾有机会在半导体代工之后，再长出另一个千亿元产业。如果台湾半导体材料产业能因此扩大影响力，未来台湾还会再多一座「护岛神山」，成为台湾在全球半导体产业的新竞争门槛。