「半導體競爭不再只比硬體和產能，而是比誰能夠應用 AI 、自動化和智慧製造來奪得先機。」
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被譽為臺灣「半導體自動化教父」的國立成功大學智慧製造研究中心執行長鄭芳田，為當前的全球晶片戰局，下了簡潔而有力的註解 。揭示半導體製造的競爭焦點，正從看得見的產線，延伸到看不見的演算法與數據中。
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不過，金屬工業研究發展中心精微成形研發處副處長陳佳麟也提醒：「即使擁有高度智慧的自動化設備，也並不表示就可以做出高階的晶片。」
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這兩段看似矛盾的論述，精準地描繪當下全球半導體競局最核心的挑戰：如何在追求工廠「智慧」的同時，守住製造「實力」的根基。
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這道難題，正是美國、日本與中國傾全國之力試圖解開的結。從美國的《晶片與科學法》（ CHIPS and Science Act ），到日本組建的 Rapidus 國家隊，再到中國以「中國製造 2025 」推動的本土化替代，各國不只在產能自動化上競爭，也在高階半導體生產製造能力上積極投資。在這場智慧與實力的雙重賽局中，早已站在製造巔峰的臺灣，又將如何應戰？
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美國：晶片法案推動無人工廠，但自主供應鏈仍受挑戰
美國的戰略起點，是來自供應鏈風險與地緣政治的不安。 2022 年通過的《晶片與科學法》為本土半導體產業提供高達 527 億美元的補貼，意在吸引晶圓廠回流美國本土。除了財政補助，美國更強調導入 AI 、自主機器人與協作機器人，企圖打造「無人工廠」。
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美國這幾年確實大力推動「無人工廠」的概念，從《晶片與科學法》大規模補貼建廠，到導入 AI 、機器人和自動化系統來提高本土生產效率，希望透過技術整合來減少對海外供應鏈的依賴。
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事實上，美國在軟體平臺和系統整合方面的優勢非常明顯。例如 IBM 和 Google 正積極投入 AI 晶片與製程優化平臺，英特爾則在亞利桑那州與俄亥俄州的晶圓廠建設中，全面導入先進自動化系統。美國政府更進一步收緊先進製程設備與技術出口限制，強化對中國的圍堵。
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陳佳麟副處長則指出，在半導體產業鏈中，美國掌握兩個關鍵：一是電子設計自動化軟體（electronic design automation, EDA ），全球主要供應商幾乎都在美國；二是關鍵設備供應商，例如應用材料（ Applied Materials ）、科林研發（ Lam Research ）等，這些公司提供的設備是半導體製造過程中的關鍵環節，直接影響著晶片的性能和良率。
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不過，美國要完全達到「自主供應鏈」的目標仍面臨挑戰。鄭芳田執行長表示，「一是製程設備和材料鏈還是高度全球化，二是新廠和新技術落地需要時間與人才。」這意味著，美國雖然能在先進製程的部分關鍵環節達到更高自給率，但整體供應鏈回流美國的難度仍高。
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陳佳麟副處長也提醒，近期美國宣布生產出領先的 4 奈米晶片，品質與良率已達臺灣水準，但這靠的並不是美國的自動化設備，而是複製已在臺灣的量產經驗及前往美國支援的臺灣工程師投入製程改善。換言之，美國在設計工具與設備供應上占據優勢，但製造端仍需仰賴他國。
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<div class="jsx-3968805167 absolute w-full left-0 bottom-0 p-4 text-white text-[13px]" style="background: rgba(0, 0, 0, 0.66); display: block; line-height: normal;">美國這幾年大力推動「無人工廠」，希望透過技術整合來減少對海外供應鏈的依賴。</div>
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日本：Rapidus 國家隊登場，設備材料強項卻難補製造落差
相較於美國的「大格局布局」，日本則選擇以「國家隊模式」重返先進製程舞臺。 2022 年，日本政府與豐田、Sony 、 NTT 等八大企業共同出資成立 Rapidus ，鎖定 2 奈米製程，獲得政府超過 7000 億日圓的補助，廠區設於北海道千歲，並與 IBM 、 Intel 合作開發自動化製程技術。 2025 年中，Rapidus 宣布成功試製出 2 奈米 GAA 電晶體，並完成運作確認
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日本的策略是很典型的「穩健回防」，他們組成 Rapidus 國家隊，政府和企業合力投入，還和 Intel 、 IBM 這些國際企業合作開發自動化製程，這樣的策略最大的優勢是可以直接延續日本在設備製造和製程控制上的傳統優勢，也能補足他們在先進製程上的落差。
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日本的核心競爭力來自其在半導體設備領域的深厚基礎。東京威力科創（ Tokyo Electron ）與日立高新（ Hitachi High-Tech ）技術在曝光、蝕刻與量測設備上占據全球重要地位。再加上日本企業在製程控制與品質管理上的嚴謹文化，使得其製程穩定性長期受到全球晶圓廠信賴。此外，日本跨國合作經驗豐富，這是別人很難複製的。
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但挑戰同樣存在。鄭芳田執行長提醒，「日本最大的挑戰是人才，特別是年輕工程師願不願意投入這個產業，以及能不能在全球化競爭下快速擴張。」若缺乏足夠的新血加入，Rapidus 的藍圖恐怕難以完全落實。陳佳麟副處長也表示，日本的強項在設備與材料，特別是材料科學，而非晶片製造，日本在製造端已落後數十年，企業投資並不積極，因此外界對其能否真正量產仍在觀望。
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外媒分析指出，Rapidus 的關鍵在於能否在 2027 年如期量產。若兩年內未能跨越良率與產能門檻，日本恐仍難以建立先進製程優勢。儘管如此，日本政府仍持續提供巨額補助，累計承諾超過 1.7 兆日圓，並在 2025 年再追加 1,000 億日圓資金。這筆資金挹注不僅是經濟支援，更是對國家戰略地位的押注。
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<div class="jsx-3968805167 absolute w-full left-0 bottom-0 p-4 text-white text-[13px]" style="background: rgba(0, 0, 0, 0.66); display: block; line-height: normal;">日本透過組成 Rapidus ，希望能以「國家隊模式」重返先進製程舞臺。</div>
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中國：舉國體制全速推進，中階製程見效但高階仍受限
中國的策略則更是政策驅動，透過「中國製造 2025 」計畫，全力扶植本土半導體產業。近年來，中國加速發展國產半導體設備商，並大力推動自動化建置，特別是在中階製程和後段封裝領域。
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中國的核心策略是政府全力扶植本土設備和自動化廠商來降低對國外技術的依賴。他們的優勢在於政策資源集中，擴張速度快，尤其是在中階製程和後段封裝的自動化建置，已經有不少成果。
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事實上，中國的晶片投資額已達數千億美元規模，中芯國際、華虹半導體以及長江存儲等企業，都在積極擴建產能。華為則在自主研發晶片與 EDA 工具上投入大量資源，並嘗試利用國內軟體與自動化平臺來縮小國際差距。
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然而，挑戰仍然嚴峻。鄭芳田執行長提醒，核心的 EDA 工具、高階製程設備還是差距大，短期難以完全國產化，加上製程穩定性還有待提升，這是製造業最難補的缺口。因此，中國短期內不太可能在高階製程全面突圍，但在中低階市場和後段封裝，中國仍具備快速擴張的優勢。不過，陳佳麟副處長則認為，以中國過去十年在製造業的進步來看，發展出 AI 晶片只是遲早的問題。
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三國半導體自動化競局：誰跑得快，誰走得穩？
如果從長遠觀察三國的發展路線，差異愈發明顯。鄭芳田執行長表示，美國採取的是典型的「大格局布局」，日本則走得比較穩健，而中國的發展速度最快。
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美國的強項在於 AI 與自動化平臺的軟體整合能力，再加上龐大資金支持與出口管制，使其能在先進製程上取得相對優勢。日本的優勢則在於製程穩定性與設備供應鏈，並藉由國際合作，提高回歸先進製程的機率。中國則憑藉龐大市場與政策資源，在中階製程和封裝領域快速擴張，但在高階技術上仍有明顯差距。
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以速度來說，中國當然最快，但要說成熟度和穩定性，日本仍然是最穩健的，美國則在創新應用和軟體平臺上走得比較前面。若從「供應鏈安全」的角度來看，鄭芳田執行長點出就「抗風險」的能力來說，美國布局得最完整，日本的做法是把可靠度做到極致，中國則採更積極地往國產替代和區域化供應鏈發展。
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<div class="jsx-3968805167 absolute w-full left-0 bottom-0 p-4 text-white text-[13px]" style="background: rgba(0, 0, 0, 0.66); display: block; line-height: normal;">美國是典型的「大格局布局」，日本則是走得比較穩，而中國的速度是最快的。</div>
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臺灣在三國夾縫中的定位
從過去提出的「工業 4.1 零缺陷製造」與「工業 4.2 綠色智慧製造」概念中，半導體自動化的核心價值在於透過「零缺陷」與「綠色永續」來提升產業競爭力與環境責任。而實現這些價值的最關鍵要素，在於高度整合、數據驅動的虛實整合系統，讓所有的生產環節都能被精準掌握與智慧優化。
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未來，半導體工廠將會是高度智慧化的場域。機器人不僅在生產線上忙碌穿梭，更像是一位無聲的「智慧管家」，透過數據洞察預測、預防問題，並不斷改善製程，將「零缺陷」和「綠色智慧」從願景變為現實。
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在美、日、中全面投入的情況下，臺灣該如何走出自己的路？國立清華大學動力機械工程學系張禎元講座教授分享他的看法，「臺灣半導體產業應加強全球化分散布局，大廠可以多區設廠，小型業者則可拓展多元新興市場，提升產業韌性。透過建構民主韌性供應鏈，分散地緣風險。」此外，張禎元講座教授也提醒，「臺灣應積極串聯全球半導體供應鏈，並加強參與全球標準的制定，凝聚美、日、歐盟及東南亞等多邊共同產業鏈協作，確保臺灣半導體產業在全球規則制定及分工中，保持穩定的供應能力。」
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而鄭芳田執行長則直言：「臺灣應該要做的是『系統整合和標準輸出』，而不是在補貼或產能上跟大國硬拚。我們的優勢是深厚的現場導入經驗，最了解如何將技術有效導入場域。如果能把智慧品質（零缺陷）、能源碳排管理（零碳排）這些模組做成可搬遷、可複製的套件，對齊國際標準，就能在全球扮演系統解決方案提供者的角色。」臺灣不應該在補貼或產能上和大國硬拚，而是要把握自身優勢。
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鄭芳田執行長進一步提醒，臺灣的風險在於「如果系統整合資訊平臺和國際化標準沒跟上，就容易被國際平臺邊緣化。」因此，建立示範場域、驗證模組，並輸出標準化方案，才是臺灣能在未來競爭中長久立足的關鍵。
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陳佳麟副處長則指出，台積電的成功來自全球分工合作，但這也是弱點。因為臺灣無法自行生產高精密設備與材料，一旦供應被切斷，將面臨嚴重挑戰。雖然臺灣在邏輯晶片上領先，但在記憶體與設備材料上存在明顯弱點。當前台積電積極扶植本土先進封裝設備與材料廠商，希望在新領域培養新夥伴，以補不足。他強調，未來若要持續保持領先，不僅需要填補設備、材料與記憶體的缺口，還必須與頂尖客戶如 NVIDIA 緊密合作，共同開發最新技術。這需要投入大量的人力與資源，但身為全球半導體龍頭，這是不得不面對的挑戰。
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面對美、中、日政策拉鋸，張禎元講座教授將重點放在臺灣半導體產業的全球化分散布局，鼓勵大廠多區設廠，小型業者拓展多元新興市場，提升產業韌性。建構民主韌性供應鏈，分散地緣風險，針對提升產業韌性，他認為有三大具體措施與政策工具可以參考：
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<li>先進封裝與系統級整合倍速計畫：包括 CoWoS/SoIC 、 CoPoS （面板級封裝）等先進封裝技術的提前布局，推動在地設備供應能力的提升。</li>
<li>AI-Fab 及機器人自動化：將自動天車、無人搬運、協作機器人大量導入半導體廠，整合整廠自動化生產流程，促進自動化生產排程與製程優化。</li>
<li>設備與材料在地升級：推動模組國產化，與國際設備大廠在臺建立共同研發中心，實現設備間的無縫通訊溝通，強化本土設備業者的技術能力。</li>
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對於臺灣半導體產業全球分工的特性，張禎元講座教授最後補充說道：「臺灣半導體產業一向不是以規模經濟來與全球市場競爭，而是憑藉『高階智慧自動化』、『自主設備供應』、『全球共同合作』等三大核心動能，靈活應變全球政經的挑戰。在半導體智慧製造的新世代，透過此三大核心動能，方能持續守住世界級半導體製造龍頭的地位。」
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（客座總編輯｜國立政治大學資訊學院 劉吉軒院長；研究顧問團隊｜國立清華大學動力機械工程學系 張禎元講座教授、國立成功大學智慧製造研究中心 鄭芳田執行長、金屬工業研究發展中心精微成形研發處 陳佳麟副處長；責任編輯｜曹盛威、洪孟樊）