晶圓代工是什麼？從台積電看懂半導體的分工

生活中的例子：新聞裡的台積電與Rapidus

「台積電熊本廠開始量產」「Rapidus在北海道試作2奈米」。在這類新聞裡，常會看到晶圓代工這個詞。兩者都是替其他公司製造晶片的公司。

手機就是身邊的例子。iPhone的晶片，是Apple自己設計的。但是，Apple並沒有製造晶片的工廠。Apple在2025年8月的發表中提到，自家是台積電亞利桑那州工廠的「最大客戶」。

也就是說，畫晶片設計圖的公司，和實際製造的公司是分開的。這篇文章會依序說明為什麼會這樣，以及製造端的公司賣的是什麼。

晶片完成前的3項工作

晶片完成前的工作，大致可分為3項。第1項是設計。決定要做出什麼功能的電路，並在電腦上畫出設計圖。

第2項是前段製程。在矽做的圓形板子（晶圓）上，照設計圖做出電路。用光轉印圖案、鍍上薄膜、再削去，這些作業要重複數十次。這是需要最大規模設備的階段。

第3項是後段製程。把晶圓切成一顆一顆的晶片，裝進帶有對外端子的外殼（封裝），再進行測試。工廠裡的流程，在「半導體晶片是怎麼做出來的？」中詳細說明。

半導體公司的4種形態

業界把半導體工廠稱為「晶圓廠」，英文是fab。這是代表製造的fabrication的縮寫。先知道這個詞，公司形態的名稱就比較好懂。

只做設計和銷售、不擁有工廠的公司，稱為無晶圓廠（fabless），意思是「沒有fab」。NVIDIA和高通（Qualcomm）是代表例子，以自家的名稱銷售晶片。

相反地，接收其他公司的設計圖、承接前段製程製造的公司，就是晶圓代工。英文的foundry，原本是指熔化金屬、倒進模具的「鑄造廠」。晶圓代工賣的不是自家的產品，而是「製造」這項工作。

從設計、製造到銷售都由1家公司完成的企業，稱為IDM。中文稱為「整合元件製造商」，意思是把從設計到製造、銷售的流程整合在1家公司裡。英特爾，以及製造記憶體的三星電子等，都是代表例子。

承接後段製程組裝和測試的公司，稱為OSAT。常見的分工是：晶圓代工做好的晶圓，再由OSAT加工成晶片。

不過，1家公司不一定只屬於1種形態。三星電子是製造自家記憶體的IDM，同時也經營替其他公司製造晶片的晶圓代工事業。

為什麼設計和製造會分開

過去，大多數做晶片的公司，都是自己設計、在自家工廠製造。也就是說，IDM是常態。分工擴大的主要原因，是工廠變得非常昂貴。

工廠蓋好之後，越是不停地運轉越划算。工廠產能中實際使用的比例，稱為「稼動率」。如果只用1家公司的產品來使用工廠，銷量一下滑，稼動率就會下降，昂貴的設備也就閒置了。

晶圓代工向許多公司接單，把工廠的產能填滿。即使某家公司的訂單減少，也比較容易用其他公司的訂單補上。這樣一來，巨額的設備費用，就由許多客戶一起分擔。

這種模式的先驅，是1987年在台灣成立的台積電（TSMC）。台積電說明，自己「開創了只專注製造客戶產品的經營模式」。它不設計、不銷售自有品牌的晶片，所以不會和客戶競爭。客戶也就能放心把設計圖交給它。

有了可以委託製造的對象，即使是沒有工廠的公司，也能做出最先進的晶片。就這樣，靠設計能力競爭的無晶圓廠公司大幅成長。

晶圓代工賣的是什麼

晶圓代工賣給客戶的東西，大致可整理成3項。為了簡化說明，這裡以前段製程的製造為主。

1. 製造技術（製程）

用什麼材料和步驟，做出多精細的電路。這一整套做法稱為「製程」。除了最先進的世代，還有省電的、耐高電壓的、感測器用的等，依用途有不同種類。台積電公布，2025年用305種製造技術，為534家客戶生產了12,682種產品。

2. 產能

能在決定的時期，生產決定的數量。這也是重要的商品。產能是用1個月或1年能處理多少片晶圓來表示。熱門世代的產能會被訂滿，所以客戶會想提早確保產能。

3. 設計用的工具與支援

設計公司必須配合該晶圓代工的做法來畫設計圖。這需要線寬和間距最小值等規則，以及在電腦上模擬電晶體特性的資料。晶圓代工會把這些整理成一整套交給客戶。這稱為PDK（製程設計套件）。

遵守PDK規則的設計圖，就能期待在那座工廠做得出來，並如預期運作。晶圓代工還會和設計軟體公司，以及販售常用電路設計資料的公司合作。台積電從2008年起，以「OIP」的名稱經營這種合作架構。

反過來說，設計圖會和特定晶圓代工的做法綁在一起。要換到別家晶圓代工，多半需要修改設計。這也是客戶不容易轉換的原因之一。

為什麼最先進的工廠這麼貴

最先進的工廠昂貴，原因之一是畫出最細圖案的設備非常昂貴，而且需要好幾台。代表性的是使用波長13.5 nm光線的EUV微影設備。另外，還需要把灰塵減到極少的房間，以及許多鍍膜、削去、量測用的設備。

來看看金額的例子。台積電2025年花在工廠和設備上的錢（資本支出）是409億美元。比2024年的298億美元又增加了（根據該公司的法說會）。

台積電在2025年3月，宣布把對美國的投資擴大到總計1,650億美元。計畫內容包含6座工廠、2座先進封裝工廠，以及研發中心。要注意這是計畫的金額，不是已經花完的金額。

能回收這麼龐大費用的公司很有限。美國的格芯（GlobalFoundries）在2018年宣布，無限期停止當時最先進的7奈米世代的開發。理由是需要最先進製程的客戶太少，投資不划算（IEEE Spectrum，2018年）。之後，它把重點放在通訊用等特色製造技術上。

主要的晶圓代工廠

下面整理主要的公司和各自的定位。市占率這類數字變化很快，所以表中只寫不容易改變的特徵。

在日本，台積電在熊本縣設立了子公司JASM。第1座工廠在2024年底開始量產（根據台積電的年報）。索尼集團旗下的半導體公司、電裝（DENSO）和豐田汽車也有出資。

第1座工廠生產的，是比最先進更早的世代（12～28奈米）的晶片。汽車、工業設備和家電等使用的晶片，很多是用有實績、能便宜製造的較早世代來生產。晶圓代工的工作，並不只有最先進製程的競爭。另外，2026年公布的計畫顯示，興建中的第2座工廠將生產更新的3奈米世代。

晶圓代工新聞的解讀方式

市占率：誰、在什麼時候、計算了什麼

「台積電市占率超過7成」這類新聞常引用的，是台灣調查機構TrendForce的統計。根據TrendForce，2026年4～6月的晶圓代工營收市占率如下。台積電是72.5%，三星電子是5.9%，中芯國際是5.4%。

這個數字是用每3個月的營收計算的。不同調查機構，計算哪些公司的哪些營收也不同。所以不能直接和其他調查機構的數字比較。看到標題裡的數字，要確認來源和期間。

「◯奈米」是世代的名稱

「2奈米量產」這類數字，是替製造技術的世代取的名稱。並不是說晶片某個地方是2 nm。不同公司即使數字相同，內容也不一致。詳細說明請見「「2奈米」「3奈米」是什麼的長度？」。

計畫、試作、量產的差異

看工廠的新聞時，要注意是哪個階段的事。「計畫」或「宣布投資」，是錢還沒花完的階段。「試作」是少量製造來確認的階段，「量產」是當成產品大量製造的階段。即使是同一座工廠，階段不同，意義也大不相同。

常見的誤解

從數字來看

其中，客戶數、投資金額和市占率幾乎每年都會變。最新的數值，請以各公司的公告或調查機構的資料確認。

進一步學習

• 用表格比較公司形態：「IDM、無晶圓廠、晶圓代工的差異」整理了各自的優勢、劣勢和代表性企業。
• 前段製程和後段製程的差異：可以閱讀「半導體前段製程與後段製程的差異」和「半導體晶片是怎麼做出來的？」。
• 設計圖完成的過程：「積體電路（IC）是什麼？」說明了設計的流程，以及把設計資料交給製造端的投片。
• 分攤試作費用的方式：把多家公司的設計放在1片晶圓上一起製造的MPW（多專案晶圓）。
• 新聞裡出現的公司和詞語：晶圓代工、Rapidus，以及景氣好壞反覆循環的矽循環，可以在名詞解釋中查到。
• 縮小以外的進步方式：「微縮之後」整理了把晶片疊起來的技術等內容。