金牛年明星產業－台積扮領頭羊 半導體業起飛

2021/02/16 中國電子報

5G世代驅動更多AI、Cloud Service、ARM CPU及Edge AIOT等趨勢，半導體產業增長將從B2C轉變至B2B結構。過去行動通訊市場讓台積電在製程技術和資本累積趕上Intel及Samsung，未來產業趨勢更凸顯其在高階晶圓製程、先進封裝技術的獨特價值，屆時將更仰賴第三方晶片業者及Foundry專業分工，以及更多來自雲端、工商業用、車用及軍用因先進製程所帶來新商機及效益，其評價不應受限於現階段獲利水準。

隨晶圓製程升級使得晶圓報價、光罩及良率讓晶片導入成本同步提高，未來將原先大晶片設計SoC分散為多個小晶片，可提高良率並節省成本，同時減少設計流程以縮短上市時程，台積電先進封裝製程日益成熟，大幅降低分散式設計帶來的體積、算力、功耗等不利因素，先進封裝製程需求將不再只是高端晶片專屬。

N7 EUV進展至N6、N5、N3，每個製程節點對EUV Layer隨之增加，加上Cloud、Edge AI、HPC相關晶片為後5G世代重要晶片，開案量將較以往多，對EUV空白光罩測試及光罩盒需求更為顯著，家登、Lasertec及IMS為最直接受惠業者；由於先進封裝相較於傳統封裝乃是將前段晶圓製程導入後段封裝，台灣業者如台積電、日月光、力成，技術足以與海外業者競爭。

ABF載板業者欣興、南電及景碩受惠先進封裝帶來新應用及更大面積ABF用量；更大體積的先進封裝對均熱片（Heat Spread）生產工藝的平整度、電性及均熱性門檻隨之拉高，健策為獨家供貨CoWoS均熱片業者；為了減少後段先進封裝成品測試不良品帶來的成本損失，前段製程導入晶圓探針卡（Wafer Probe）降低晶片不良品率，精測及穎崴持續耕耘晶圓探針卡業務可留意後續發展。設備方面，Chiplet帶來龐大先進封裝需求商機，弘塑及萬潤分別為先進封裝用濕製程設備、點膠及檢測機獨家供應商；晶圓尺寸及重量問題將引入更多自動化搬運系統，為盟立、均豪提供發展機會。

全球綠電趨勢明確，以台積電2019年占台灣用電量5％，未來先進製程2～3年用電量翻倍且加大採購綠電，及台商回台建設、5G基建、綠電併網、核能退役等，台灣電網升級迫切，中興電將直接受惠台電電力建設、再生能源的變電所及升壓站商機，光伏電站陸續於2021～2025年併網售電，帶來穩定現金流並擴大獲利能力。

先進封裝成突破摩爾定律的關鍵

摩爾定律發展受限下，先進封裝因能同時提高產品功能和降低成本是主流發展方向。先進封裝主要有帶倒裝晶片(FC) 結構的封裝、晶圓級封裝(WLP)、2.5D 封裝、3D 封裝...等。

半導體產業的發展遵循摩爾定律，先進製程每兩年更新一代，隨著摩爾定律極限的逼近，技術節點突破難度加大，而集成是超越摩爾定律的關鍵點，先進的封裝技術如Sip能實現在不單純依賴半導體工藝縮小的情況下，提高集成度，以實現終端電子產品的輕薄短小、低功耗等功能，同時降低廠商成本。

先進封裝技術未來發展方向朝著兩大板塊演進，一個是以晶圓級晶片封裝WLCSP(Fan-In WLP、Fan-out WLP等)，在更小的封裝面積下容納更多的引腳數; 另一板塊是系統級晶片封裝(SiP)，封裝整合多種功能晶片於一體，壓縮模組體積，提升晶片系統整體功能性和靈活性。

受益于對更高集成度的廣泛需求，以及5G、消費電子、物聯網、AI人工智慧和高性能計算HPC等大趨勢的推動，先進封裝將保持成長趨勢。根據Yole Development資料，先進封裝在2018-2024年間，將以8%的年複合成長率成長，到2024年達到近440億美元。在同一時期，傳統封裝市場僅以2.4%的年複合成長率成長，而整個IC封裝產業CAGR約為5%。

先進封裝已成必然之勢

國際半導體產業協會預期，未來帶動半導體市場重新成長的最大引擎，首指5G線通訊設備與智慧手機。由於智慧手機持續朝更高效能、更低耗電量及更智慧化演進，製程技術上須持續微縮線距，並縮小系統單晶片（SoC）的晶片面積為主流。然而，在半導體業奉為圭臬的摩爾定律極限面臨挑戰下，超越摩爾定律的製程解決方案已勢不可當，目前以異質整合和封裝兩者為目前突破摩爾定律的兩大趨勢，封測產業朝扇出型晶圓級封裝（InFO WLP）等3D IC封裝技術推進已為必然之勢。

瞄準5G後勢的強勁成長動能，如今台積電、三星、力成等廠商也競相投入扇出型晶圓級封裝技術研發，其中台積電更已是高階高密度扇出型晶圓級封裝的唯一領導者。為維持市場的龍頭地位，2020年台積電宣布資本支出上看170億美元，其中有10%將用在先進封裝，未來也將在南科、竹南新建先進封裝廠，以因應需求。這也讓研發生產3D IC封裝材料供應廠家的晶化科技，未來的成長性充滿想像空間。

封測產業鏈掀狂潮 台灣半導體下一個十年新贏家

鉅亨網新聞中心2020/12/23

先進封裝已經成為一項必要的技術

「先進封裝已經成為一項必要的技術，也是與傳統IC封裝截然不同的生意。」台積電董事長劉德音日前公開說明，未來台積電先進製程摩爾定律將在2D層面持續前進，而異質整合部分，就必須仰賴先進封裝3D層面的輔助，而2019年，先進封裝的營收貢獻，將來到接近30億美元水準。

而熟悉台積電先進封裝人士直言，台積所提出、較CoWoS、InFO等晶圓級封裝更為前段的「SoIC」(System-On-Integrated-Chips)，將正式開啟未來半導體走向3D IC的世界觀，將進一步推動台積電從IC Foundry成為System Foundry的腳步，更擁抱來自Fabless、整合元件廠(IDM)、系統廠、甚至網路公司自行設計晶片的各類訂單。

而將與5G通信世代智慧型手機一同爆發的車用C-V2X通訊趨勢、各類從資料中心、邊緣運算端竄出的高效運算(HPC)需求，更多智慧化的微機電(MEMS)感測器，追求異質整合、高效能，又在某些應用需要兼顧輕薄短小設計、良好散熱能力、降低IP成本等，將是台積電WLSI(Wafer-Level-System-Integration)平台助攻先進製程的最大利基所在。

事實上，全球電子產業界所談及5G、AI、車用電子等中長期商機，對於台積電某層面來說，其實就是同一件事情。「台積電未來發展的策略，其一就是異質整合的先進封裝，與摩爾定律持續進行的先進製程，相輔相成。」

熟悉台積電先進封裝人士透露，2020年SoIC量產計畫，並不會因為2019年短暫遭受的景氣逆風影響，將持續追求更多功能的異質整合，將走向立體、多層、更前端的封裝，協助客戶把摩爾定律微縮物理極限的痛點解開。

半導體產業鏈包括晶片設計、晶圓製造、封裝測試、電子產品組裝、終端產品組裝等，具體如下圖所示。半導體設計及製造由晶片設計、晶圓製造和封裝測試三個環節構成，具體流程為晶片設計廠商根據下游客戶需求設計出晶片方案或系統集成方案，委託晶圓製造廠商生產晶圓，然後委託封測廠商進行晶片封裝、測試，再將晶片成品銷售給電子產品組裝廠商，並最終應用於網路通信、電腦、消費電子、工業自動化控制等領域。

半導體設計及製造的產品主要為積體電路，積體電路主要分為數位晶片和類比晶片，數位晶片系指接收並處理數位（離散）信號的積體電路，常見的數位晶片包括記憶體（DRAM、NAND Flash、NOR Flash等）、微處理器（CPU、GPU、MCU、DSP等）、邏輯晶片（基帶晶片、乙太網晶片等），類比晶片系指接收並處理類比（連續）信號的積體電路，例如射頻晶片、音視頻多媒體晶片、指紋識別晶片、電源管理晶片等。

以手機為例簡要說明半導體產業鏈生產流程。手機由主機板、照相機模組、多媒體鍵盤元件等模組組成，如左下圖所示；其中，手機主機板由射頻組件、基帶處理器、應用處理器、記憶體等多種功能晶片構成，如右下圖所示。半導體產業鏈生產流程為首先在半導體生產製造環節（包含晶片設計、晶圓製造、晶片封測）生產處理器、射頻元件等各類晶片模組，然後在電子產品組裝環節在手機主機板上組裝各功能模組形成功能完整的主機板系統，最後在終端產品組裝環節組裝手機主機板、照相機模組等形成完整的手機。半導體設計及製造在半導體產業鏈中技術含量最高，主要由晶片設計、晶圓製造、封裝測試三個環節構成。