先进封装成产业圣杯 台积电后摩尔时代打团战
图/先探提供
「后摩尔时代」来临，为了继续提升晶片效能，先进封装被视为台积电、三星与英特尔这三家晶圆代工龙头竞逐的下一个产业圣杯，与过去大不相同的是，台积电这回靠着国内上下游的资源整合，在这场竞赛中有机会领先胜出，再创另一个半导体的新高峰！
过去数十年来，半导体制程延续着摩尔定律持续升级，晶片中的电晶体线宽从数十微米逐渐缩小到奈米等级，且晶片内部的电晶体密度大约每十八个月就会增加一倍，因此对厂商来说，虽然投资总成本增加，但因为同一片晶圆，可以切出更多、效能更好的晶粒，因此仍可有效降低产品平均售价。
然而，当先进制程技术已走到七奈米、五奈米，甚至朝三奈米、二奈米制程迈进的同时，电晶体大小正不断逼近原子的物理体积极限，对于制程的投资规模及技术难度也越来越高，研调机构ＩＢＳ指出，十奈米制程开发费用约为一．七四亿美元，七奈米冲上三亿美元，五奈米已要价四．三六亿美元，三奈米更是飙到六．五亿美元，故能够投入先进制程的厂商快速减少；而美国乔治城大学安全与新兴技术中心（ＣＳＥＴ）调查则指出，过去三个世代，台积电做出的晶粒平均价格都大幅下滑，但最新的五奈米却因需用到昂贵的ＥＵＶ（极紫外光）设备，进而垫高成本，使五奈米平均价格比前一代高出五美元。
后摩尔时代来临
眼看摩尔定律发展面临到瓶颈、制程微缩的经济效益不在，与此同时，５Ｇ、人工智慧（ＡＩ）、车联网等应用正快速兴起，推升核心运算晶片朝更高效能、低成本、低功耗等趋势迈进，于是，为了继续提升晶片效能，并让晶片维持小体积，半导体业者不得不另辟新战场，除了持续发展先进制程外，更将目光转向晶片在电路板上的布局，于是异质整合概念因运而生，先进封装技术被视为是延续摩尔定律的一大重要关键。
简单来说，封装就像是替晶片量身订做一个外壳，这个外壳不仅要保护晶片在工作时不受外界的水气、灰尘、静电等因素影响，还需要满足散热条件，以及固定晶片等需求，以维持晶片的可靠度及安全性。而有别于过去的封装，是将同质晶粒（die）封在一起，所谓的异质整合，顾名思义，指的就是将两个、甚至多个不同性质的电子元件，如逻辑晶片、感测器、记忆体等，整合进单一封装里，或是利用2.5D、3D等多维度空间设计，将不同元件堆叠在单一晶片中。
也因为可透过堆叠产生一颗高效能晶片，因此仅最重要的晶片需要先进制程，其他晶片则可用旧有制程代替，可大幅降低成本，因此先进封装提供了更好的性价比。研究机构Yole Developpement就预估，一八到二四年全球先进封装市场的复合年成长率为八．二％，预估到二五年时，先进封装有望占据整个半导体市场的半壁江山。而台湾作为全球封测重镇，先进封装的比重也将逐年增加，根据工研院产科国际所预估，至二○二五年先进封装将占整体封装营收比重达四二．五％。
三强由先进制程跨入先进封装
先进封装的庞大前景，吸引众多厂商蜂拥而至，除传统的ＯＳＡＴ封测厂（委外封装测试代工）和ＩＤＭ（垂直整合元件制造）厂之外，晶圆厂、基板／ＰＣＢ供应商、设备商、封测材料等业者也朝此领域进军。由此可见，先进封装技术已无疑是未来封测产业的重中之重，更将成为主导下一阶段半导体技术的重要发展指标。
而为了取得决胜关键点，市场目光所在的三大半导体龙头企业台积电、英特尔（Intel）、三星（Samsung）均早在多年前就开始布局先进封装领域，法人指出，若能包办前段晶圆制造与后段封装制程，打造高度整合的一条龙供应链，就能与客户间达成更紧密的连结合作，由此三强争霸战逐渐从先进制程扩展到先进封装领域。（全文未完）
先探投资周刊2128期