台積電加碼晶圓封裝 動機何在？
本文來源：拓璞產(chan) 業(ye) 研究院
據悉，台積電董事會(hui) 近期通過了建設竹南先進封測廠的決(jue) 定，選址為(wei) 苗栗縣竹南科學園區。該封測廠預計總投資額約合人民幣716.2億(yi) 元，計劃明年年中第一期產(chan) 區運轉。除了台積電，中芯國際也與(yu) 長電科技聯合設廠，布局晶圓級封裝。台積電布局先進封裝有何動機？晶圓大廠持續加碼封裝業(ye) ，將對產(chan) 業(ye) 鏈上下遊的競合關(guan) 係帶來哪些影響？
引領晶圓級封裝
台積電不僅(jin) 僅(jin) 是全球晶圓代工的龍頭企業(ye) ，也是晶圓級封裝的引領者。經曆了十年左右的布局，台積電已經形成了包括CoWoS（基片上晶圓封裝）、InFO（集成扇出型封裝）、SoIC（係統整合單晶片封裝）在內(nei) 的晶圓級係統整合平台。
台積電的封裝技術聚焦於(yu) 晶圓級封裝方案，與(yu) 一般意義(yi) 上的封裝相比，晶圓級封裝最大的特點是“先封後切”。據應用材料介紹，晶圓級封裝是在晶圓上封裝芯片，而不是先將晶圓切割成單個(ge) 芯片再進行封裝。這種方案可實現更大的帶寬、更高的速度、更高的可靠性以及更低的功耗。
CoWoS是台積電推出的第一批晶圓級封裝產(chan) 品，於(yu) 2012年首次應用於(yu) 28nm的FPGA封裝。CoWoS能實現更密集的芯片堆疊，適用於(yu) 連接密度高、封裝尺寸較大的高性能計算市場。隨著AI芯片的爆發，CoWoS成為(wei) 台積電吸引高性能計算客戶的有力武器，其衍生版本被應用於(yu) 英偉(wei) 達Pascal、Volta係列，AMD Vega，英特爾Spring Crest等芯片產(chan) 品。
而InFO封裝，是台積電在與(yu) 三星的競爭(zheng) 中脫穎而出並奪得蘋果大單的關(guan) 鍵。InFO取消了載板使用，能滿足智能手機芯片高接腳數和輕薄化的封裝需求，後續版本則適用於(yu) 更加廣泛的場景。拓墣產(chan) 業(ye) 研究院指出，InFO-oS主要麵向高性能計算領域，InFO-MS麵向服務器及存儲(chu) ，而5G通信封裝方麵以InFO-AiP技術為(wei) 主流。
在InFO、CoWoS的基礎上，台積電繼續深耕3D封裝。在2019年6月舉(ju) 辦的日本VLSI技術及電路研討會(hui) 上，台積電提出新型態SoIC封裝，以進一步提升CPU/GPU處理器與(yu) 存儲(chu) 器間的整體(ti) 運算速度，預計在2021年實現量產(chan) 。
台積電之所以能開展封裝業(ye) 務，甚至引領晶圓級封裝的發展，有兩(liang) 個(ge) 層麵的原因。一方麵，晶圓級封裝強調與(yu) 晶圓製造的配合，而台積電在晶圓製造有著長期的技術積累，有利於(yu) 開發出符合需求的封裝技術。同時，台積電本身的晶圓出產(chan) 量，能支撐封裝技術的用量，提升封裝開發的投入產(chan) 出比。另一方麵，台積電基於(yu) 龍頭代工廠的地位，具有人才和資金優(you) 勢。
“台積電以自身的業(ye) 內(nei) 地位，可以聚集全球最頂尖的封測人才，在開發財力上，也比一般的封測企業(ye) 更有保證。”有分析師向記者表示。
打造一站式服務
在2017年第四季度法說會(hui) 上，台積電表示，其CoWoS用於(yu) HPC應用，尤其是AI、數據服務和網絡領域，主要與(yu) 16nm製程進行配套生產(chan) ；InFO技術則主要用於(yu) 智能手機芯片，而HPC與(yu) 智能手機正是台積電2017年營收的兩(liang) 大來源，其中智能手機業(ye) 務收入占比達到50%，HPC占比達到25%。
不難看出，台積電的封裝布局屬於(yu) 晶圓代工的“配套業(ye) 務”，主要目標是形成與(yu) 其他晶圓代工廠商的差異化競爭(zheng) 。
“封裝與(yu) 晶圓製造都是芯片生產(chan) 中不可或缺的環節。隨著技術的發展演進，封裝的重要性不斷提升，已成為(wei) 代工廠商的核心競爭(zheng) 力之一。”該分析師向《中國電子報》記者表示，“因此，台積電通過不斷加大封裝中靠近晶圓製造的工藝技術開發，以提供更完善的一站式解決(jue) 方案。”
集邦谘詢分析師王尊民向記者指出，台積電進軍(jun) 封測領域的原因，主要是希望延伸自己的先進製程技術，通過製造高階CPU、GPU、FPGA芯片，並提供相應的封測流程，提供完整的“製造+封測”解決(jue) 方案。
“雖然晶圓廠需額外支出封測等研發費用，但此方案卻能有效吸引高階芯片設計公司下單，實現‘製造為(wei) 主，封測為(wei) 輔’的商業(ye) 模式。”王尊民說。
同時，在後摩爾時代，製程趨近極限，封裝對於(yu) 延續摩爾定律意義(yi) 重大，越來越引起集成電路頭部廠商的重視。
“摩爾定律的本質是單位麵積集成更多的晶體(ti) 管，隨著摩爾定律放緩，廠商需要在封裝上下功夫，通過堆疊或者其他方式在單位麵積集成更多的晶體(ti) 管。”業(ye) 內(nei) 資深人士盛陵海向記者表示。
“先進封測是未來半導體(ti) 行業(ye) 的增長點，市場前景廣闊，加快推動先進封測布局更能贏得半導體(ti) 市場的長期話語權。”分析師王若達向記者指出，“進入先進封測市場具有較高的資金、技術門檻，台積電企業(ye) 憑借資金技術的多年積累，可以快速搶占市場。”
封測企業(ye) 高階市場被擠壓
除了台積電，中芯國際也基於(yu) 與(yu) 長電科技的合作布局晶圓級封裝。2014年，中芯國際與(yu) 長電科技合資設立中芯長電，聚焦中段矽片製造和測試服務以及三維係統集成芯片業(ye) 務。2019年，中芯長電發布了超寬頻雙極化的5G毫米波天線芯片晶圓級集成封裝SmartAiP，實現了24GHz到43GHz超寬頻信號收發，有助於(yu) 進一步實現射頻前端模組集成封裝的能力。
“未來封測的發展方向可能不再局限於(yu) 以往單獨代工環節，而是與(yu) 設計、材料、設備相結合的一體(ti) 化解決(jue) 方案，集成電路前後道工藝融合發展趨勢日益明顯。”王若達說。
頭部廠商不斷加強對晶圓級封裝的布局，會(hui) 不會(hui) 影響晶圓與(yu) 封裝的競合關(guan) 係？
王若達表示，晶圓級封裝的出現模糊了晶圓廠和封測廠之間的界限，代工企業(ye) 開始擠壓封測企業(ye) 空間，並直接進駐高端封測。
盛陵海也指出，曾經封裝廠和代工廠之間是完全分工的，但在高端場景上，晶圓廠不得不自行開發相應的晶圓級封裝技術，封測廠要在高端場景保持相應的競爭(zheng) 力，也需要具備相應的工藝。
台積電等晶圓廠商在高階市場與(yu) 封測廠構成競爭(zheng) ，也對封測廠的技術研發能力和訂單相應能力提出要求。
“台積電對於(yu) 高階封測的投入，將會(hui) 壓縮封測代工廠的小部分高階市場。然而，於(yu) 封測代工廠而言，主力市場仍在其他消費性電子產(chan) 品中。封測廠商除了積極發展高階封測技術以吸引客戶外，鞏固其他晶圓製造廠的訂單來源，將更為(wei) 重要。”王尊民說。
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