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異質整合時代的封裝測試議題

  • 林育中

在異質整合時代不需要先進製造技術節點、真正「異質」的封裝測試,封測業傳統的優勢仍在。TI Philippines

委外封裝測試(Out-Sourced Assembly and Testing;OSAT)產業一年全球銷售額近300億美金,在整個半導體產業一年近5000億的產值中不太顯眼,但卻是半導體產業材料、設備、設計、製造、封測等加值環節中不可或缺的一環。

台灣的集體努力讓原先以IDM模式為主的半導體產業垂直拆解成上述的各環節,並且在設計、製造和封測這三環節成績斐然。但是現在半導體的加值模式已經開始逐漸改變而且分化,產業中原已穩定的價值鏈結構也跟著改變。兩個顯而易見的改變是做系統的廠商開始進入設計業,這跟異質整合年代以應用來驅動科技和增加價值的趨勢有關;另一個是製造業吃進封測業,這兩個都是過去台灣半導體產業的優勢環節,因此特別值得注意。

製造業跨進封測業已是舊聞,台積電今年預計來自先進封測的營業額已近30億美金,放在OSAT總營額中也占近10%。如果SoIC(System-on-Integrated-Chips)如期在2021年量產的話,這個比例還會再提高。

過去封測較製造毛利要低,製造業集中投資於較高報酬部門、封測業部份靠規模經濟擴大淨利,從業務、投資管理都可以輕易理解。當遊戲規則改變,高階封測變成核心競爭力,製造業將之整合入增值鏈環節從競爭理論也很容易懂。

比較要想的是封測產業以後要如何自處?在許多異質整合的討論會中封測公司已是報告的常客,問題是做什麼?有一塊是天生比較不易形成優勢的:在扇出晶圓級封裝(Fan-Out Wafer Level Packaging;FOWLP)的技術中,為了要讓晶片中為數眾多的I/O(High Density Fan Out;HDFO)能順利拉到扇出區,需要一重新分配層(Re-Distribution Layer;RDL),這一層雖然不難,但是它的主導權在設計和製造環節,封測比較難觸及。

雖然有些封測廠商會提供封裝設計工具,但是在生產流程中距離設計比較遠,影響力終是不如製造業。至於其它不需要先進製造技術節點、真正「異質」的封裝測試,封測業傳統的優勢仍在,而且增加的價值可能比以前還高。

製造業不只是代工,記憶體也是。最近記憶體公司有兩個方向相反的案例令人困惑。一是美光開始建封測廠,另一個是紫光成立內存集團,不久後卻開始出清對封測公司的持股,說是要集中力量。我想這是兩家公司對未來前景的判斷不一的結果。

無可置疑的,記憶體是異質整合諸種元件中重要的一種。含記憶體的異質整合元件中,與代工廠或IDM廠業務範圍重疊的是高效能計算(High Performance Computing;HPC),這也是異質整合元件中價值極高的一環,許多更具挑戰性的技術如三維單晶堆疊(3D monolithic stacking)均是環繞著CPU與記憶體的整合討論發展的。HPC的成份元件有記憶體、有計算晶片,問題是誰將掌控最後產品主導權?這就是問題所在,也是為什麼各成份元件廠商努力發展HPC相關的異質整合技術的原因。

許多新的情境都可以在歷史中找到參考的借鑑。手機發展初期,記憶體單靠SRAM已不敷使用。由於系統廠商慣於使用SRAM介面,所以用容量較大的DRAM來裝成SRAM,叫pseudo SRAM。又由於應用在行動器具上,需要在體積上講究,所以最終產品是將NOR與pseudo SRAM合併封裝的“combo”。問題來了,是NOR的廠商還是DRAM廠商主導?DRAM市場比NOR大很多,企業規模一般也大,照理來說是DRAM廠商有利,但NOR廠商是手機原來的元件供應商,先入為主,combo的組成便多由NOR廠商來主導。DRAM廠商被迫要供應“known good die”,訂價權自然也在NOR廠商手中。

在HPC異質整合的競爭的競爭中,誰將取得主導權?記憶體製造商?計算晶片的代工廠或IDM?或者是二者都有的製造商?

現為DIGITIMES顧問,1988年獲物理學博士學位,任教於中央大學,後轉往科技產業發展。曾任茂德科技董事及副總、普天茂德科技總經理、康帝科技總經理等職位。曾於 Taiwan Semicon 任諮詢委員,主持黃光論壇。2001~2002 獲選為台灣半導體產業協會監事、監事長。現在於台大物理系訪問研究,主要研究領域為自旋電子學相關物質及機制的基礎研究。