先進(jìn)封測(cè)需求旺，封裝大廠各出奇招

根據(jù)TrendForce統(tǒng)計(jì)，2021年第一季全球前十大封測(cè)廠商營(yíng)收達(dá)71.74億美元，年增21.5%。主要成長(zhǎng)動(dòng)能來(lái)自于5G、AI與IoT應(yīng)用技術(shù)提升，逐步帶動(dòng)如手機(jī)、消費(fèi)性電子、車用與伺服器等終端產(chǎn)品需求所致。

此外，受到全球終端大廠積極備貨使半導(dǎo)體產(chǎn)能供應(yīng)量能不足影響，封測(cè)廠商直接以漲價(jià)方式因應(yīng)，以同時(shí)滿足市場(chǎng)需求并確保獲利而各大封測(cè)廠為呼應(yīng)逐步增加的市場(chǎng)需求，也陸續(xù)提高資本支出，陸續(xù)著手相關(guān)擴(kuò)廠計(jì)劃。現(xiàn)行提供5G毫米波手機(jī)的AiP模組廠商，主要仍以高通(QCOM.US)獨(dú)占市場(chǎng)，且其陸續(xù)推出如QTM545等第四代產(chǎn)品，將陸續(xù)供應(yīng)相關(guān)終端廠商使用，而目前相關(guān)AiP封測(cè)代工主要委托日月光進(jìn)行后段加工，進(jìn)一步帶動(dòng)其第一季營(yíng)收表現(xiàn)。

前言

1.終端需求提升高階晶圓封裝應(yīng)運(yùn)而生以封測(cè)技術(shù)為例，由于相關(guān)產(chǎn)品功能變化不斷升級(jí)，驅(qū)使如消費(fèi)性電子、智慧型手機(jī)、車用與伺服器等應(yīng)用的封裝技術(shù)持續(xù)精進(jìn)。舉例來(lái)說(shuō)，在車用領(lǐng)域中，原先產(chǎn)品功能性不高且成本較低的MCU(Micro Controller Unit)芯片，多數(shù)透過(guò)傳統(tǒng)封裝方式如BGA(Ball Grid Array)等即可處理。

而隨著車載與影音娛樂(lè)系統(tǒng)等不斷升級(jí)，使MCU原先功能大幅提升，從而衍生出高階晶圓級(jí)封裝(Wafer Level Package)如扇入型(Fan-in)、扇出型(Fan-out)與一次性大面積的面板級(jí)封裝(FOPLP)等技術(shù)演進(jìn)和市場(chǎng)需求。

觀察目前封裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，據(jù)TrendForce研究顯示，2020年先進(jìn)封裝產(chǎn)值大約310.37億美元，并占整體封測(cè)營(yíng)收45.8%，年成長(zhǎng)率為13%。然而，考量產(chǎn)品售價(jià)和成本，目前除了部分高階應(yīng)用將采用先進(jìn)封裝之外，其余商品則仍采用傳統(tǒng)或一般封裝技術(shù)。

先進(jìn)、傳統(tǒng)封裝看俏大廠拼擴(kuò)產(chǎn)由于現(xiàn)階段5G通訊、筆記型電腦與網(wǎng)通芯片等傳統(tǒng)打線封裝需求強(qiáng)勁，再者如手機(jī)和平板等中小型面板、電視與車用等大尺寸面板的驅(qū)動(dòng)IC測(cè)試需要，促使各大廠無(wú)不提高資本支出并擴(kuò)增相關(guān)廠房，以因應(yīng)不斷增加的市場(chǎng)需求。

如日月光投控中的矽品，2021年3月于臺(tái)灣彰化為因應(yīng)逐年增長(zhǎng)的封測(cè)需求，計(jì)劃新旗艦廠在中科二林園區(qū)分為二期進(jìn)行擴(kuò)廠;以及排名第二的艾克爾(Amkor)，2021年3月于臺(tái)灣桃園為呼應(yīng)晶圓級(jí)與覆晶(Flip Chip)封裝所需，計(jì)劃于龍?zhí)禩6廠進(jìn)行相關(guān)擴(kuò)產(chǎn)作業(yè)。

中國(guó)封測(cè)龍頭江蘇長(zhǎng)電在2021年3月于中國(guó)紹興，接續(xù)進(jìn)行一期工程擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，預(yù)期將于2021年底正式投產(chǎn);天水華天也在2021年1月于中國(guó)昆山，已實(shí)現(xiàn)高可靠性車用晶圓級(jí)先進(jìn)封裝相關(guān)產(chǎn)線，期望藉由規(guī)?；妥詣?dòng)化以提升車用晶圓級(jí)封裝實(shí)力，并且也于同期擬募資約7.85億美元，將用于擴(kuò)大多芯片、高密度系統(tǒng)級(jí)芯片、高階TSV與覆晶等封測(cè)技術(shù)提升。

此外，力成2021年1月于臺(tái)灣苗栗，目標(biāo)提高邏輯芯片封裝產(chǎn)能需求，計(jì)劃于頭份興建頭份二廠和WT(Wafer Testing)二廠;京元電也在2020年12月于臺(tái)灣苗栗，為因應(yīng)手機(jī)IC設(shè)計(jì)大廠聯(lián)發(fā)科等測(cè)試需求增加，規(guī)劃于銅鑼擴(kuò)增三期廠房。

2.5G毫米波需求熱AiP封裝技術(shù)有潛力隨著5G通訊毫米波需求提升，AiP(Antenna in Package)封裝技術(shù)也逐漸應(yīng)運(yùn)而生，然考量使用場(chǎng)域體積和功耗不同，目前逐步區(qū)分為天線數(shù)目較少并用于智慧型手機(jī)的AiP封裝;以及天線數(shù)較多且操作于車用和基地臺(tái)等AiM系統(tǒng)應(yīng)用。

TrendForce補(bǔ)充，由于5G通訊毫米波(mmWave)頻段需求，射頻模組中的天線因尺寸微縮原因，其大小將能與射頻芯片(RFIC)同時(shí)運(yùn)用封裝方法整合于一體，以形成AiP封裝結(jié)構(gòu);雖其結(jié)構(gòu)有效縮減產(chǎn)品體積，但因考量使用場(chǎng)景大致為智慧型手機(jī)，且還需搭配5G射頻前端數(shù)據(jù)機(jī)芯片(Modem)才能完整執(zhí)行訊號(hào)傳輸，因此整體AiP產(chǎn)品于相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用其復(fù)雜度將困難許多。

考量到AiP主要封裝技術(shù)應(yīng)用區(qū)域多數(shù)為5G毫米波智慧型手機(jī)，加上其可操作的體積和功耗相對(duì)受限，因此目前于手機(jī)應(yīng)用上的天線數(shù)量最多達(dá)八根;此外，AiP封裝技術(shù)也可延伸應(yīng)用于室內(nèi)路由器(Router)、基地臺(tái)與車用傳輸?shù)认鄬?duì)體積，以及功耗等較不受限的場(chǎng)域，因而也逐漸發(fā)展出AiM(Antenna in Module)等型式，且相關(guān)天線數(shù)量將可提高至64根以上。

載板選用AiP封裝是關(guān)鍵 值得一提的是，載板材料的選用在AiP封裝結(jié)構(gòu)為相當(dāng)重要的一環(huán)。由于AiP結(jié)構(gòu)主要以RFIC與天線等透過(guò)封裝方法整合一體為主，當(dāng)中必須利用載板進(jìn)行承接，然載板還需承受訊號(hào)傳輸下的能量蓄積與損耗情形，主要判別的兩大重點(diǎn)依據(jù)是相關(guān)Dk(介電常數(shù))與Df值(損耗因子)將成為判別依據(jù)所在。

以Df值為例，其數(shù)值越小，表示訊號(hào)傳輸下的損耗情形相對(duì)越小，更適合通訊傳遞應(yīng)用;至于Dk值，其數(shù)值越小，代表傳輸過(guò)程中能量相對(duì)較容易離開(kāi)載板，因此不易造成能量蓄積而導(dǎo)致載板過(guò)熱情形發(fā)生。整體而言，目前AiP封裝產(chǎn)品所需的載板，多數(shù)選用于LCP(Liquid Crystal Polymer)等低Df與Dk值材料為主。

欲進(jìn)一步開(kāi)發(fā)AiP封裝技術(shù)，除了必須擁有強(qiáng)大的Modem與射頻模組開(kāi)發(fā)實(shí)力外，適當(dāng)?shù)男酒?、散熱與載板等模擬情形也十分關(guān)鍵。以電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA;Electronic Design Automation)廠商Cadence為例，由于該業(yè)者長(zhǎng)期針對(duì)相關(guān)模擬研究，且近期也透過(guò)整并方式取得如AWR和Integrand等廠商，因此目前已擁有八成以上AiP模擬解決方案，故對(duì)廠商在AiP封裝技術(shù)開(kāi)發(fā)上也能提供相應(yīng)解方，成為該領(lǐng)域的另一種商機(jī)。

3.多數(shù)AiP封裝訂單日月光獨(dú)攬由于目前主要AiP產(chǎn)品領(lǐng)導(dǎo)者唯Qualcomm獨(dú)大，這點(diǎn)將歸因于其強(qiáng)大的5G Modem發(fā)展，以及完善的射頻模組和元件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，驅(qū)使傳統(tǒng)CMOS芯片于設(shè)計(jì)與制造皆能妥善發(fā)揮。依現(xiàn)行發(fā)展趨勢(shì)，Qualcomm除了本身設(shè)計(jì)與射頻模組制造實(shí)力外，后段封裝需求將轉(zhuǎn)交由日月光投控等封測(cè)代工廠進(jìn)行后續(xù)生產(chǎn)。

高通躍AiP封裝領(lǐng)航員

此外，TrendForce補(bǔ)充，一向于化合物半導(dǎo)體擁有優(yōu)勢(shì)的射頻模組大廠如思佳訊(Skyworks)和科沃(Qorvo)等，由于在智慧型手機(jī)AiP技術(shù)開(kāi)發(fā)上缺乏立足點(diǎn)，目前逐步退出手機(jī)AiP市場(chǎng)，并轉(zhuǎn)戰(zhàn)其他基地臺(tái)和車用等大型AiM模組市場(chǎng)進(jìn)而發(fā)展。

而Modem大廠英特爾(INTC.US)也于2020年第四季將其業(yè)務(wù)和基頻芯片(Baseband)出售給手機(jī)終端大廠蘋(píng)果(AAPL.US)而退出市場(chǎng);華為(Huawei)則因2020年9月美國(guó)商務(wù)部禁令影響，現(xiàn)階段5G毫米波手機(jī)發(fā)展計(jì)劃也宣告展延。

臺(tái)積電(TSM.US)AiP封裝實(shí)力不容小覷

整體而言，目前唯獨(dú)聯(lián)發(fā)科(MediaTek)和三星(Samsung)相對(duì)擁有開(kāi)發(fā)AiP封裝的技術(shù)實(shí)力，然而由于此兩大業(yè)者將主要研發(fā)能量集中于手機(jī)AP(Application Processor)芯片開(kāi)發(fā)，故后續(xù)發(fā)展仍有待時(shí)間持續(xù)發(fā)酵。

現(xiàn)下可實(shí)現(xiàn)Qualcomm于AiP產(chǎn)品的封測(cè)代工制造廠，主要以排名前四大的封測(cè)代工廠商如日月光、Amkor、江蘇長(zhǎng)電與矽品等廠商為主;此外，以晶圓代工聞名的龍頭臺(tái)積電(TSMC)，其封裝實(shí)力也不容小覷。然最終經(jīng)由成本與制造難易度相互考量后，現(xiàn)階段Qualcomm、聯(lián)發(fā)科與Samsung等設(shè)計(jì)大廠主要仍以封測(cè)代工廠進(jìn)行后段加工生產(chǎn)。進(jìn)一步比較封測(cè)代工廠與臺(tái)積電的AiP封裝技術(shù)，可發(fā)現(xiàn)封測(cè)代工廠于結(jié)構(gòu)上采用將RFIC放置于底層，該結(jié)構(gòu)使得封測(cè)制造相對(duì)容易，但由于主要使用場(chǎng)景仍以5G毫米波手機(jī)為主，其散熱機(jī)制恐因產(chǎn)品體積大小限制而稍為不佳。

臺(tái)積電方面，其主力技術(shù)以InFO-AiP為基礎(chǔ)，相關(guān)結(jié)構(gòu)選擇以RFIC放置于內(nèi)層方式進(jìn)行，整體成效雖有較低天線訊號(hào)損耗等優(yōu)勢(shì)，但其制造成本較高、工序相對(duì)復(fù)雜，加上需精細(xì)RDL層(重分布層)仍為阻礙，故多數(shù)設(shè)計(jì)廠商較無(wú)意愿采用此方案，目前該技術(shù)偏屬于封裝技術(shù)展示之用。

本文選編自“工商時(shí)報(bào)”，作者：TrendForce分析師王尊民;智通財(cái)經(jīng)編輯：李均柃