先進封測需求旺，封裝大(dà)廠各出奇招

根據TrendForce統計(jì)，2021年第一季全球前十大(dà)封測廠商營收達71.74億美元，年增21.5％。主要成長動能來(lái)自于5G、AI與IoT應用技(jì)術(shù)提升，逐步帶動如手機、消費性電(diàn)子、車(chē)用與伺服器(qì)等終端産品需求所緻。此外，受到全球終端大(dà)廠積極備貨使半導體(tǐ)産能供應量能不足影(yǐng)響，封測廠商直接以漲價方式因應，以同時(shí)滿足市場(chǎng)需求并确保獲利而各大(dà)封測廠為(wèi)呼應逐步增加的市場(chǎng)需求，也陸續提高(gāo)資本支出，陸續着手相關擴廠計(jì)劃。此外，現行(xíng)提供5G毫米波手機的AiP模組廠商，主要仍以高(gāo)通(tōng)（Qualcomm）獨占市場(chǎng)，且其陸續推出如QTM545等第四代産品，将陸續供應相關終端廠商使用，而目前相關AiP封測代工主要委托日月光進行(xíng)後段加工，進一步帶動其第一季營收表現。

 

 

前言

 

 

1.終端需求提升高(gāo)階晶圓封裝應運而生(shēng)以封測技(jì)術(shù)為(wèi)例，由于相關産品功能變化不斷升級 ，驅使如消費性電(diàn)子、智慧型手機、車(chē)用與伺服器(qì)等應用的封裝技(jì)術(shù)持續精進。舉例來(lái)說，在車(chē)用領域中，原先産品功能性不高(gāo)且成本較低(dī)的MCU（Micro Controller Unit）芯片，多(duō)數(shù)透過傳統封裝方式如BGA（Ball Grid Array）等即可(kě)處理(lǐ)。

 

而随着車(chē)載與影(yǐng)音(yīn)娛樂系統等不斷升級，使MCU原先功能大(dà)幅提升，從而衍生(shēng)出高(gāo)階晶圓級封裝（Wafer Level Package）如扇入型（Fan-in）、扇出型（Fan-out）與一次性大(dà)面積的面闆級封裝（FOPLP）等技(jì)術(shù)演進和(hé)市場(chǎng)需求。

 

觀察目前封裝産業發展趨勢，據TrendForce研究顯示，2020年先進封裝産值大(dà)約310.37億美元，并占整體(tǐ)封測營收45.8％，年成長率為(wèi)13％。然而，考量産品售價和(hé)成本，目前除了部分高(gāo)階應用将采用先進封裝之外，其餘商品則仍采用傳統或一般封裝技(jì)術(shù)。

 

先進、傳統封裝看俏大(dà)廠拼擴産由于現階段5G通(tōng)訊、筆記型電(diàn)腦(nǎo)與網通(tōng)芯片等傳統打線封裝需求強勁，再者如手機和(hé)平闆等中小(xiǎo)型面闆、電(diàn)視(shì)與車(chē)用等大(dà)尺寸面闆的驅動IC測試需要，促使各大(dà)廠無不提高(gāo)資本支出并擴增相關廠房(fáng)，以因應不斷增加的市場(chǎng)需求。

 

如日月光投控中的矽品，2021年3月于台灣彰化為(wèi)因應逐年增長的封測需求，計(jì)劃新旗艦廠在中科二林園區(qū)分為(wèi)二期進行(xíng)擴廠；以及排名第二的艾克爾（Amkor），2021年3月于台灣桃園為(wèi)呼應晶圓級與覆晶（Flip Chip）封裝所需，計(jì)劃于龍潭T6廠進行(xíng)相關擴産作(zuò)業。

 

中國封測龍頭江蘇長電(diàn)在2021年3月于中國紹興，接續進行(xíng)一期工程擴産計(jì)劃，預期将于2021年底正式投産；天水(shuǐ)華天也在2021年1月于中國昆山(shān)，已實現高(gāo)可(kě)靠性車(chē)用晶圓級先進封裝相關産線，期望藉由規模化和(hé)自動化以提升車(chē)用晶圓級封裝實力，并且也于同期拟募資約7.85億美元，将用于擴大(dà)多(duō)芯片、高(gāo)密度系統級芯片、高(gāo)階TSV與覆晶等封測技(jì)術(shù)提升。

 

此外，力成2021年1月于台灣苗栗，目标提高(gāo)邏輯芯片封裝産能需求，計(jì)劃于頭份興建頭份二廠和(hé)WT（Wafer Testing）二廠；京元電(diàn)也在2020年12月于台灣苗栗，為(wèi)因應手機IC設計(jì)大(dà)廠聯發科等測試需求增加，規劃于銅鑼擴增三期廠房(fáng)。

 

2.5G毫米波需求熱AiP封裝技(jì)術(shù)有(yǒu)潛力随着5G通(tōng)訊毫米波需求提升，AiP（Antenna in Package）封裝技(jì)術(shù)也逐漸應運而生(shēng)， 然考量使用場(chǎng)域體(tǐ)積和(hé)功耗不同，目前逐步區(qū)分為(wèi)天線數(shù)目較少(shǎo)并用于智慧型手機的AiP封裝；以及天線數(shù)較多(duō)且操作(zuò)于車(chē)用和(hé)基地台等AiM系統應用。

 

TrendForce補充，由于5G通(tōng)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(dà)小(xiǎo)将能與射頻芯片（RFIC）同時(shí)運用封裝方法整合于一體(tǐ)，以形成AiP封裝結構；雖其結構有(yǒu)效縮減産品體(tǐ)積，但(dàn)因考量使用場(chǎng)景大(dà)緻為(wèi)智慧型手機，且還(hái)需搭配5G射頻前端數(shù)據機芯片（Modem）才能完整執行(xíng)訊号傳輸，因此整體(tǐ)AiP産品于相關領域應用其複雜度将困難許多(duō)。

 

考量到AiP主要封裝技(jì)術(shù)應用區(qū)域多(duō)數(shù)為(wèi)5G毫米波智慧型手機，加上(shàng)其可(kě)操作(zuò)的體(tǐ)積和(hé)功耗相對受限，因此目前于手機應用上(shàng)的天線數(shù)量最多(duō)達八根；此外，AiP封裝技(jì)術(shù)也可(kě)延伸應用于室內(nèi)路由器(qì)（Router）、基地台與車(chē)用傳輸等相對體(tǐ)積，以及功耗等較不受限的場(chǎng)域，因而也逐漸發展出AiM（Antenna in Module）等型式，且相關天線數(shù)量将可(kě)提高(gāo)至64根以上(shàng)。

 

 

 

載闆選用AiP封裝是關鍵 值得(de)一提的是，載闆材料的選用在AiP封裝結構為(wèi)相當重要的一環。由于AiP結構主要以RFIC與天線等透過封裝方法整合一體(tǐ)為(wèi)主，當中必須利用載闆進行(xíng)承接，然載闆還(hái)需承受訊号傳輸下的能量蓄積與損耗情形，主要判别的兩大(dà)重點依據是相關Dk（介電(diàn)常數(shù)）與Df值（損耗因子）将成為(wèi)判别依據所在。

 

以Df值為(wèi)例，其數(shù)值越小(xiǎo)，表示訊号傳輸下的損耗情形相對越小(xiǎo)，更适合通(tōng)訊傳遞應用；至于Dk值，其數(shù)值越小(xiǎo)，代表傳輸過程中能量相對較容易離開(kāi)載闆，因此不易造成能量蓄積而導緻載闆過熱情形發生(shēng)。整體(tǐ)而言，目前AiP封裝産品所需的載闆，多(duō)數(shù)選用于LCP（Liquid Crystal Polymer）等低(dī)Df與Dk值材料為(wèi)主。

 

欲進一步開(kāi)發AiP封裝技(jì)術(shù)，除了必須擁有(yǒu)強大(dà)的Modem與射頻模組開(kāi)發實力外，适當的芯片、散熱與載闆等模拟情形也十分關鍵。以電(diàn)子設計(jì)自動化（EDA；Electronic Design Automation）廠商Cadence為(wèi)例，由于該業者長期針對相關模拟研究，且近期也透過整并方式取得(de)如AWR和(hé)Integrand等廠商，因此目前已擁有(yǒu)八成以上(shàng)AiP模拟解決方案，故對廠商在AiP封裝技(jì)術(shù)開(kāi)發上(shàng)也能提供相應解方，成為(wèi)該領域的另一種商機。

 

3.多(duō)數(shù)AiP封裝訂單日月光獨攬由于目前主要AiP産品領導者唯Qualcomm獨大(dà)，這點将歸因于其強大(dà)的5G Modem發展 ，以及完善的射頻模組和(hé)元件開(kāi)發經驗，驅使傳統CMOS芯片于設計(jì)與制(zhì)造皆能妥善發揮。依現行(xíng)發展趨勢，Qualcomm除了本身設計(jì)與射頻模組制(zhì)造實力外，後段封裝需求将轉交由日月光投控等封測代工廠進行(xíng)後續生(shēng)産。

 

Qualcomm躍AiP封裝領航員

 

此外，TrendForce補充，一向于化合物半導體(tǐ)擁有(yǒu)優勢的射頻模組大(dà)廠如思佳訊（Skyworks）和(hé)科沃（Qorvo）等，由于在智慧型手機AiP技(jì)術(shù)開(kāi)發上(shàng)缺乏立足點，目前逐步退出手機AiP市場(chǎng)，并轉戰其他基地台和(hé)車(chē)用等大(dà)型AiM模組市場(chǎng)進而發展。

 

而Modem大(dà)廠英特爾（Intel）也于2020年第四季将其業務和(hé)基頻芯片（Baseband）出售給手機終端大(dà)廠蘋果（Apple）而退出市場(chǎng)；華為(wèi)（Huawei）則因2020年9月美國商務部禁令影(yǐng)響，現階段5G毫米波手機發展計(jì)劃也宣告展延。

 

台積電(diàn)AiP封裝實力不容小(xiǎo)觑

 

整體(tǐ)而言，目前唯獨聯發科（MediaTek）和(hé)三星（Samsung）相對擁有(yǒu)開(kāi)發AiP封裝的技(jì)術(shù)實力，然而由于此兩大(dà)業者将主要研發能量集中于手機AP（Application Processor）芯片開(kāi)發，故後續發展仍有(yǒu)待時(shí)間(jiān)持續發酵。

 

現下可(kě)實現Qualcomm于AiP産品的封測代工制(zhì)造廠，主要以排名前四大(dà)的封測代工廠商如日月光、Amkor、江蘇長電(diàn)與矽品等廠商為(wèi)主；此外，以晶圓代工聞名的龍頭台積電(diàn)（TSMC），其封裝實力也不容小(xiǎo)觑。然最終經由成本與制(zhì)造難易度相互考量後，現階段Qualcomm、聯發科與Samsung等設計(jì)大(dà)廠主要仍以封測代工廠進行(xíng)後段加工生(shēng)産。進一步比較封測代工廠與台積電(diàn)的AiP封裝技(jì)術(shù)，可(kě)發現封測代工廠于結構上(shàng)采用将RFIC放置于底層，該結構使得(de)封測制(zhì)造相對容易，但(dàn)由于主要使用場(chǎng)景仍以5G毫米波手機為(wèi)主，其散熱機制(zhì)恐因産品體(tǐ)積大(dà)小(xiǎo)限制(zhì)而稍為(wèi)不佳。

 

台積電(diàn)方面，其主力技(jì)術(shù)以InFO-AiP為(wèi)基礎，相關結構選擇以RFIC放置于內(nèi)層方式進行(xíng)，整體(tǐ)成效雖有(yǒu)較低(dī)天線訊号損耗等優勢，但(dàn)其制(zhì)造成本較高(gāo)、工序相對複雜，加上(shàng)需精細RDL層（重分布層）仍為(wèi)阻礙，故多(duō)數(shù)設計(jì)廠商較無意願采用此方案，目前該技(jì)術(shù)偏屬于封裝技(jì)術(shù)展示之用。