晶圆厂加速入局,封测产业风云再起
摩尔芯闻
今天
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「财讯」,谢谢。
据台媒财讯网报道,中国台湾半导体产业正走上新拐点。2020年开始,封测将成为半导体产业的新明星,追上潮流的公司已经「惦惦赚三碗公」,这将会是台湾下一个发光发热的全球第一。
过去被视为低毛利、低成长的
封装
产业,2020年起不同了。许多封测厂的营收获利在2020年创下成立以来新高纪录;与此同时,在
台积电
带头下,台湾封测供应链正在进行近年来最大规模的扩厂计划。「我入行27年,第一次听到所有封测大老板说,接下来会好10年」一位
设备
厂主管说。
全台疯扩厂
日月光
手笔最大
12月底,本刊采访团队到台湾各地实地观察各厂扩产状况。在苗栗,
台积电
第5座先进
封装
厂正在赶工兴建,整个基地约有2个足球场大;在高雄,全球最大封测厂
日月光
投控,除了建立
5G
无人工厂,更宣布要再兴建7座无人工厂,甚至要挑战
三星
的规模,未来要在台湾多聘20000人,成为台湾最大雇主。
走进竹科旁的湖口工业区,全球第9大封测厂
颀邦
科技的新厂房大楼,已进入完工阶段;不远处,全球第5大封测厂
力成
,也买下台积
固态照明
旧厂,正准备改装成最先进的
面板级
封装
技术生产基地。
力成
执行长谢永达说,这座厂将于2021年第1季完工,2022年开始试产。
高阶载板扩产速度更是急如星火。「高阶载板现在非常非常缺,连
台积电
都会担心载板供应短缺。」一位封测厂总经理说。在桃园,我们也看到
欣兴
如巨舰般庞大的新厂,主体结构已完成,将生产技术难度最高的ABF载板。
不只高阶制程,传统
封装
业者也在扩厂。生产半导体封装导线架的长科,也正在高雄加工出口区建新厂。董事长黄嘉能说:「现在下单,交期要排到半年以后。」此外,谢永达也透露,
力成
旗下的超丰「2019年才刚盖厂,2020年就满了,明后年,还会再盖厂」。
现在,整个封测产业链,从最高阶的
晶圆
级
封装
,到最传统的打线
封装
,全都是旺!旺!旺!
导线架抢手订单交期排到半年后
美国知名市场调查公司Prismark资深顾问Brandon Prior,接受本刊采访时指出,全球
封装
产业,不包含
测试
,市场规模为570亿美元(约新台币1.61兆元);2019年到2024年,全球封装市场每年会有5.6%复合成长率,「封装会比整个半导体市场成长速度还快」。
他分析,若只看先进
封装
,目前市场规模约为57亿美元,其中,覆晶封装会以半导体市场的2倍速度成长;此外,高密度扇出型封装(属于
晶圆
级
封装
)也会翻倍成长。他认为,即使是成熟的打线
封装
制程,需求也会增加,「但年成长率约在5%以下」;同时短期内大部分半导体产品不会有供过于求的状况。
封装
产业翻红,原因之一是电脑不再只是用来打字、上网,
AI
和
5G
对运算能力的需求极为巨大,而且半导体制程微缩愈来愈困难,成本愈来愈高。
过去30年,微缩技术就像是现代炼金术,让同一片
晶圆
,切割出更多、效能更好的晶粒;虽然总成本上升,但因为晶粒数也增加,产品平均成本降得更低,同样一片晶圆,可以变出好几倍的营收。不过,制程微缩带来的经济效益,已经开始改变了。
先进
封装
正夯
晶圆
厂成长新动能
根据美国乔治城大学
安全
与新兴技术中心(CSET)的调查,过去3个世代,
台积电
做出的晶粒平均价格都大幅下滑,但是最新的
5纳米制程
制造出的芯片,平均价格不降反升,比前一代多出了5美元。
5纳米
制程投资成本较前一代增加近一倍,要制造5纳米芯片,不但要用到昂贵的
EUV
(极紫外光)
设备
,而且每一片5纳米芯片要用到多达14道EUV
光罩
加工。
因此,为了让未来芯片的性能继续提升,价格持续降低,
台积电
等半导体厂早已研发
晶圆
级先进
封装
;因为,如果整颗IC都用最先进的制程制造不划算,新的方法是,只有芯片最重要的部分用最先进制程制造,其他次要功能,像
电源管理
、
天线
元件,则沿用旧的制程,透过
封装
技术,整合成一颗芯片。
台积电
董事长
刘德音
2020年就公开表示,微缩加3D IC技术,未来能让每单位运算密度每2年成长2倍。
台积电
为了
先进
封装
技术
苦熬10几年,这个故事还跟日前才宣布离开的
中芯
共同执行长
梁孟松
有关。当年,梁孟松是研发线宽微缩的一流技术高手,梁孟松力求表现,希望能争得
台积电
副总位置。当时,在台积电内部,只有研发线宽微缩的人才,叫一流人才。
技术大竞赛自备化成标准配备
但是,当时
台积电
高层希望
梁孟松
转向研究先进
封装
,
超越摩尔
定律,这是个冷衙门,短期内也不会赚钱,
梁孟松
因此拂袖而去。却没想到,他的同事余振华接下研发先进
封装
的命令后,苦熬多年,
台积电
不但因这项技术独吃
苹果
订单,余振华也因此升任副总经理,台积电创办人
张忠谋
还推荐余振华拿下总统科学奖。
「以后
晶圆
厂要靠先进
封装
成长。」业界人士观察。因为传统封装是靠打线机把一条一条线打在芯片上完成,一颗芯片顶多能串连数百、上千条线,晶圆级的先进封装,却是用半导体制程,把一个个显微镜下才能看见的金属接点接在晶圆上,串连上万条线路,线路密度可以达到传统封装的数10倍以上。
全球封测龙头
日月光
投控自然不会错过这个机会;但是,他们的盘算完全不同。
「
矽
品之前就为
苹果
专门设了一条
晶圆
级
封装
产线,但几乎从没填满过。」业界人士透露,
封装
厂早看到先进封装的潜力,封测厂内部已从劳力密集的生产线,变成穿着无尘衣,遍布
自动化
设备
的高科技厂房。
「
晶圆级封装
,60、70颗芯片要价100美元,传统打线制程只要几美分,相差好几10倍。」业界人士观察。做3D IC
封装
,传统封测业的弱点是,如果
台积电
做先进
封装
失败,只要再生产一片
晶圆
给客户即可,但封测厂却要用市价赔偿,一片要价上万美元。
▲
日月光
投控的第18座智慧工厂,是首座结合
5G
、
大数据
技术的智慧工厂。
(图/资料室)
在这场竞赛中,封测厂的优势是,拥有各种封测技术可以运用,每一项都不容易。像
2.5D
的
晶圆级封装
材料
标准,还是
日月光
投控最先提出的,从最便宜的打线
封装
,到最昂贵的
晶圆
级
封装
,封测厂都有产能可以提供。因此,封装厂积极发展
系统级
封装
(
SiP
),这种技术可以整合各家的IC,做成一颗
晶圆
大小的模组,提供原本一整片
PCB
(
印刷电路板
)才能做到的功能,与鸿海等系统组装厂抢市场。
传统封测厂靠资源整合胜出
或是发展更先进的
封装
技术,把先进封装做到更便宜。例如,
力成
新厂的新技术,是能用一整片面板大小的基板,一次
封装
3片12吋
晶圆
,成本比一次只
封装
一片的晶圆厂更有竞争力。对
天线
、
Wi-Fi
、
电源管理
等应用,传统封测厂握有优势。
「
日月光
会重演当年“铜线战争”的成功模式。」业界人士观察日月光的布局,过去
电子产品
打线是以黄金作主要
材料
,黄金质地软,容易加工,但当时
日月光
早已悄悄布局铜打线制程, 「有一年,金价大涨,接一样的订单,日月光获利是对手的数倍,这一役让日月光站上
封装
龙头」。
看好商机,中国江苏
长电
也大力投资
先进
封装
技术
;此外,鸿海也藉由投资讯芯,跨入
系统级
封装
市场反攻。面对对手进逼,
日月光
投控早在11年前就布局自动工厂,整座厂房看上去就与
晶圆
厂相似,产线上只能看到少数穿无尘衣的工作人员。
吴田玉
曾表示:「
自动化
工厂完成的那天,我整整大笑了一个星期。」日月光投控已准备用自动化面对对手的低价竞争。
即使是传统的
封装
厂,也会跟着这一波潮流成长。像生产传统导线架的长科,2020年就在高雄投资兴建新的导线架
蚀刻
生产线。长科董事长黄嘉能分析,传统的导线架也在进步,过去旧的导线架技术只能做出1排接脚,现在的新技术却能做出2排甚至多排,可以做出200、300个接点,开始侵蚀原本较为高阶的
BGA
封装
市场。国际网通大厂中高阶芯片现在改用导线架,也能做出面积比过去更小、更省成本的新产品,黄嘉能现在的目标,就是做到全球导线架第一大厂。
新需求全面引爆投资机会藏不住
「
5G
绝对是推力之一。」黄嘉能说,5G现在只是刚刚开始,但5G带动万
物联网
的需求,会让芯片需求增加,市场变大,占整个市场一大半比率的中低阶芯片需求自然大增。超丰等传统
封装
厂的业绩持续成长,也证明这个现象。
接下来几年,
AI
、
5G
、
物联网
和电动车,会激发更多的需求。在先进
封装
成为显学之后,
晶圆
厂会侵蚀部分封测厂的生意;但与此同时,封测厂也会用更低的成本和更高效的产品,拿走部分系统组装厂的生意。
未来几年,封测产业将是一场
晶圆
厂、封测厂和系统厂的跨界大乱斗,各种新
材料
、新
设备
需求将出现,台湾厂商也有机会抢先卡位。这是台湾在半导体下一个10年不能错过的大趋势,也蕴藏许多投资机会。
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