台积电则是专注晶圆代工厂,过去大多只专注负责芯片生产,后段封测则由台积或客户自行转交给日月光、矽品、艾克尔、力成、颀邦、南茂、超丰或大陆的江苏长电、通富微等公司。
半导体业者表示,全球半导体供应链经历长期演变,已逐步发展一套完整且区域分工的供应链体系,台湾因专注在芯片制程和后段封测,因而成为全球芯片制造及后段封测中心,目前这两项都排名全球第一。在美中贸易战及新冠肺炎疫情造成全球芯片断链危机下,台厂群聚效应持续扩大。
不过,随着芯片制程微缩逐渐遭遇瓶颈,芯片追求更高效能及更低功耗的需求有增无减,因而催生业者透过先进封装,延续摩尔定律的发展,并进而让异质整合封装,成为新显学。

异质整合像平地盖房芯片堆叠成一颗
但随芯片发展愈来愈讲究效能与尺寸微缩,还要完成封装,就如同过去在一大块面积上盖房子,现在变成在有限的面积上盖大楼,逐步将芯片堆叠,后来更演变要把不同制程的芯片、甚至不同功能的芯片,全封成一颗。这类的芯片就像把高运算的芯片、和辅助运算记忆体封在一起;或是把微控制器、影像感测器、温湿度感测器和功率元件及被动元件整合在一起,就叫做异质整合封装。追求微缩的目的,就是要腾出更多的空间让电池加大续航力。
如果按照过去芯片制造由台积电负责,后段封装由日月光或矽品负责,封完的芯片出货到鸿海等系统组装厂,若运作一切正常,品牌厂受到消费者喜爱,手机、笔电、电视大厂赚到钱,就会持续砸钱,支持开发更先进、功能更强大的产品,各生产体系订单也会跟进源源不绝。
不过,摩尔定律逐步遭到瓶颈,异质芯片整合难度愈高,如果芯片出了问题,到底是哪一端出了问题,究责晶圆制程厂时推给后段封装厂,但后段封装厂又推给芯片制造厂或芯片设计本身出问题,在类似事件层出不穷后,就逐步衍生品牌大厂干脆要求晶圆制程厂全包,芯片开发商或品牌厂,只对单一窗口,若芯片出问题,由提供整合服务商负责,看要是全做或赔偿,就比较单纯。

台积跨足后段封测连拿苹果代工大单
台积电即靠着独特的芯片整合服务及先进后段封装,连续拿下苹果好几个世代的手机处理器代工大单;可编辑逻辑元件大厂赛灵思长期第一个率先采用台积电最先进封装,市占率一路领先对手;后续协助超微处理器痛击英特尔,快速抢占市占。
台积电后来甚至以此自豪,干脆整合所有封装平台为3D Fabric,提供更完整的先进封装服务,并同步在北、中、南扩建封装厂,在日本成立先进封装材料研发中心,甚至延缆前美光董事长徐国晋回锅,担任导线与封装技术整合部片负责人,虽然台积电迄今未公布其头衔,但据同业透露,这个编制规模已逾150人,要壮大小芯片(Chiplet)发展规模,都可以看出台积电对先进封装高度重视程度。

三星、英特尔斥资封装领域急起直追
三星、英特尔也看到此趋势发展,都大力在这领域布局。三星去年6月就宣布下一代2.5D 封装技术I-Cube4芯片上市。三星的I-Cube就是一种异质整合技术,可将一个或多个逻辑芯片(如CPU、GPU等)和多个记忆体芯片(如高频宽记忆体,HBM)整合连结放置在矽中介层(Interposer)顶部,让多个芯片为单个元件工作。
三星更在近期宣布设立半导体封装与测试(TP)中心,要在后段制程上提高竞争力,追赶台积电。
英特尔执行长基辛格( Pat Gelsinger)在去年底短期来台拜会台积电高层后,随即飞往主持马来西亚封测厂加码70亿美元的扩建典礼,日前宣布在欧洲斥资330亿元扩大晶圆厂投资中,也包括要斥资100亿元,在意大利设立测试与封装厂。
由于英特尔在封装领域,有其独特坚强实力,是该公司长期在中央处理器独霸的关键,如今随着启动IDM2.0,冲刺晶圆代工版图,也将成为抢占想要推出高效能异质芯片客户的重要凭证,对台积电的威胁不容小觑。
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