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异质集成时代的封装测试议题

  • 林育中

在异质集成时代不需要先进制造技术节点、真正「异质」的封装测试,封测业传统的优势仍在。TI Philippines

委外封装测试(Out-Sourced Assembly and Testing;OSAT)产业一年全球销售额近300亿美金,在整个半导体产业一年近5000亿的产值中不太显眼,但却是半导体产业材料、设备、设计、制造、封测等加值环节中不可或缺的一环。

台湾的集体努力让原先以IDM模式为主的半导体产业垂直拆解成上述的各环节,并且在设计、制造和封测这三环节成绩斐然。但是现在半导体的加值模式已经开始逐渐改变而且分化,产业中原已稳定的价值链接构也跟著改变。两个显而易见的改变是做系统的厂商开始进入设计业,这跟异质集成年代以应用来驱动科技和增加价值的趋势有关;另一个是制造业吃进封测业,这两个都是过去台湾半导体产业的优势环节,因此特别值得注意。

制造业跨进封测业已是旧闻,台积电今年预计来自先进封测的营业额已近30亿美金,放在OSAT总营额中也占近10%。如果SoIC(System-on-Integrated-Chips)如期在2021年量产的话,这个比例还会再提高。

过去封测较制造毛利要低,制造业集中投资于较高报酬部门、封测业部份靠规模经济扩大净利,从业务、投资管理都可以轻易理解。当游戏规则改变,高阶封测变成核心竞争力,制造业将之集成入增值链环节从竞争理论也很容易懂。

比较要想的是封测产业以后要如何自处?在许多异质集成的讨论会中封测公司已是报告的常客,问题是做什么?有一块是天生比较不易形成优势的:在扇出晶圆级封装(Fan-Out Wafer Level Packaging;FOWLP)的技术中,为了要让芯片中为数众多的I/O(High Density Fan Out;HDFO)能顺利拉到扇出区,需要一重新分配层(Re-Distribution Layer;RDL),这一层虽然不难,但是它的主导权在设计和制造环节,封测比较难触及。

虽然有些封测厂商会提供封装设计工具,但是在生产流程中距离设计比较远,影响力终是不如制造业。至于其它不需要先进制造技术节点、真正「异质」的封装测试,封测业传统的优势仍在,而且增加的价值可能比以前还高。

制造业不只是代工,存储器也是。最近存储器公司有两个方向相反的案例令人困惑。一是美光开始建封测厂,另一个是紫光成立内存集团,不久后却开始出清对封测公司的持股,说是要集中力量。我想这是两家公司对未来前景的判断不一的结果。

无可置疑的,存储器是异质集成诸种元件中重要的一种。含存储器的异质集成元件中,与代工厂或IDM厂业务范围重迭的是高效能计算(High Performance Computing;HPC),这也是异质集成元件中价值极高的一环,许多更具挑战性的技术如三维单晶堆叠(3D monolithic stacking)均是环绕著CPU与存储器的集成讨论发展的。HPC的成份元件有存储器、有计算芯片,问题是谁将掌控最后产品主导权?这就是问题所在,也是为什么各成份元件厂商努力发展HPC相关的异质集成技术的原因。

许多新的情境都可以在历史中找到参考的借监。手机发展初期,存储器单靠SRAM已不敷使用。由于系统厂商惯于使用SRAM接口,所以用容量较大的DRAM来装成SRAM,叫pseudo SRAM。又由于应用在行动器具上,需要在体积上讲究,所以最终产品是将NOR与pseudo SRAM合并封装的“combo”。问题来了,是NOR的厂商还是DRAM厂商主导?DRAM市场比NOR大很多,企业规模一般也大,照理来说是DRAM厂商有利,但NOR厂商是手机原来的元件供应商,先入为主,combo的组成便多由NOR厂商来主导。DRAM厂商被迫要供应“known good die”,订价权自然也在NOR厂商手中。

在HPC异质集成的竞争的竞争中,谁将取得主导权?存储器制造商?计算芯片的代工厂或IDM?或者是二者都有的制造商?

现为DIGITIMES顾问,1988年获物理学博士学位,任教于中央大学,后转往科技产业发展。曾任茂德科技董事及副总、普天茂德科技总经理、康帝科技总经理等职位。曾于 Taiwan Semicon 任咨询委员,主持黄光论坛。2001~2002 获选为台湾半导体产业协会监事、监事长。现在于台大物理系访问研究,主要研究领域为自旋电子学相关物质及机制的基础研究。