物联网风潮推进IC制程及封装技术发展

台积电已布局物联网超低耗电制程技术（TSMC）

智能手机市场成长趋缓，半导体产业需要另添军火，物联网 (Internet of Things, IoT) 在此时接棒，预期将掀起另一波产业需求高潮，毕竟相较于传统网络的数据传输仅限于人与人之间，物联网的数据传输由于涵盖人对物、物对物，串连范围更形扩大，应用包含穿戴式装置、智能家居、智能医疗、智能物流，以及智能交通等，所需装置和设备更为多元及大量，而举凡这些产品皆需搭载芯片，商机之大令人咋舌。

工研院IEK分析指出，2020年物联网半导体市场商机将有300亿美元，占整体物联网产值3,280亿美元的9％，也占整体半导体产值4,021亿美元约8％比重。为迎接庞大的市场商机，IC制程及封装技术将有新发展，以因应物联网装置的设计考量，半导体供应商也将在其中找到更多发挥空间。事实上，证诸过往历史，凡是未实时跟上产业潮流的业者，都可能在一个浪头打来时从舞台主角退居配角，因此产业中人多不敢忽视物联网的来势汹汹。

半导体业者布局超低耗电制程

就在台积电日前召开的第二季法说会中，该公司二度调降全球半导体成长预估从4％降为3％，晶圆代工则由10％下修至6％，主因就是全球智能手机需求疲弱，且大陆等新兴市场的中低端手机需求不振。因应这个变局，台积电则是看好物联网商机即将将发酵，已备好武器攻占市场。

物联网芯片的设计强调超低功率、连结力、多项传感器的整合，以及系统级封装技术等。其中，针对超低高耗诉求，台积电已完成相关技术布局，其中包括55纳米、40纳米、28纳米及16纳米等四项超低耗电 (ULP) 制程，可因应各种物联网装置的需求。

此外，台积电也已展开「MR. ABCD」策略，主要就是将主攻微机电及微控制器（MCU）、射频芯片（RF）、汽车及类比芯片（Automative &Analog）、电源管理芯片使用的高压BCD制程、影像传感器（CMOS Image Sensor）、及显示器驱动芯片（Display ）等六大产品的成熟制程进一步应用于物联网。

特殊半导体制程需求急升

而由于物联网装置所需的低功耗微控制器、无线电频率通信、面板驱动、触控、功率器件及传感器等，大部分不需以尖端制程生产，甚至有些产品需采用特殊制程技术，因此也为更多拥有「非主流」制程的业者创造发挥空间。

例如，物联网对于砷化镓功率放大器（Power Amplifier；PA）的需求，促成主要供应商Skyworks声势持续看涨，该公司除了是苹果iPhone手机功率放大器（PA）的主要供应厂外，也已开始为多种应用产品提供连线功能，包括医疗装置、穿戴式装置等。

PA的主要功能是将信号放大，在物联网讲求高速数据传输极低功耗的诉求推动下，具有高频、高效率、低杂讯、低耗电等特点的砷化镓PA，较 CMOS PA更适合用于物联网，且随着 SiP（系统级封装）的成熟，SIP PA的封装体积能进一步缩小，因此可以预期随着物联网普及，相关PA的市场规模将更形扩大。

物联网兴起对于半导体产业供应链带来全面性影响，就先进IC制程与封装技术而言，为了要针对不同使用情境整合各种元件，以及为了要进一步缩减穿戴式装置芯片和产品的体积，SIP系统级构装 (System in Package；SiP) 的重要性逐步提升。

SiP系统级构装重要性提升

SIP是利用2D或3D方式，将各种芯片元件、系统以平面或立体方式堆叠，这些方式包括多芯片模块(MCM)、多芯片构装(MCP)、PoP(Package On Package)、PiP(Package In Package)等类型。3D IC与矽穿孔（TSV）则是打造异质整合方案平台，将各种不同制程和功能的同质或异质芯片，包括传感元件、逻辑芯片、射频元件、光电元件与电源元件加以堆叠整合，让更多元件能镶嵌在同一个芯片中，达到更多元的功能应用。

不过，值得注意的是，3D IC与矽穿孔的概念虽然逐渐成形，但是相关设计难度极高，因此目前出现2.5D IC，也就是在芯片与PCB间使用矽中介层(Interposer)来进行TSV，不过，这又出现了2.5D IC在缩小体积方面表现不佳的问题，且TSV矽中介层成本也不低。2.5D IC的劣势为FoWLP (Fan-out Wafer Level Package；扇出型晶圆级封装)

简而言之，FoWLP在比芯片更广的面积中构成凸块阵列(Bump Array)，可对应配线密度较低的载板凸块接点尺寸与间距，因不使用既有打线，其内部连结较短，有利于缩减整体封装厚度，且未使用打线与中介层，亦有助于降低成本，可望成为先进封装技术的发展要点且市场备受看好。根据Yole对Fan-Out与内嵌芯片的技术与市场报告，2014年将会超过1.5亿美元，且未来5年内将会有30%的复合成长率。

关于SiP技术应用，最知名的例子就是Apple Watch，其中的S1芯片便是采用 SiP技术，达到以单一芯片提供完整电脑架构的境界。据了解，S1芯片内含Apple处理器搭载尔必达的512MB SRAM，以及意法半导体的加速度计/陀螺仪、ADI的触控式屏幕控制器、IDT的无线充电芯片、AMS的NFC信号放大器、NXP的NFC控制器及Dialog的电源管理等。

同样的，针对物联网装置的超低功耗需求，封测厂也展相对应的低功耗封装技术，例如减少连接层及开发细线宽线距的封装技术(Fine-pitch package technology)等。

IC业者积极投入传感器领域

此外，物联网的另一关键元件 - 传感器，做为终端产品与外在物理环境的沟通工具，其发展极为多样，包括测量人体温度、血压、脉搏，以及环境的温湿度或车辆间安全距离等，由于应用范围广泛，因此也吸引众多半导体IC厂商投入与传感器相关的技术和制程开发。

例如，奥地利微电子于日前宣布收购恩智浦半导体公司CMOS传感器业务。CMOS 整合传感器可在单一传感器装置内同时测量相对湿度、压力和温度等多种环境参数，且高性价比的智能传感器系统能整合智能、有线或无线界面、以及先进的电源管理技术，大幅应用于穿戴装置、智能建筑、工业、医疗以及汽车等物联网领域

台湾半导体供应链完整占优势

最后，物联网对于产业生态也造成一定程度的冲击，不同于过去IC产业强调先进制程以延续摩尔定律的延续，物联网半导体解决方案为求降低成本，因此多以成熟低成本制程为基础，再搭配在设计封测端高度整合其他功能区块，如此就能以整合高效能的低成本方案方式满足新应用需求，且为了要符合轻薄短小的诉求，因此设计、制造、封测等上下游更必需紧密沟通合作，甚至必需与系统厂一起开发出更创新的终端产品。

也就是说，下一波的物联网市场考验的不只是制程技术，还包括制程复杂度、弹性度及整合能力。整体而言，这样的情势对于产业链完整且具有灵活弹性的台湾半导体颇为有利，预期台湾半导体产业将能乘着物联网的风潮起飞，再创又一波高峰荣景。