據悉，台積電董事(shì)會近期通過(guò)了建設竹南先進(jìn)封測廠的決定，選址爲苗栗縣竹南科學(xué)園區。該封測廠預計總投資額約合人民币716.2億元，計劃明年年中第一期産區運轉。除了台積電，中芯國(guó)際也與長(cháng)電科技聯合設廠，布局晶圓級封裝。台積電布局先進(jìn)封裝有何動機？晶圓大廠持續加碼封裝業，將(jiāng)對(duì)産業鏈上下遊的競合關系帶來哪些影響？
引領晶圓級封裝
台積電不僅僅是全球晶圓代工的龍頭企業，也是晶圓級封裝的引領者。經(jīng)曆了十年左右的布局，台積電已經(jīng)形成(chéng)了包括CoWoS（基片上晶圓封裝）、InFO（集成(chéng)扇出型封裝）、SoIC（系統整合單晶片封裝）在内的晶圓級系統整合平台。
台積電的封裝技術聚焦于晶圓級封裝方案，與一般意義上的封裝相比，晶圓級封裝最大的特點是“先封後(hòu)切”。據應用材料介紹，晶圓級封裝是在晶圓上封裝芯片，而不是先將(jiāng)晶圓切割成(chéng)單個芯片再進(jìn)行封裝。這(zhè)種(zhǒng)方案可實現更大的帶寬、更高的速度、更高的可靠性以及更低的功耗。
CoWoS是台積電推出的第一批晶圓級封裝産品，于2012年首次應用于28nm的FPGA封裝。CoWoS能(néng)實現更密集的芯片堆疊，适用于連接密度高、封裝尺寸較大的高性能(néng)計算市場。随着AI芯片的爆發(fā)，CoWoS成(chéng)爲台積電吸引高性能(néng)計算客戶的有力武器，其衍生版本被應用于英偉達Pascal、Volta系列，AMD Vega，英特爾Spring Crest等芯片産品。
而InFO封裝，是台積電在與三星的競争中脫穎而出并奪得蘋果大單的關鍵。InFO取消了載闆使用，能(néng)滿足智能(néng)手機芯片高接腳數和輕薄化的封裝需求，後(hòu)續版本則适用于更加廣泛的場景。拓墣産業研究院指出，InFO-oS主要面(miàn)向(xiàng)高性能(néng)計算領域，InFO-MS面(miàn)向(xiàng)服務器及存儲，而5G通信封裝方面(miàn)以InFO-AiP技術爲主流。
在InFO、CoWoS的基礎上，台積電繼續深耕3D封裝。在2019年6月舉辦的日本VLSI技術及電路研讨會上，台積電提出新型态SoIC封裝，以進(jìn)一步提升CPU/GPU處理器與存儲器間的整體運算速度，預計在2021年實現量産。
台積電之所以能(néng)開(kāi)展封裝業務，甚至引領晶圓級封裝的發(fā)展，有兩(liǎng)個層面(miàn)的原因。一方面(miàn)，晶圓級封裝強調與晶圓制造的配合，而台積電在晶圓制造有着長(cháng)期的技術積累，有利于開(kāi)發(fā)出符合需求的封裝技術。同時，台積電本身的晶圓出産量，能(néng)支撐封裝技術的用量，提升封裝開(kāi)發(fā)的投入産出比。另一方面(miàn)，台積電基于龍頭代工廠的地位，具有人才和資金優勢。
“台積電以自身的業内地位，可以聚集全球最頂尖的封測人才，在開(kāi)發(fā)财力上，也比一般的封測企業更有保證。”有分析師向(xiàng)記者表示。
打造一站式服務
在2017年第四季度法說會上，台積電表示，其CoWoS用于HPC應用，尤其是AI、數據服務和網絡領域，主要與16nm制程進(jìn)行配套生産；InFO技術則主要用于智能(néng)手機芯片，而HPC與智能(néng)手機正是台積電2017年營收的兩(liǎng)大來源，其中智能(néng)手機業務收入占比達到50%，HPC占比達到25%。
不難看出，台積電的封裝布局屬于晶圓代工的“配套業務”，主要目标是形成(chéng)與其他晶圓代工廠商的差異化競争。
“封裝與晶圓制造都(dōu)是芯片生産中不可或缺的環節。随着技術的發(fā)展演進(jìn)，封裝的重要性不斷提升，已成(chéng)爲代工廠商的核心競争力之一。”該分析師向(xiàng)《中國(guó)電子報》記者表示，“因此，台積電通過(guò)不斷加大封裝中靠近晶圓制造的工藝技術開(kāi)發(fā)，以提供更完善的一站式解決方案。”
集邦咨詢分析師王尊民向(xiàng)記者指出，台積電進(jìn)軍封測領域的原因，主要是希望延伸自己的先進(jìn)制程技術，通過(guò)制造高階CPU、GPU、FPGA芯片，并提供相應的封測流程，提供完整的“制造+封測”解決方案。
“雖然晶圓廠需額外支出封測等研發(fā)費用，但此方案卻能(néng)有效吸引高階芯片設計公司下單，實現‘制造爲主，封測爲輔’的商業模式。”王尊民說。
同時，在後(hòu)摩爾時代，制程趨近極限，封裝對(duì)于延續摩爾定律意義重大，越來越引起(qǐ)集成(chéng)電路頭部廠商的重視。
“摩爾定律的本質是單位面(miàn)積集成(chéng)更多的晶體管，随着摩爾定律放緩，廠商需要在封裝上下功夫，通過(guò)堆疊或者其他方式在單位面(miàn)積集成(chéng)更多的晶體管。”業内資深人士盛陵海向(xiàng)記者表示。
“先進(jìn)封測是未來半導體行業的增長(cháng)點，市場前景廣闊，加快推動先進(jìn)封測布局更能(néng)赢得半導體市場的長(cháng)期話語權。”分析師王若達向(xiàng)記者指出，“進(jìn)入先進(jìn)封測市場具有較高的資金、技術門檻，台積電企業憑借資金技術的多年積累，可以快速搶占市場。”
封測企業高階市場被擠壓
除了台積電，中芯國(guó)際也基于與長(cháng)電科技的合作布局晶圓級封裝。2014年，中芯國(guó)際與長(cháng)電科技合資設立中芯長(cháng)電，聚焦中段矽片制造和測試服務以及三維系統集成(chéng)芯片業務。2019年，中芯長(cháng)電發(fā)布了超寬頻雙極化的5G毫米波天線芯片晶圓級集成(chéng)封裝SmartAiP，實現了24GHz到43GHz超寬頻信号收發(fā)，有助于進(jìn)一步實現射頻前端模組集成(chéng)封裝的能(néng)力。
“未來封測的發(fā)展方向(xiàng)可能(néng)不再局限于以往單獨代工環節，而是與設計、材料、設備相結合的一體化解決方案，集成(chéng)電路前後(hòu)道(dào)工藝融合發(fā)展趨勢日益明顯。”王若達說。
頭部廠商不斷加強對(duì)晶圓級封裝的布局，會不會影響晶圓與封裝的競合關系？
王若達表示，晶圓級封裝的出現模糊了晶圓廠和封測廠之間的界限，代工企業開(kāi)始擠壓封測企業空間，并直接進(jìn)駐高端封測。
盛陵海也指出，曾經(jīng)封裝廠和代工廠之間是完全分工的，但在高端場景上，晶圓廠不得不自行開(kāi)發(fā)相應的晶圓級封裝技術，封測廠要在高端場景保持相應的競争力，也需要具備相應的工藝。
台積電等晶圓廠商在高階市場與封測廠構成(chéng)競争，也對(duì)封測廠的技術研發(fā)能(néng)力和訂單相應能(néng)力提出要求。
“台積電對(duì)于高階封測的投入，將(jiāng)會壓縮封測代工廠的小部分高階市場。然而，于封測代工廠而言，主力市場仍在其他消費性電子産品中。封測廠商除了積極發(fā)展高階封測技術以吸引客戶外，鞏固其他晶圓制造廠的訂單來源，將(jiāng)更爲重要。”王尊民說。