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當(dāng)代，全球先進(jìn)封裝市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)選手包括了IDM（半導(dǎo)體垂直整合制造商）、Foundry（晶圓代工廠）以及委外封測(cè)服務(wù)（Outsourced Semiconductor Assembly and Test，簡(jiǎn)稱OSAT）供應(yīng)商等，主要頭部玩家包括日月光、安靠、長(zhǎng)電科技、臺(tái)積電、三星及英特爾，6家大廠合計(jì)占據(jù)整個(gè)先進(jìn)封裝市場(chǎng)近80％市場(chǎng)份額。
近些年隨著先進(jìn)封裝的迅速發(fā)展，我們可以明顯觀察到，傳統(tǒng)封測(cè)廠在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中逐漸處于一定的落后位置，而以高端先進(jìn)封裝技術(shù)為代表的如臺(tái)積電逐漸逼近市場(chǎng)首位。隨著摩爾定律發(fā)展受限，先進(jìn)封裝技術(shù)也愈發(fā)受到重視。據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，2022年先進(jìn)封裝在整體封裝市場(chǎng)的占比已經(jīng)接近三成，而至今年，占比已近4成，且先進(jìn)封裝增速高于整體封裝。
先進(jìn)封裝市場(chǎng)過(guò)于龐大，以臺(tái)積電、日月光為首的企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中相互合作，互相成就，先進(jìn)封裝領(lǐng)域呈現(xiàn)新的圖景。本文將通過(guò)觀望日月光和臺(tái)積電兩家大企的成長(zhǎng)一窺先進(jìn)封裝發(fā)展趨勢(shì)。
老牌封測(cè)龍頭日月光厚積薄發(fā)，精進(jìn)先進(jìn)封裝技術(shù)
日月光投控一貫堅(jiān)持的路線都很清晰明確，通過(guò)持續(xù)的并購(gòu)與擴(kuò)產(chǎn)，擁有多樣化的封裝技術(shù)和龐大產(chǎn)能，建立包括芯片前段測(cè)試及晶圓針測(cè)至后段之封裝、材料及成品測(cè)試的一體化半導(dǎo)體封裝及測(cè)試中心服務(wù)客戶。并在當(dāng)代，與時(shí)俱進(jìn)發(fā)展先進(jìn)封裝，持續(xù)強(qiáng)化集團(tuán)在全球營(yíng)運(yùn)布局，繼續(xù)壯大封裝帝國(guó)版圖。
1、再建新廠，全球化步伐邁進(jìn)
近日，日月光投控繼續(xù)擴(kuò)產(chǎn)，旗下日月光半導(dǎo)體ISE Labs宣布于加州圣荷西開(kāi)設(shè)第二個(gè)美國(guó)廠區(qū)。據(jù)悉，日月光半導(dǎo)體ISE Labs美國(guó)圣荷西新廠區(qū)主要負(fù)責(zé)可靠性和驗(yàn)證程序，服務(wù)客戶包括人工智能（AI）/機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和高性能計(jì)算（HPC）等新興半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域的解決方案開(kāi)發(fā)廠商。而弗里蒙特廠則是專注于測(cè)試功能，兩個(gè)廠區(qū)的運(yùn)營(yíng)總面積超過(guò)15萬(wàn)平方英尺（約1.39萬(wàn)平方米）。
邁過(guò)去年的行業(yè)低谷，今年日月光早早宣布了新一輪資本支出，其增幅達(dá)40%至50%，其中65%將用于先進(jìn)封裝和測(cè)試。而從實(shí)際投資來(lái)看，日月光今年資本支出約780億元新臺(tái)幣，其中超過(guò)5成比重用于先進(jìn)封裝測(cè)試，測(cè)試資本支出將較原先再增加10%。
其全球化布局動(dòng)作近兩年格外活躍。2023年12月下旬，日月光半導(dǎo)體公告，承租中國(guó)臺(tái)灣福雷電子位于高雄楠梓廠房，分別為K21的7樓與K22的7樓，擴(kuò)充封裝產(chǎn)能。產(chǎn)業(yè)人士分析，日月光半導(dǎo)體將擴(kuò)充AI芯片先進(jìn)封裝產(chǎn)能。此前消息顯示，日月光高雄廠為應(yīng)對(duì)運(yùn)營(yíng)規(guī)劃，針對(duì)先進(jìn)封裝制程的終端測(cè)試需求、AI芯片高性能計(jì)算及散熱需求，購(gòu)買了大社土地分二期開(kāi)發(fā)。其中，第一期K27廠房已于2023年完工進(jìn)駐，主要設(shè)置Flip Chip及IC測(cè)試生產(chǎn)線。
今年1月19日，日月光發(fā)布公告，馬來(lái)西亞子公司投資馬幣6969.6萬(wàn)令吉取得馬來(lái)西亞檳城州桂花城科技園土地使用權(quán)，應(yīng)對(duì)運(yùn)營(yíng)需求。產(chǎn)業(yè)人士分析，日月光投控此次在馬來(lái)西亞檳城的投資，主要是為了布局先進(jìn)封裝產(chǎn)能；今年2月，英飛凌和日月光投控近日同步公告，日月光投控將投資約21億元新臺(tái)幣（約合4.79億元人民幣）收購(gòu)英飛凌位于菲律賓和韓國(guó)的兩座后段封測(cè)廠，擴(kuò)大在車用和工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的電源芯片模塊封測(cè)與導(dǎo)線架封裝，最快今年第2季底完成交易；6月21日，日月光半導(dǎo)體再宣布，與日月光旗下宏璟建設(shè)在高雄興建K28廠，預(yù)計(jì)2026年第四季度完工，重點(diǎn)布局先進(jìn)封裝終端測(cè)試以及人工智能（AI）芯片高性能計(jì)算。
擴(kuò)產(chǎn)動(dòng)作還將持續(xù)，日月光半導(dǎo)體執(zhí)行長(zhǎng)吳田玉近日表示，未來(lái)在美國(guó)、墨西哥、日本及馬來(lái)西亞都不排除再建置先進(jìn)封裝產(chǎn)能。
2、持續(xù)并購(gòu)，技術(shù)和產(chǎn)能擴(kuò)大都在手中
而在并購(gòu)上，日月光集團(tuán)絲毫不手軟。據(jù)官方消息披露，自1984年成立日月光集團(tuán)，1990年開(kāi)啟第一步并購(gòu)芯片測(cè)試商福雷電子至今，日月光集團(tuán)已先后收購(gòu)了摩托羅拉在中國(guó)臺(tái)灣中壢及韓國(guó)坡州的兩座封裝測(cè)試廠、美國(guó)硅谷ISE Labs的70%股權(quán)、環(huán)隆電氣20.67%股份、NEC位于日本山形縣的封裝測(cè)試廠、上海張江的威宇科技、恩智浦（NXP）在蘇州工廠的60%股權(quán)、山東威海愛(ài)一和一電子公司、環(huán)電98.9%股權(quán)、歐洲新義半導(dǎo)體（EEMS）旗下的新加坡工廠、中國(guó)臺(tái)灣洋鼎科技、中國(guó)大陸無(wú)錫東芝封測(cè)廠、中國(guó)臺(tái)灣第二大封測(cè)公司矽品精密、英飛凌旗下位于菲律賓和韓國(guó)的兩座后段封測(cè)廠...
如上圖所示，日月光集團(tuán)在不斷地兼并收購(gòu)中擁有了多樣化的封裝技術(shù)，并不斷擴(kuò)充產(chǎn)能，其自身也在豐富獨(dú)家技術(shù)。官方最新消息顯示，在新技術(shù)方面，日月光投控2023年一共開(kāi)發(fā)了七大技術(shù)，包括以覆晶封裝進(jìn)行高頻寬記憶體第三代堆迭技術(shù)、智慧打線瑕疵檢測(cè)技術(shù)、扇出型封裝內(nèi)埋橋接晶片與被動(dòng)元件、3D電壓調(diào)節(jié)模組先進(jìn)封裝技術(shù)、以內(nèi)埋式深銅堆聲產(chǎn)品開(kāi)發(fā)面板級(jí)封裝，高整合度SiP封裝通訊模組方案以及光學(xué)模組封裝技術(shù)開(kāi)發(fā)等。
而其視為技術(shù)招牌的VIPack先進(jìn)封裝平臺(tái)也在今年3月有了最新進(jìn)展，2022年，日月光宣布推出VIPack先進(jìn)封裝平臺(tái)。據(jù)悉，VIPack由六大核心封裝技術(shù)支柱組成，透過(guò)全面性整合的生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同合作，包括基于高密度RDL的Fanout ?Package-on-Package(FOPoP),Fanout Chip-on-Substrate(FOCoS)，F(xiàn)anout Chip-on-Substrate-Bridge(FOCoS-Bridge)和Fanout System-in-Package(FOSiP)，以及基于硅穿孔(TSV)的2.5D/3D IC和Co-Packaged Optics。除了提供開(kāi)拓性高度整合硅封裝解決方案(優(yōu)化時(shí)脈速度、頻寬和電力傳輸)的制程能力，VIPack平臺(tái)更可縮短共同設(shè)計(jì)時(shí)間、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和上市時(shí)程。
今年3月22日，日月光半導(dǎo)體發(fā)布其VIPack先進(jìn)封裝平臺(tái)的最新進(jìn)展——微間距芯?；ミB技術(shù)。據(jù)悉，日月光微間距互連技術(shù)在微凸塊上采用了新型金屬疊層，可實(shí)現(xiàn)20 μ m的芯片與晶圓間互聯(lián)間距，相較以往方案減半，可進(jìn)一步擴(kuò)展硅 - 硅互連能力，有助于其他開(kāi)發(fā)過(guò)程。日月光微間距互連技術(shù)可實(shí)現(xiàn) 3D 整合和更高 I / O 密度的內(nèi)存連接。芯片級(jí)互聯(lián)技術(shù)的擴(kuò)展為 Chiplet 開(kāi)辟了更多應(yīng)用，從 AI、移動(dòng)處理器一直延伸到 MCU 等關(guān)鍵產(chǎn)品。此外，日月光還在加緊布局扇出型晶圓級(jí)封裝（FOWLP）技術(shù)、硅光技術(shù)等新一代先進(jìn)封裝。
臺(tái)積電后起之秀，在高端先進(jìn)封裝上杠到底
臺(tái)積電在先進(jìn)封裝上的成功，離不開(kāi)臺(tái)積電之前的COO蔣尚義和現(xiàn)任臺(tái)積電系統(tǒng)整合前瞻研發(fā)副總經(jīng)理余振華的放手一搏，更離不開(kāi)臺(tái)積電深厚的技術(shù)底蘊(yùn)以及長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)下來(lái)積攢的超級(jí)甲方。
1、15年前的CoWoS，差點(diǎn)夭折
2009年張忠謀重新出山，二度掌舵臺(tái)積電，并請(qǐng)回了已經(jīng)退休的蔣尚義，希望他帶領(lǐng)臺(tái)積電領(lǐng)先于業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)28nm制程量產(chǎn)。但是，蔣尚義帶來(lái)的驚喜不止于此。在他的帶領(lǐng)下，2011年臺(tái)積電超越三星率先量產(chǎn)28nm，同年臺(tái)積電并宣布，進(jìn)軍封裝領(lǐng)域，并直接推出了首個(gè)先進(jìn)封裝技術(shù)——CoWoS。沒(méi)錯(cuò)，就是在這兩年與HBM高度綁定火爆半導(dǎo)體行業(yè)的先進(jìn)封裝技術(shù)，只不過(guò)在當(dāng)代，CoWoS又進(jìn)行了數(shù)次升級(jí)。
不過(guò)15年前這門(mén)技術(shù)剛問(wèn)世時(shí)，可謂門(mén)庭冷落。2011年，僅有FPGA大廠賽靈思一家為其掏了腰包，每個(gè)月50片晶圓的訂單量讓蔣尚義一度苦惱。但值得注意的是，其性能在當(dāng)時(shí)依舊非常出色，憑借CoWoS以及共同開(kāi)發(fā)的硅通孔（TSV）等技術(shù)，臺(tái)積電成功將4個(gè)28nm FPGA芯片拼接在一起，推出了史上最大的FPGA芯片。
既然技術(shù)沒(méi)有問(wèn)題，那問(wèn)題出在哪里呢？“我只愿意為這個(gè)技術(shù)花費(fèi)1美分/平方毫米?！笔Y尚義在其后與一位大客戶的硏發(fā)副總共進(jìn)晚餐時(shí)，對(duì)方揭曉了謎底。隨后，蔣尚義找到現(xiàn)任臺(tái)積研發(fā)副總的余振華確認(rèn)，當(dāng)時(shí)CoWoS的價(jià)格約為7美分/平方毫米，與客戶的需求差了近6倍。
對(duì)于晶圓代工出生的臺(tái)積電入市封裝行業(yè)，業(yè)界并不看好。因?yàn)橥系礁叨讼冗M(jìn)封裝領(lǐng)域，英特爾、三星等已研究先進(jìn)封裝良久，在當(dāng)時(shí)十分火爆的“扇出型晶圓級(jí)封裝”積攢深厚，臺(tái)積電在此的技術(shù)積累不深。而傳統(tǒng)封裝領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)則十分的卷，毛利并不吃香。
為了推動(dòng)其更好的入世，臺(tái)積電決定給CoWoS做“減法”，開(kāi)發(fā)出廉價(jià)版的CoWoS技術(shù)，這便是后面火爆的InFO。據(jù)悉，CoWoS技術(shù)之所以費(fèi)錢(qián)，主要是由于硅中介層，其本質(zhì)就是一片硅晶圓，還要在中間布線做連接，自然成本高昂。而InFO把硅中介層換成了其他材料，犧牲了連接密度，卻換來(lái)了成本的大幅下降。
臺(tái)積電這番靈活做法在隨后的無(wú)論是制程優(yōu)化還是技術(shù)入市都十分常見(jiàn)，他并不追求技術(shù)的一蹴而就，而更追求此時(shí)此刻技術(shù)與客戶的適配。因?yàn)橛袝r(shí)候太精進(jìn)的技術(shù)在不合適的時(shí)代只能束之高樓，但如果放下姿態(tài)將會(huì)有更多的企業(yè)面可以觸及并超越。
臺(tái)積電將CoWoS的成本打下來(lái)了以后，緊接著，臺(tái)積電遇到了它的貴人——蘋(píng)果。在臺(tái)積電沒(méi)有拿出InFO之前，蘋(píng)果一直使用的是三星的PoP封裝方案。但是在當(dāng)時(shí)，三星手機(jī)和蘋(píng)果手機(jī)在市場(chǎng)上卻打的火熱，在此機(jī)遇下，臺(tái)積電縮小芯片效果和性價(jià)比都超越PoP封裝的InFO成為了蘋(píng)果的最優(yōu)解。
2016年，搭載蘋(píng)果最新A10移動(dòng)SoC的iPhone 7上市，全部由臺(tái)積電代工。在CPU速度較前代iPhone 6提高兩倍多，內(nèi)存容量提高一倍的情況下，機(jī)身厚度控制在了7.1毫米，是歷代iPhone中第二薄的。
自蘋(píng)果開(kāi)始，CoWoS封裝的客戶群便不斷擴(kuò)大，英偉達(dá)、AMD、谷歌、英特爾紛紛用上了CoWoS封裝。2023年，AI浪潮席卷全球，各類廠商對(duì)CoWoS的需求愈演愈烈，臺(tái)積電多番擴(kuò)產(chǎn)依舊不足以供應(yīng)。
臺(tái)積電在先進(jìn)封裝領(lǐng)域的成功與日月光這類傳統(tǒng)封測(cè)大廠的發(fā)展道路截然不同，他專注于先進(jìn)制程的發(fā)展，通過(guò)最大程度發(fā)揮先進(jìn)制程效用適配當(dāng)下尖端產(chǎn)品的發(fā)展，因此其當(dāng)下更為專注于高性能計(jì)算（HPC）、高端智能手機(jī)等領(lǐng)域。我們也可以看到，臺(tái)積電近兩年HPC一路高漲，2023年高計(jì)算業(yè)務(wù)與智能手機(jī)業(yè)務(wù)則成為了臺(tái)積電業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Α?/p>
而在技術(shù)上，發(fā)展至今，臺(tái)積電在先進(jìn)封裝上愈發(fā)精進(jìn)，TSMC-SoIC、最新先進(jìn)封裝技術(shù)SoW、背部供電等，在未來(lái)會(huì)給行業(yè)帶來(lái)更大的驚喜。
結(jié) 語(yǔ)
日月光和臺(tái)積電兩家的發(fā)展歷程并不相同，更多的是互相的合作與成就。近期，日月光表示，去年下半年到今年上半年與臺(tái)積電合作的“oS制程”（CoWoS中的oS），即將在今年看到回報(bào)。據(jù)悉，日月光投控旗下矽品主要承接臺(tái)積電CoWoS先進(jìn)封裝的oS段制程。此前臺(tái)積電和日月光集團(tuán)均強(qiáng)調(diào)，異質(zhì)整合封裝領(lǐng)域很廣，比如高速運(yùn)算（HPC）相關(guān)應(yīng)用。
“日月光有他的角度，臺(tái)積電有自己的角度”，雙方?jīng)]真正互相競(jìng)爭(zhēng)，也沒(méi)干擾，并且各自提供擁有自身長(zhǎng)處的異質(zhì)整合技術(shù)，同樣創(chuàng)造價(jià)值，并讓產(chǎn)業(yè)更完整。先進(jìn)封裝的道路十分寬闊，技術(shù)良多，為了讓行業(yè)生態(tài)更加完善，各家均在競(jìng)爭(zhēng)中合力共進(jìn)，正如日月光和臺(tái)積電一般，向上發(fā)展，各有各的精彩。
參考資料：
·《臺(tái)積電的先進(jìn)封裝是這樣煉成的》，《天下雜志》
·《先進(jìn)封裝，臺(tái)積電的另一把尖刀》，遠(yuǎn)川研究所
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