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當(dāng)代，全球先進(jìn)封裝市場的競爭選手包括了IDM（半導(dǎo)體垂直整合制造商）、Foundry（晶圓代工廠）以及委外封測服務(wù)（Outsourced Semiconductor Assembly and Test，簡稱OSAT）供應(yīng)商等，主要頭部玩家包括日月光、安靠、長電科技、臺積電、三星及英特爾，6家大廠合計占據(jù)整個先進(jìn)封裝市場近80％市場份額。
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)封測廠在市場競爭中逐漸處于一定的落后位置，而以高端先進(jìn)封裝技術(shù)為代表的如臺積電逐漸逼近市場首位。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)計顯示，2022年先進(jìn)封裝在整體封裝市場的占比已經(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)封裝市場過于龐大，以臺積電、日月光為首的企業(yè)在競爭中相互合作，互相成就，先進(jìn)封裝領(lǐng)域呈現(xiàn)新的圖景。本文將通過觀望日月光和臺積電兩家大企的成長一窺先進(jìn)封裝發(fā)展趨勢。
老牌封測龍頭日月光厚積薄發(fā)，精進(jìn)先進(jìn)封裝技術(shù)
日月光投控一貫堅持的路線都很清晰明確，通過持續(xù)的并購與擴(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試及晶圓針測至后段之封裝、材料及成品測試的一體化半導(dǎo)體封裝及測試中心服務(wù)客戶。并在當(dāng)代，與時俱進(jìn)發(fā)展先進(jìn)封裝，持續(xù)強(qiáng)化集團(tuán)在全球營運布局，繼續(xù)壯大封裝帝國版圖。
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設(shè)第二個美國廠區(qū)。據(jù)悉，日月光半導(dǎo)體ISE Labs美國圣荷西新廠區(qū)主要負(fù)責(zé)可靠性和驗證程序，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）和高性能計算（HPC）等新興半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域的解決方案開發(fā)廠商。而弗里蒙特廠則是專注于測試功能，兩個廠區(qū)的運營總面積超過15萬平方英尺（約1.39萬平方米）。
邁過去年的行業(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)封裝和測試。而從實際投資來看，日月光今年資本支出約780億元新臺幣，其中超過5成比重用于先進(jìn)封裝測試，測試資本支出將較原先再增加10%。
其全球化布局動作近兩年格外活躍。2023年12月下旬，日月光半導(dǎo)體公告，承租中國臺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)對運營規(guī)劃，針對先進(jìn)封裝制程的終端測試需求、AI芯片高性能計算及散熱需求，購買了大社土地分二期開發(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測試生產(chǎn)線。
今年1月19日，日月光發(fā)布公告，馬來西亞子公司投資馬幣6969.6萬令吉取得馬來西亞檳城州桂花城科技園土地使用權(quán)，應(yīng)對運營需求。產(chǎn)業(yè)人士分析，日月光投控此次在馬來西亞檳城的投資，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21億元新臺幣（約合4.79億元人民幣）收購英飛凌位于菲律賓和韓國的兩座后段封測廠，擴(kuò)大在車用和工業(yè)自動化應(yīng)用的電源芯片模塊封測與導(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2026年第四季度完工，重點布局先進(jìn)封裝終端測試以及人工智能（AI）芯片高性能計算。
擴(kuò)產(chǎn)動作還將持續(xù)，日月光半導(dǎo)體執(zhí)行長吳田玉近日表示，未來在美國、墨西哥、日本及馬來西亞都不排除再建置先進(jìn)封裝產(chǎn)能。
2、持續(xù)并購，技術(shù)和產(chǎn)能擴(kuò)大都在手中
而在并購上，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年開啟第一步并購芯片測試商福雷電子至今，日月光集團(tuán)已先后收購了摩托羅拉在中國臺灣中壢及韓國坡州的兩座封裝測試廠、美國硅谷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、中國臺灣洋鼎科技、中國大陸無錫東芝封測廠、中國臺灣第二大封測公司矽品精密、英飛凌旗下位于菲律賓和韓國的兩座后段封測廠...
如上圖所示，日月光集團(tuán)在不斷地兼并收購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)、智慧打線瑕疵檢測技術(shù)、扇出型封裝內(nèi)埋橋接晶片與被動元件、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)品開發(fā)面板級封裝，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)開發(fā)等。
而其視為技術(shù)招牌的VIPack先進(jìn)封裝平臺也在今年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。據(jù)悉，VIPack由六大核心封裝技術(shù)支柱組成，透過全面性整合的生態(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。除了提供開拓性高度整合硅封裝解決方案(優(yōu)化時脈速度、頻寬和電力傳輸)的制程能力，VIPack平臺更可縮短共同設(shè)計時間、產(chǎn)品開發(fā)和上市時程。
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，有助于其他開發(fā)過程。日月光微間距互連技術(shù)可實現(xiàn) 3D 整合和更高 I / O 密度的內(nèi)存連接。芯片級互聯(lián)技術(shù)的擴(kuò)展為 Chiplet 開辟了更多應(yīng)用，從 AI、移動處理器一直延伸到 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封裝（FOWLP）技術(shù)、硅光技術(shù)等新一代先進(jìn)封裝。
臺積電后起之秀，在高端先進(jìn)封裝上杠到底
臺積電在先進(jìn)封裝上的成功，離不開臺積電之前的COO蔣尚義和現(xiàn)任臺積電系統(tǒng)整合前瞻研發(fā)副總經(jīng)理余振華的放手一搏，更離不開臺積電深厚的技術(shù)底蘊以及長期運營下來積攢的超級甲方。
1、15年前的CoWoS，差點夭折
2009年張忠謀重新出山，二度掌舵臺積電，并請回了已經(jīng)退休的蔣尚義，希望他帶領(lǐng)臺積電領(lǐng)先于業(yè)內(nèi)實現(xiàn)28nm制程量產(chǎn)。但是，蔣尚義帶來的驚喜不止于此。在他的帶領(lǐng)下，2011年臺積電超越三星率先量產(chǎn)28nm，同年臺積電并宣布，進(jìn)軍封裝領(lǐng)域，并直接推出了首個先進(jìn)封裝技術(shù)——CoWoS。沒錯，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)，只不過在當(dāng)代，CoWoS又進(jìn)行了數(shù)次升級。
不過15年前這門技術(shù)剛問世時，可謂門庭冷落。2011年，僅有FPGA大廠賽靈思一家為其掏了腰包，每個月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)時依舊非常出色，憑借CoWoS以及共同開發(fā)的硅通孔（TSV）等技術(shù)，臺積電成功將4個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)沒有問題，那問題出在哪里呢？“我只愿意為這個技術(shù)花費1美分/平方毫米。”蔣尚義在其后與一位大客戶的硏發(fā)副總共進(jìn)晚餐時，對方揭曉了謎底。隨后，蔣尚義找到現(xiàn)任臺積研發(fā)副總的余振華確認(rèn)，當(dāng)時CoWoS的價格約為7美分/平方毫米，與客戶的需求差了近6倍。
對于晶圓代工出生的臺積電入市封裝行業(yè)，業(yè)界并不看好。因為往上到高端先進(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)時十分火爆的“扇出型晶圓級封裝”積攢深厚，臺積電在此的技術(shù)積累不深。而傳統(tǒng)封裝領(lǐng)域的競爭則十分的卷，毛利并不吃香。
為了推動其更好的入世，臺積電決定給CoWoS做“減法”，開發(fā)出廉價版的CoWoS技術(shù)，這便是后面火爆的InFO。據(jù)悉，CoWoS技術(shù)之所以費錢，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，卻換來了成本的大幅下降。
臺積電這番靈活做法在隨后的無論是制程優(yōu)化還是技術(shù)入市都十分常見，他并不追求技術(shù)的一蹴而就，而更追求此時此刻技術(shù)與客戶的適配。因為有時候太精進(jìn)的技術(shù)在不合適的時代只能束之高樓，但如果放下姿態(tài)將會有更多的企業(yè)面可以觸及并超越。
臺積電將CoWoS的成本打下來了以后，緊接著，臺積電遇到了它的貴人——蘋果。在臺積電沒有拿出InFO之前，蘋果一直使用的是三星的PoP封裝方案。但是在當(dāng)時，三星手機(jī)和蘋果手機(jī)在市場上卻打的火熱，在此機(jī)遇下，臺積電縮小芯片效果和性價比都超越PoP封裝的InFO成為了蘋果的最優(yōu)解。
2016年，搭載蘋果最新A10移動SoC的iPhone 7上市，全部由臺積電代工。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。
自蘋果開始，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CoWoS的需求愈演愈烈，臺積電多番擴(kuò)產(chǎn)依舊不足以供應(yīng)。
臺積電在先進(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算（HPC）、高端智能手機(jī)等領(lǐng)域。我們也可以看到，臺積電近兩年HPC一路高漲，2023年高計算業(yè)務(wù)與智能手機(jī)業(yè)務(wù)則成為了臺積電業(yè)績增長的主要動力。
而在技術(shù)上，發(fā)展至今，臺積電在先進(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，在未來會給行業(yè)帶來更大的驚喜。
結(jié) 語
日月光和臺積電兩家的發(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積電合作的“oS制程”（CoWoS中的oS），即將在今年看到回報。據(jù)悉，日月光投控旗下矽品主要承接臺積電CoWoS先進(jìn)封裝的oS段制程。此前臺積電和日月光集團(tuán)均強(qiáng)調(diào)，異質(zhì)整合封裝領(lǐng)域很廣，比如高速運算（HPC）相關(guān)應(yīng)用。
“日月光有他的角度，臺積電有自己的角度”，雙方?jīng)]真正互相競爭，也沒干擾，并且各自提供擁有自身長處的異質(zhì)整合技術(shù)，同樣創(chuàng)造價值，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，各家均在競爭中合力共進(jìn)，正如日月光和臺積電一般，向上發(fā)展，各有各的精彩。
參考資料：
·《臺積電的先進(jìn)封裝是這樣煉成的》，《天下雜志》
·《先進(jìn)封裝，臺積電的另一把尖刀》，遠(yuǎn)川研究所
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