臺積電加碼晶圓封裝動機何在？

張心怡

據悉，臺積電董事會近期通過了建設竹南先進封測廠的決定，選址為苗栗縣竹南科學園區(qū)。該封測廠預計總投資額約合人民幣716.2億元，計劃明年年中第一期產區(qū)運轉。除了臺積電，中芯國際也與長電科技聯合設廠，布局晶圓級封裝。臺積電布局先進封裝有何動機？晶圓大廠持續(xù)加碼封裝業(yè)，將對產業(yè)鏈上下游的競合關系帶來哪些影響？

引領晶圓級封裝

臺積電不僅僅是全球晶圓代工的龍頭企業(yè)，也是晶圓級封裝的引領者。

臺積電不僅僅是全球晶圓代工的龍頭企業(yè)，也是晶圓級封裝的引領者。經歷了十年左右的布局，臺積電已經形成了包括CoWoS（基片上晶圓封裝）、InFO（集成扇出型封裝）、SoIC（系統(tǒng)整合單晶片封裝）在內的晶圓級系統(tǒng)整合平臺。臺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“先封后切”。據應用材料介紹，晶圓級封裝是在晶圓上封裝芯片，而不是先將晶圓切割成單個芯片再進行封裝。這種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是臺積電推出的第一批晶圓級封裝產品，于2012年首次應用于28nm.的FPGA封裝。CoWoS能實現更密集的芯片堆疊，適用于連接密度高封裝尺寸較大的高性能計算市場。隨著AI芯片的爆發(fā)，CoWoS成為臺積電吸引高性能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，AMDVega，英特爾SpringCrest等芯片產品。

而InFO封裝，是臺積電在與三星的競爭中脫穎而出并奪得蘋果大單的關鍵。InFO取消了載板使用，能滿足智能

手機芯片高接腳數和輕薄化的封裝需求，后續(xù)版本則適用于更加廣泛的場景。拓璞產業(yè)研究院指出，InFO-oS主要面向高性能計算領域，InFO一MS面向服務器及存儲，而5G通信封裝方面以In-FO-AiP技術為主流。

在InFO、CoWoS的基礎上，臺積電繼續(xù)深耕3D封裝。在2019年6月舉辦的日本VLSI技術及電路研討會上，臺積電提出新型態(tài)SoIC封裝，以進一步提升CPU/GPU處理器與存儲器間的整體運算速度，預計在2021年實現量產。

臺積電之所以能開展封裝業(yè)務，甚至引領晶圓級封裝的發(fā)展，有兩個層面的原因。一方面，晶圓級封裝強調與晶圓制造的配合，而臺積電在晶圓制造有著長期的技術積累，有利于開發(fā)出符合需求的封裝技術。同時，臺積電本身的晶圓出產量，能支撐封裝技術的用量，提升封裝開發(fā)的投入產出比。另一方面，臺積電基于龍頭代工廠的地位，具有人才和資金優(yōu)勢。

“臺積電以自身的業(yè)內地位，可以聚集全球最頂尖的封測人才，在開發(fā)財力上，也比一般的封測企業(yè)更有保證?！毙局\研究首席分析師顧文軍向記者表示。

打造一站式服務

臺積電通過不斷加大封裝中靠近晶圓制造的工藝技術開發(fā)，以提供更完善的一站式解決方案。

在2017年第四季度法說會上，臺積電表示，其CoWoS用于HPC應用，尤其是AI、數據服務和網絡領域，主要與16nm制程進行配套生產;InFO技術則主要用于智能手機芯片，而HPC與智能手機正是臺積電2017年營收的兩大來源，其中智能手機業(yè)務收人占比達到50%，HPC占比達到25%。

不難看出，臺積電的封裝布局屬于晶圓代工的“配套業(yè)務”，主要目標是形成與其他晶圓代工廠商的差異化競爭。

“封裝與晶圓制造都是芯片生產中不可或缺的環(huán)節(jié)。隨著技術的發(fā)展演進，封裝的重要性不斷提升，已成為代工廠商的核心競爭力之一?！鳖櫸能娤颉吨袊娮訄蟆酚浾弑硎?，“因此，臺積電通過不斷加大封裝中靠近晶圓制造的工藝技術開發(fā)，以提供更完善的一站式解決方案?！?/p>

集邦咨詢分析師王尊民向記者指出，臺積電進軍封測領域的原因，主要是希望延伸自己的先進制程技術，通過制造高階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，但此方案卻能有效吸引高階芯片設計公司下單，實現‘制造為主，封測為輔的商業(yè)模式?！蓖踝鹈裾f。

同時，在后摩爾時代，制程趨近極限，封裝對于延續(xù)摩爾定律意義重大，越來越引起集成電路頭部廠商的重視。

“摩爾定律的本質是單位面積集成更多的晶體管，隨著摩爾定律放緩，廠商需要在封裝上下功夫，通過堆疊或者其他方式在單位面積集成更多的晶體管。”Gartner研究副總裁盛陵海向記者表示。

“先進封測是未來半導體行業(yè)的增長點，市場前景廣闊，加快推動先進封測布局更能贏得半導體市場的長期話語權。”賽迪智庫高級分析師王若達向記者指出，“進人先進封測市場具有較高的資金、技術門檻，臺積電企業(yè)憑借資金技術的多年積累，可以快速搶占市場。

封測企業(yè)高階市場被擠壓

臺積電等晶圓廠商在高階市場與封測廠構成競爭，也對封測廠的技術研發(fā)能力和訂單相應能力提出要求。

除了臺積電，中芯國際也基于與長電科技的合作布局晶圓級封裝。2014年，中芯國際與長電科技合資設立中芯長電，聚焦中段硅片制造和測試服務以及三維系統(tǒng)集成芯片業(yè)務。2019年，中.芯長電發(fā)布了超寬頻雙極化的5G毫米波天線芯片晶圓級集成封裝SmartAiP，實現了24GHz到43GHz超寬頻信號收發(fā)，有助于進一步實現射頻前端模組集成封裝的能力。

“未來封測的發(fā)展方向可能不再局限于以往單獨代工環(huán)節(jié)，而是與設計、材料、設備相結合的一體化解決方案，集成電路前后道工藝融合發(fā)展趨勢日益明顯?！蓖跞暨_說。

頭部廠商不斷加強對晶圓級封裝的布局，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(yè)開始擠壓封測企業(yè)空間，并直接進駐高端封測。

盛陵海也指出，曾經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爭力，也需要具備相應的工藝。

臺積電等晶圓廠商在高階市場與封測廠構成競爭，也對封測廠的技術研發(fā)能力和訂單相應能力提出要求。

臺積電對于高階封測的投入，將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產品中。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，將更為重要?！蓖踝鹈裾f。