台積電憑什麼獨攬A10處理器訂單 高通海思也競相採用？

徐志平

封裝，對於一顆晶片或者模組而言，其重要性不言而喻，尤其是處理器晶片，更是如此。

從半導體晶片發展來看，晶片越來越小，製造工藝也在不斷進步，儘管10nm晶片還沒量產，但是各大晶片代工商已經在推5/7nm晶片，在此過程中，封裝技術也在不斷演進。

從蘋果近些年處理器的封裝形式來看，其歷經了從PoP（Package On Package）封裝、SiP（System In a Package）封裝到FoWLP封裝的過程，不過上述幾種封裝方式都屬於2.5D~3D封裝方式。

對於這幾種封裝模式，據業界人士介紹，其功能差不多，只是實現的方式不同，FoWLP封裝技術可以做的越小，性能將更好！

這點從蘋果這些年來更新的手機處理器就可以看出，A6採用三星32nm工藝、日月光的PoP封裝技術，A7處理器超過10億個電晶體，同樣是採用PoP封裝，不過工藝已經上升到三星28nm工藝。

A8處理器仍採用PoP封裝，封裝由Amkor、STATS ChipPAC及ASE三家承接，其中Amkor和STATS ChipPAC分別拿下40%訂單，ASE拿下20%的訂單，A9處理器採用日月光的SiP封裝，而到了A10處理器，則是採用台積電的FoWLP封裝。

FoWLP封裝技術引領市場風騷 蘋果高通海思競相採用

整體來說，半導體產業的趨勢一直是晶片越做越小，但性能跟功能卻要不斷增加。

從封裝的角度來看，這其實是有矛盾的，因為晶片面積縮小後，能夠放置I/O的面積也會跟著縮小，但更強的運算效能與多功能整合，卻會導致I/O的數量增加。

因此，半導體封裝技術勢必會遇到I/O密度難以進一步提升的瓶頸，而FoWLP封裝技術就是解決這個問題的方法。

眾所周知，蘋果今年應用在iPhone7手機上的A10處理器全部是由台積電所代工，三星並沒有拿到訂單，據業界人士表示，其中主要的原因就在於三星目前還沒有FoWLP封裝，同時全球封裝龍頭日月光也丟失了蘋果處理器封裝這一大訂單！此外，對方還強調：「FoLWP可以實現封裝面積更小性能更穩定的目標，這種封裝模式也將會成為後端先進封裝的熱點，不過，目前各家都在開發自己的實現方式，後期如何走現在也沒有一個明確的方向！」

而早在A5處理器時代，當時台積電就因封裝落敗給三星，現在可謂是格局反轉！早在2007年的時候台積電就布局封裝市場，目前已經建立了CoWoS封裝和FoWLP封裝兩大生態系統，主要在於高端市場。

不但如台積電等晶圓廠涉及封裝市場，此外系統廠商和基板廠商同樣進入了封裝市場，不過，這對於封裝市場整體格局而言並不會造成很大的影響！

當然，從台積電跨足封測領域也可以看出，代工廠與封測的整合已經成為一種趨勢，因為越是高端技術，越是需要垂直整合，包括設計公司和後端應用都是如此！這點其實已經不是什麼新鮮事，台灣有些代工商本來就有做封測，只不過主營業務是代工，從而讓外界忽略其封測業務！

不僅台積電通過先進的FoWLP封裝一舉拿下了蘋果這一大客戶，同時，國內封裝大廠星科金鵬（被長電科技收購）和華天科技在FoWLP封裝市場也受益匪淺，上述業界人士對筆者透露，目前星科金鵬的FoWLP訂單已經爆滿！

從目前來看，在FoLWP封裝領域受益最大的當屬台積電和星科金鵬，台積電雖然跨足晶片封裝，但是應該並不會普及，而是主要局限在高端市場。

日前，日月光也對外表示，日月光經過多年研發和布局，年底有望實現FoLWP量產，並成功拿下高通和海思的訂單，如果真的如此的話，那麼，從時間方面來推算的話，高通的訂單可能會是驍龍830處理器，而華為海思的則可能是海思麒麟960處理器！

從技術方面來看，目前最新的FoWLP封裝技術不只是I/O擴展而已，同時還以高分子聚合物薄膜來取代傳統IC封裝基板，使封裝厚度大幅降低。

因此，目前業界討論最熱烈的扇出封裝，更準確的說應該稱為模塑化合物晶圓級晶片封裝(MoldCompoundWLCSP,mWLCSP)，其裸晶跟聚合物薄膜外面會有一層黑膠體來保護脆弱的內層結構。

為了減少封裝厚度而改用高分子聚合物薄膜，對晶片封裝製程來說造成很大的挑戰，因為裸晶在封裝前都會經過研磨，已經相當柔軟而脆弱，高分子聚合物薄膜本身又容易翹曲變形，因此可靠度構成相當大的挑戰。

不過，目前業界已經找到合適的材料與加工方法，可以確保封裝可靠度，還可以進一步在薄膜上嵌入被動元件，實現更高的整合度。

整體來說，FoLPW封裝技術的進展會對整個半導體供應鏈造成相當大的影響。

首當其衝的就是IC載板廠商，因為扇出技術已經不用傳統IC載板了；其次則是被動元件業者，為了滿足嵌入封裝內的需求，相關業者必須進一步把被動元件縮小到微米尺度，而且還要具備足夠的容值/阻值，這部分料將牽涉到被動元件材料的研發及突破。

由於導入大量新技術跟新材料，FoLPW封裝技術雖然有更輕薄短小、可支援更高I/O數量等優勢，但成本也會跟著墊高。

因此，高階、高單價，需要大量I/O的晶片，較有機會優先採用FoLPW封裝技術，例如手機市場的處理器。

然而，對專業封裝廠來說，這種機會大多會被晶圓代工廠捷足先登，因此相關業者必須要找出其他具有發展潛力的應用，才能開拓自家的扇出封裝業務。

而其中最有潛力的就是SiP應用。

據業界分析，SiP是高度定製化的封裝產品，利潤空間較高，因此對封裝廠來說，針對SiP客戶推廣扇出封裝業務，投資回收的速度會比較快。

因此，SiP對專業封測廠來說，是發展扇出封裝業務項目的主要機會所在。

這類產品的單價雖不如高階處理器，但仍有數美元水準，而且客戶也比較容易看到扇出技術所能帶來的效益，接受度較高。

從目前各大FoLWP封裝技術廠商來看，華天科技的優勢在於其他廠商的FoWLP使用的都是模塑料，會出現翹曲問題，而華天科技用的是矽材料，台積電的優勢在於其在晶圓加工技術的雄厚，且其訂單綁定作用，可以運行封裝端有一定的不良率！不過，整體而言，當前的FoLWP封裝仍處於台積電和星科金鵬「二人轉」的狀態！

封裝市場形成「三足鼎立」 智慧型手機為當前主要驅動

據市場調研機構Gartner預測，2020年全球封測市場將達到314.8億美元，2016年到2017年的年複合增長率為4.3%，智能移動終端將是最大的市場增長動力所在，而據Statistita預測2018年全球智慧型手機的出貨量將達到18.73億部，包括SiP、TSV、FoWLP等先進封裝技術將深受益於消費類電子產品市場，尤其是智慧型手機！

據Yole數據顯示，2015年先進封裝市場（SiP、FoWLP、TSV）12寸等值晶圓達到了2.5千萬片，在整個封裝市場的占比為32%，預計在2015年到2019年將保持穩定增長達到2.7千萬片，占比達到38%。

到了2020年，全球先進封裝市場12寸晶圓等值將增加到3.2千萬片，中國市場先進封裝產量增加到800萬片，屆時，全球先進封裝市場規模將達到326億美元，中國市場增加到46億美元，FoWLP在市場的份額有望提高到8%！

從SiP、FoWLP這兩種種封裝技術在智慧型手機市場的應用來看，手機在SiP下游應用產值占比非常之高，已經達到了70%，可以說SiP封裝在智慧型手機市場的應用滲透率將在很大的程度上決定其未來的發展趨勢，尤其是隨著智慧型手機輕薄化趨勢越發嚴重，SiP在智慧型手機中的應用將會更多。

此外，可穿戴設備市場的發展，對SiP的促進也不可忽略，尤其是隨著可穿戴設備市場的進一步擴大！

FoLWP目前被蘋果率先採用在手機處理器中，可以說是為FoWLP封裝市場提供了很大的需求量，同時，也帶動了如高通、海思等處理器廠商採用，此外，FoWLP技術也得到了突破，目前FoWLP可支援的I/O數量大增，而在此之前，FoLWP封裝技術主要被迫鎖定在I/O數量較少的應用市場，顯然當時並不適用手機處理器！

對於FoWLP封裝技術未來發展，據Yole表示，主要將會朝著兩個方向發展，一個是以手機基帶處理器、電源管理和射頻收發器等晶片為主，這將會是FoWLP封裝技術的主要戰場，這是單晶片的封裝。

而另一個則是高密度FoWLP封裝，主要針對應用處理器、存儲體等具備大量I/O引腳的晶片！不過從目前來看，單晶片FoWLP封裝市場成長相對穩定，而高密度FoWLP封裝市場的成長則還需要突破一些技術瓶頸！

綜合可得知，小尺寸、輕薄化、高引腳、高速度以及低成本是封裝技術發展的重要驅動！尤其是成本，成本因素長期以來一直都是封裝技術選擇的重要考量標準，以引線絲技術中的銅絲替代趨勢為例，雖然金絲在很多方面要由於銅絲，不過由於成本因素和技術創新彌補材料缺點，所以當前封裝市場銅絲市場份額依然在不斷擴大！

以國內市場來看，2015年國內市場封裝市場達到了30億美元，而據Gartner預估到了2020年，國內封裝市場將達到55億美元！國內封裝市場相對分布較為合理，智慧型手機相關核心晶片尺寸縮小促使先進封裝快速發展！國內市場的年複合增長率是全球封測市場年複合增長的幾倍！

從全球封裝市場來看，日月光憑藉SiP封裝引領風騷，其在SiP封裝領域的優勢十分明顯，與高通和蘋果的合作十分密切，第二大廠商Amkor的SLIM和SWIFT技術則繞開了高成本的TSV技術，在不犧牲性能的同時也實現了2.5D和3D封裝，華天科技通過收購星科金鵬在FoLWP封裝市場過的風生水起，今年台積電和日月光也加入該市場。

值得一提的是，今年封裝市場龍頭日月光完成和台灣另一大封裝廠商矽品的合併，排名第二的Amkor也完成了對日廠J-Device的收購，長電科技早在去年就收購了星科金鵬，一舉成為全球第三大封裝廠商，對於封裝市場而言，全球三大封裝廠商的「三足鼎立」格局基本上已經確定！從2015年來看，其中日月光和矽品的合併營收為9462百萬美元，毛利率達到了20.7%，而Amkor和J-Device的合併營收是4310百萬美元，毛利率為12.9%，長電科技和星科金鵬的合併營收是3145百萬美元，毛利率為16.5%，Amkor、J-Device、長電科技和星科金鵬的合計營收比日月光和矽品的合併營收少2000多百萬美元，只有日月光和矽品的合併營收的78.78%！