先進封裝時代來臨 可望成市場差異化指標

半導體封裝技術在過去不受重視，直到近期才被視為設計流程的關鍵之一，也是實現摩爾定律的關鍵。

據Semiconductor Engineering網站報導指出，傳統上封裝幾乎不曾是設計架構的主要部分，而關鍵指標則往往是價格與耐用程度。

然而，進入28納米以下製程與物聯網(IoT)應用當中，封裝逐漸成為市場差異化指標，一改過去平面式矽元件設計與製程規則，封裝也成為從初始概念到設計到製備等每一道製程都得注意的層面。

Tirias Research分析師表示，半導體傳統三大中柱技術是微影製程(Lithography)、電晶體設計以及材料。

然而，微影技術要實現摩爾定律愈來愈困難，而封裝技術涉及新式材料與處理技術，晉升成第四大中柱。

半導體產業正從2D轉型3D技術製程，而系統級封裝(SiP)常是不可或缺的架構，飛思卡爾(Freescale)、英特爾(Intel)、邁威爾(Marvell)等晶片製造商也都相繼導入此架構。

而部分市場的設計空間(Form Factor)受到功率預算(Power Budget)、封裝厚度、彈性等因素影響，系統級封裝已成必然趨勢。

當互連較厚、距離縮短、接線較少時，功耗也將更低。

顧問機構Yole Developpement報告指出，2015年是電子裝置的新世代，也是先進封裝技術進入量產與功能路線圖的初始年。

先進封裝可減少成本、提升效能、整合功能，且至2020年也可望占所有封裝服務44%、市值約300億美元。

智能型手機與平板電腦是先進封裝的主要市場，而伺服器、PC、遊戲平台、電視、機上盒(set-top box)、穿戴式裝置、物聯網(IoT)等應用也可望利用先進封裝技術優勢。

Lam Research產品執行副總Richard Gottscho也表示，先進封裝將形塑一可觀的市場，且刺激高深寬比(high-aspect ratio)介電層蝕刻(dielectric etch)、原子層沉積(ALD) 、矽穿孔(TSV)蝕刻等技術市場。

今 日封裝產業、商用晶片等已知導入扇出型(fan-out)、2.5D、單體式(Monolithic)3D等新式封裝技術，然仍不是高度量產的市場，也尚 未發展出一套適合不同市場的標準製程經驗。

而所有廠商爭相尋找最佳標準製程，也使得晶片、電路板、系統之間的區隔界線愈來愈模糊。

高效能運算與網路業者eSilicon正開發2.5D晶片，而eSilicon表示，2015年需求倍增，以高頻寬存儲器(HBM)市場需求為主要驅動力。

目前， eSilicon面對的最大挑戰是中介板(Interposer)封裝成本與提升良率。

而晶片封裝技術也可交由其他公司處理，許多大型專業委外封裝測試(Outsourced Assembly and Test;OSAT)廠商也透過各式手段開發更先進的納米技術與封裝技術，包括購併先進半導體製備器材等等。

同時，台積電、Global Foundries、三星電子(Samsung Electronics)、中芯國際、聯電等晶圓代工大廠也都忙升級先進封裝技術。

鴻海富士康、美商捷普集團(Jabil)等電子製造公司也都正將觸手伸及印刷電路板(PCB)以外的領域。

而每家廠商採用的技術都有著不同的市場目的，舉例來說，適用於汽車市場的封裝技術，將與適用消費者市場的封裝技術大不同。

晶片的封裝方式，更會影響到晶片設計的其他層面，封裝內部小小的變化就足以大幅改變封裝系統的電子或溫度特性。

封裝內部的材料有許多不同的拼裝方式，封裝內的特殊應用晶片(ASIC)、HBM、中介板以及封裝都有無限種組合方式，而重複使用的方式也有許多挑戰。

產業主要轉型趨勢從晶片層級拓展至系統層級，許多廠商正研發各式先進封裝用的新式材料，包括有機中介板、複雜聚合物等等，以往不會被聯想在一起的公司也展開合作。

日月光與日本TDK在2015年宣布共同成立日月暘電子股份有限公司(ASE Embedded Electronics Incorporated)，聯合目標是生產內嵌式基板，且在四層式塑膠基板內將晶片微縮至50μm薄度。

單體式3D技術可望是最低成本的量產解決方案，不過，屆時也得考量TSV基板可鑽入多少個洞、鑽洞速度以及鑽洞密度。

英特爾、IBM等處理器業者以及像是賽靈思(Xilinx)等FPGA供應商都將繼續追尋摩爾定律。

目前為止，7納米製程已確認在各家業者未來規劃藍圖當中，而大家對5納米技術仍處觀望狀態。

製程微縮也愈來愈昂貴、耗時，新式封裝技術則是提升效能、降低功耗、改善面積、添增功能與能力的替代方案。

愈來愈多供應鏈廠商也開始提供解決方案，可驅使半導體未來數十年朝此趨勢發展。

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