超越摩爾定律

by 楊學成

昨天參觀世界著名半導體封裝設備巨頭庫力索法（Kuliche & Soffa），公司副總裁出席與大家做了簡短交流，之後深入設備車間參觀。

就技術本身來講，我們聽的是一頭霧水，好在之前接觸過一些這方面的信息，草寫幾筆，權當筆記：

A

在現代世界裡，沒有人可以說自己與「半導體」沒有關係，你用的手機，家裡的電視，聽的音響，開的汽車，都有半導體元器件，可以說，沒有半導體就沒有現代世界裡的電子產品。

因為這種重要性，半導體甚至被美國《大西洋月刊》譽為世界上第四大重要發明，其他三項分別是印刷機、電力和盤尼西林。

在經濟領域，半導體更是驅動當今世界經濟增長的發動機，圍繞半導體創造的經濟產值不計其數。

B

半導體是一種材料，它的作用發揮依賴於集成電路（IC，Integrated Circuit）的出現。

集成電路是採用一定的工藝，將各種電子元器件和布線互連在一起，製作在一小塊或幾塊半導體晶片上，形成微型結構，根據功能需求，由同種類或不同種類的集成電路封裝而成的產品，就叫晶片。

打個比方，半導體是纖維，集成電路是用纖維做成的紙張，而晶片是用紙張做成的圖書或者記事本。

在從纖維到圖書的過程中，封裝技術至關重要，原因在於集成電路都很精密，封裝可以起到密封、安放、固定、保護晶片和增強電熱性能的作用，更為重要的是，封裝還是溝通晶片內部世界與外部電路的橋樑。

因此，半導體封裝對於集成電路和晶片產業的發展極其重要，新一代晶片的出現往往會伴隨著新的封裝技術的使用。

C

眾所周知，半導體產業的發展遵從摩爾定律（Moore's Law），即在晶片價格不變的前提下，集成電路上可以容納的元器件數目每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。

這個定律半個世紀以來一直在發揮作用，驅動著整個半導體產業不斷高速前進。

在摩爾定律的約束下，半導體封裝技術也在不斷進化。

總體來講，半導體封裝經歷了三次重大技術變革，第一次是20世紀80年代從引腳插入式封裝到表面貼片封裝，極大提高了印刷電路板上的組裝密度；第二次是20世紀90年代球形矩陣封裝技術的出現，改善了半導體元器件的性能；第三次技術革新是最近幾年出現的以系統封裝技術（SIP）為代表的先進封裝技術（Advanced Packaging），蘋果的iPhone 7就採用了這一封裝技術。

D

SIP被認為是超越摩爾定律的頭號技術。

隨著移動電子設備日益趨向輕巧、多功能和低功耗，半導體的工藝尺寸已經接近物理極限，這時縮減工藝尺寸的難度越來越大，逼迫半導體產業不得不考慮橫向發展，也就是通過立體封裝的辦法來延長摩爾定律的生命，具體做法是將多顆不同的晶片採用堆疊的方式封裝在一起，構成一個系統。

這樣，通過在垂直方向上增加可放置晶元的層數，達到了提升整合能力的目的。

這種做法不但極大降低了設計端和製造端的門檻，而且使得晶片在客戶定製化使用中具備了靈活性。

當然，也會大幅度提升封測廠家在整個半導體產業鏈中的地位。

E

庫力索法是由Kuliche和Soffa這兩個人於1951在美國創立的半導體封裝公司，這家公司專門為半導體封裝企業提供設備和耗材以及後續的設備維護保養服務。

在美國納斯達克上市，後來把總部搬到了新加坡並在新加坡設立了全球第二大研發中心，同時公司還在世界各地擁有研發中心和製造廠，在中國的蘇州工業園也設有很大的分支機構。

由於他們的客戶對象主要是封裝廠商，所以普通老百姓根本不知道這家封裝設備領域的巨頭企業。

F

庫力索法在傳統封裝設備上具有非常強悍的優勢地位，打線封裝（Wire Bonding）的全球市場占有率高達60%以上，在打線封裝從金線變銅線的過程中，因為提前進行技術儲備，收穫了銅線市場80-90%的市場份額。

然而，傳統封裝市場的年增長率已經降到6%，而先進封裝市場正以12%以上的年複合增長率在成長。

面對新的技術和市場形勢，庫力索法已經做好了相應的技術和市場儲備。

一是大力發展先進封裝設備，還開發出傳統技術與先進技術相融合的混合設備（Hybrid）；二是業務重點瞄準無線通訊、汽車、醫療、軍事等新興領域；三是與中國、韓國、新加坡、美國等重點實驗室聯合研發新技術，強力投資於先進封裝設備的研發。

G

當然，庫力索法將總部遷到新加坡的目的，除了因為新加坡能夠提供高素質的人才和良好的營商環境之外，深層次的原因是亞洲作為最重要的潛在市場的開拓，中國市場更是重中之重，目前公司三分之一的營收來自中國大陸，遠遠超過美國本土市場。

除此之外，地處台灣的台積電與庫力索法既是競爭也是合作關係，這些商業巨頭的互動共同將亞洲塑造成了半導體封裝的全球重鎮。

早在2012年的時候，我曾比較深度地參與過北京半導體圈兒的聯誼平台——IC咖啡的創立，與圈內專家老胡（胡運旺）和其他資深人士的交流讓我深深感覺到這個產業生態的技術壁壘之高和複雜性。

如今，IC咖啡在老胡的帶領下已經遍布全國，走向世界，成為中國IC產業之風向標，作為北京第38號發起人，衷心祝福中國的IC產業大發展！

A-G

結論：閉上眼睛，好好回想之前自己的努力，自信就會噴涌而出……