數字化智能時代的晶片封裝技術

微訪談：日月光集團 副總裁 郭一凡博士

採訪背景：根據Yole最新發布的《先進封裝產業現狀-2017版》報告，2016~2022年期間，先進封裝產業總體營收的複合年增長率（CAGR）預計可達7%。

其中，Fan-out（扇出型）封裝是增長速度最快的先進封裝平台，增長速度達到了36%，緊隨其後的是2.5D/3D TSV平台，增長速度為28%。

而在上個月，中國商務部發布公告，以附加限制性條件批准了全球封裝測試龍頭日月光集團對第四大封測廠矽品精密的股權收購案。

兩位封測巨頭的合併，對全球先進封裝產業會有什麼影響？數字化智能時代背景下，智能硬體對集成電路晶片的性能提出了更高的要求，先進封裝會向什麼方向發展？為此，麥姆斯諮詢採訪了日月光集團副總裁郭一凡博士。

全球主要製造商的先進封裝晶圓市場份額（引自《先進封裝產業現狀-2017版》）

麥姆斯諮詢：2017年11月24日，中國商務部發布公告，以附加限制性條件批准了日月光對矽品的股權收購案，意味著這場全球封測龍頭對第四大封測廠的收購案相繼通過了美國、台灣和中國大陸的反壟斷審批，即將正式成行。

您認為雙方的合併將對全球封裝市場格局帶來哪些影響？

郭一凡：我個人認為近兩年內，雙方的合併對整個封測市場帶來的影響可能不會很大。

儘管兩家公司合併以後在全球封測市場的總市占率近40%，毫無疑問將成為全球封測業的巨艦。

但是，封測業並不像產品專一的晶片產業，巨頭之間的併購能夠迅速產生規模效應。

封測業具有多元化、分散化以及高度定製化（Customized）的特點，它幾乎沒有標準的通用工藝。

比如我們日月光，有幾千家客戶，幾萬種產品，大多是定製化的工藝。

因此，即使有我們這樣的龍頭存在，其它廠商也總會找到自己的切入點。

不過，兩家企業的合併所帶來的規模優勢肯定存在，對供應鏈的把控，更加靈活、充沛的產能，以及規模化所帶來的議價能力，都會對那些小體量的封測廠商帶來影響。

麥姆斯諮詢：未來日月光和矽品將如何憑藉規模優勢和運營成本優勢，合力開拓先進封裝市場？

郭一凡：日月光集團一直是下屬各營運中心獨立運營權利比較下放的公司。

每個營運中心都有比較大的自主運營權，能夠充分融合當地的產業鏈和客戶。

因此，日月光和矽品在合併以後應該也會在前期保持相對獨立的運營。

除了管理層面的整合以外，研發管理方面的規模效應會得到更集中的體現，研發突破能力更強，並且能節約雙方的研發支出。

不過，因為我們處於產業鏈的下游，在研發方面的投入本身不高，大約占總體營收的5%，在投入方面跟晶片設計等上游廠商沒法比。

因此，這種規模化的優勢，可能更主要的是一方面體現在議價能力，另一方面便是面對大客戶的供應鏈快速調動能力和產能優勢。

麥姆斯諮詢：近期，矽品董事會決議以總金額10.26億人民幣將子公司矽品科技（蘇州）有限公司的30%股權交易給紫光集團，您如何評價此次股權交易，是否代表著兩岸在封測領域深入合作的開始？

郭一凡：中國大陸大力發展半導體產業，需要整個產業鏈均衡發展，才能做大做強。

因此，需要掌握半導體產業鏈的各個環節，如果整個半導體產業鏈無法完整拼接，將來還是會受制於人。

紫光集團此次股權收購，就是看到了產業鏈垂直整合的機會。

現在，全球前十位封測供應商中，除了Amkor（安靠），其它均為大陸和台灣廠商。

此次紫光收購矽品子公司股權，是大陸和台灣在封測領域的首次大規模合作，期待未來兩岸會有更多更深入的合作。

麥姆斯諮詢：日月光是台灣封測廠商中最早投入系統級封裝（SiP）的廠商，目前已經構建了全球最完善的系統級封裝布局，請您簡單介紹一下日月光的系統級封裝技術。

郭一凡：日月光的系統級封裝技術始於對環旭電子（USI）的收購，環旭是耕耘多年的系統級供應商，在系統設計和組裝方面具有很大的技術優勢，而日月光則是在器件組裝的流程和工藝方面有優勢。

事實上，SiP不是簡單的將多個元器件封裝在一起就能稱做SiP。

SiP需要將多個具有不同功能的有源電子元件與可選無源器件異質集成在一起，實現多種系統級的功能和應用，形成一個系統或者子系統。

SiP最好的例子便是蘋果手錶（Apple Watch），蘋果手錶的SiP將40多個晶片、400多個元器件，集成在了一個模塊中，這是最具有代表性的SiP。

這麼多個子系統互相之間的干擾如何解決，互相之間還需要實現獨立的測試，這些都是SiP工藝的關鍵點和難點。

蘋果手錶SiP的成本中一半以上都在測試設備上。

如我剛才所說，只掌握封測產業鏈中的一個環節很難成功，只有一個點是做不好SiP的。

因此，蘋果手錶的SiP是由環旭主導，系統設計、布局和測試都由環旭來完成，而日月光負責按環旭的設計完成這些器件的封裝整合。

環旭和日月光走到一起，通過雙方的合作和積累，才成就了日月光在SiP領域的領導地位。

封裝工藝不再是「標準」流程，而是整體設計/製造中的一環（圖片由郭一凡博士提供）

麥姆斯諮詢：先進封裝技術如何提升集成電路的性能？先進封裝技術未來的發展方向？

郭一凡：先進封裝技術的發展伴隨著摩爾定律的不斷推進，它的發展永遠是為了提高集成電路的處理速度和性能。

那如何通過封裝技術來實現呢，主要便是不斷提高晶片封裝密度，縮小封裝尺寸和線長，增加I/O數量，以空間換時間。

因此，解決集成電路性能瓶頸的有效封裝解決方案主要包括：3D封裝和系統級封裝（SiP）。

封裝工藝將不再是「標準」的流程，而是整體設計/製造中重要的一環。

3D封裝解決中央處理器和存儲器之間的瓶頸（圖片由郭一凡博士提供）

系統級封裝解決CPU和外部器件之間的瓶頸（圖片由郭一凡博士提供）

麥姆斯諮詢：日月光財報顯示，集團前11月營收創同期新高，第四季度營收有望創歷史新高，日月光取得輝煌業績的原因和舉措有哪些？

郭一凡：這主要還是源於全球經濟的發展，源自市場的需求。

當然，日月光的技術和產能，基本上能滿足所有類型的客戶需求，因此具有很強的競爭力。

並且，日月光的各個營運中心都非常的靈活，產能利用率更高，只要市場需求一放量，日月光自然消化的最好。

麥姆斯諮詢：日月光集團在中國大陸上海、威海、深圳和崑山都設有工廠，但是高端封測和研發中心都集中在台灣，日前，日月光集團又宣布將在台灣重金千億新台幣建設高端封測廠，面對全球半導體市場的中心——中國大陸，日月光是否有高端封測廠的布局計劃？

郭一凡：集團未來的戰略布局我不清楚也不做評價，但是，就目前而言，台灣的封測廠在經驗積累、工藝開發和設備更新方面，確實仍領先大陸地區。

然而，從產業趨勢來看，大陸現在已經是全球半導體市場的中心，2017年大陸半導體設計業的市場規模已經超越台灣。

未來隨著華為等本土晶片設計廠商的發展，對高端封測的需求將不斷增長，再加上產業鏈和供應鏈的本土化需要，我個人認為，全球的半導體產業鏈都會往大陸傾斜，應該只是時間早晚的問題。

麥姆斯諮詢：長電科技、天水華天、通富微電等中國封測大廠通過自身發展和企業併購，獲得了優於全球封測產業水平的兩位數高增長，現已分別位列全球封測廠商第3、6、7位，長電科技的市占率更是已經達到11.9%，如何評價大陸封測產業的崛起？

郭一凡：我個人認為封測業的崛起還是需要依靠當地的晶片設計和代工技術的發展。

就如我剛才所說的，半導體產業鏈需要均衡發展，晶片設計和代工技術的進步，是推動封測業技術發展的主要驅動力。

先進的晶片設計和先進的代工技術，自然會催生先進的封裝技術。

例如，台積電的發展，對帶動日月光起到了決定性作用。

市場主要廠商的扇出型封裝產能（引自《扇出型封裝技術和市場趨勢-2017版》）

麥姆斯諮詢：上個世紀以來，日月光就和台積電締結了戰略聯盟，由台積電代工製造的晶圓直接交給日月光封裝測試，建立了完善的產業鏈。

不過，過去作為純代工廠的台積電，得益於InFo（集成扇出型封裝技術）封裝的成功，現在已經進入前10位封裝廠行列。

日月光和台積電在先進封裝方向是否有部分工藝重疊？雙方是否存在潛在的競爭關係？未來將會怎樣繼續合作？

郭一凡：日月光和台積電之間便是產業鏈均衡發展的典型，絕對是全面的融合創新。

台積電的InFo封裝就是一個契機，在蘋果公司需求量比較大的一種封裝形式上做了布局。

蘋果在這個點需要他做這個封裝，他正好有這個設備有這個能力，於是就做了。

但是，這個封裝的利潤率相比台積電代工業務的利潤率低很多，所以台積電不會鋪開去過多涉足封裝。

當然，雙方的競爭關係會有一點，但是不會對雙方的合作有本質影響。

從整個半導體產業來看，各個產業鏈環節的劃分和定位短期內不會改變，大部分廠商都不會走三星這樣的IDM模式。

台積電和日月光未來也會以獨立的外包代工廠繼續存在，雙方也許在部分環節上有一些重疊，但是對雙方未來在產業鏈上的合作不會有任何影響。

麥姆斯諮詢：據悉，日月光已建成2萬片月產能的FOWLP（扇出型晶圓級封裝）封裝生產線，成為繼台積電之後、全球第二家可以為客戶量產FOWLP封裝的半導體代工廠，和台積電的InFo技術相比，日月光的FOWLP技術有何特點？

郭一凡：現在可以量產扇出型封裝的代工廠比較多了，長電和華天也已經有量產能力。

台積電的InFo技術採用晶片朝上的方式，其它大多採用晶片朝下的方式，另外在工藝流程和應用方面略有差異。

扇出型封裝最早由英飛凌開發，並申請了很多專利。

因此，各廠商為了規避其專利，開發了各自的扇出型封裝技術。

總體上各家都差不多，性能上大同小異，設備和造價也沒有太大的區別。

麥姆斯諮詢：就MEMS業務而言，目前MEMS封裝在日月光主營業務中占比有多少？您如何看待未來MEMS封裝的發展前景？未來五年，日月光的MEMS封裝技術重點主要是哪些？

郭一凡：日月光集團的MEMS封裝基本都在台灣，涉及的MEMS器件種類很多，業務比重有限，大約僅占總量的個位數。

智能終端、汽車電子（無人駕駛、先進駕駛輔助系統）、物聯網對MEMS傳感器的應用不斷增長，這塊業務前景看好。

不過，封裝業大多是在做reaction而不是active的工作，通常都是根據前端客戶的設計需求以及後端客戶的應用要求，進行被動的技術發展。

麥姆斯諮詢：日月光有完善的產品解決方案，能為客戶提供Turn Key（一站式）服務。

目前，日月光為MEMS客戶提供測試服務嗎？據我們了解，大部分MEMS廠商出於IP保護的考量，把測試業務留在「自家」完成。

日月光是否有意願和舉措吸引MEMS廠商將封測業務一併外包呢？

郭一凡：作為封測業龍頭，日月光能夠為客戶提供從封裝開發到最終功能測試的一站式解決方案，當然也能提供MEMS測試服務。

MEMS測試和系統測試類似，它本身也是一種系統，沒有標準的測試方法，大多是定製化的獨特測試方法，客戶擁有很多自己的IP。

但是，日月光不會主動找客戶，主要還是看客戶需求，客戶如果有意願，我們可以共同開發滿足客戶的測試需求。

郭一凡簡介

郭一凡博士目前任職日月光，領導主持半導體器件的封裝工藝研發和應用。

郭博士在封裝領域中有近三十年的科研和生產經驗。

研發項目涵括光電器件（Opto-Electronics）、微機電封裝（MEMS Packaging）、覆晶封裝（Flip Chip）、晶圓級封裝（WLCSP）、系統多晶片封裝等，是該領域的知名專家。

加入日月光之前郭一凡博士在全球知名的高科技公司IBM和MOTOROLA就職多年，組建和領導光電器件封裝實驗室和科技項目，並在此期間多次榮獲科技及產品開發獎。

郭一凡博士在國際知名科技期刊上發表過論文40餘篇，在國際會議文集上發表論文50餘篇。

他擁有9項專利，並參與寫作發表了7部專業書籍。

他曾多次組織和主持國際會議和論壇，被邀請作專題報告30餘次。

郭一凡博士於2005年被清華大學電子封裝中心聘請為兼職教授和技術顧問，2007年被上海科學院聘請為顧問專家，2010年在加州大學（University of California Irvine）任兼職教授講授電子封裝方面課程。

郭一凡博士於1989年在維吉尼亞理工大學（VIRGINIA TECH）獲得工程科學博士學位。

2005年在加州大學（REDLANDS）取得工商管理碩士（MBA）學位。