力战一条龙代工厂　晶圆/封测厂强化2.5D合作

中型晶圆厂携手封装测试商发展2.5D/3D IC制程。台积电积极投资覆晶热压焊技术，可望成为2.5D/3D IC市场上提供一条龙服务的代工厂；为与台积电一别苗头，晶圆厂透过加强与封测商的合作关系，以降低模组管理与良率不佳问题，进而提供“虚拟IDM”商业模式。

Yole Developpement半导体封装市场研究部门经理
随着2.5维(2.5D)/3D IC高效能伺服器与游戏应用产品明年起打入市场，接下来5年内3D直流矽晶穿孔(TSV)技术市场规模将达380亿美元，供应链厂商将必须重新思考营运方式，以在变动市场中存活。

另一方面，随着价值链上的加值环节越来越昂贵，从晶圆制造到组装测试阶段之间的换手也越来越复杂，厂商必须找到自己的投资重点，并管理好换手的流程。3D晶片进入主流市场此一重大改变，对供应厂商来说代表重大的挑战与机会。

瞄准苹果订单 台积电开发2.5D/3D IC整合平台

由于整合元件制造厂(IDM)可在厂房中研发并控制整个TSV流程，所以在起初拥有优势，但建造28奈米(nm)以下的先进制程设备需要高度成本，越来越复杂的全新中段与后段技术和组装与测试技术，也让开发成本增加，因此极少公司拥有足以让投资回本的大型生产规模。

为改变现有模式，越来越多整合元件制造厂都投入代工业务以善用昂贵的仪器，或是精简晶圆厂用外包方式处理生产需求。三星(Samsung)大型积体电路(LSI)事业，过去在制造苹果A4与A5处理器时，从晶圆、颗粒到封装都是独力完成，未来将支援更先进的中段2.5D中介层处理及3D IC封装技术；这些技术已准备就绪，只要他们的客户决定采用，就可以马上提供。

另一方面，一些整合元件制造厂如SK-Kynix甚至是英特尔(Intel)，则考虑为仔细选择的特定客户提供完整的前、中、后端服务，因为大型无晶圆公司如苹果(Apple)、高通(Qualcomm)或博通(Broadcom)都可能会为他们先进的厂房带来大量且关键的制造需求。

最新半导体晶圆厂为使用28奈米以下制程，投资接近60亿美元的成本，因此就算是最大的业者，也需要更多产能来让厂房满载。三星与台积电都提供从前、中、后端的完整制造服务，其他业者可能采用同样整合策略，或是重新思考他们在价值链中的定位。

其他整合元件制造厂投资在这种整合式晶圆厂的规模可能较小，如意法半导体(ST)等提供外部客户中型大小的晶圆代工规模，并支援内部互补式金属氧化物半导体(CMOS)与3D IC接线技术，以及他们专长的后端处理，对给网路、行车或工业应用使用的特定应用积体电路(ASIC)来说，这种作法十分合理。

同时，专业代工厂则在思考如何整合3D TSV与2.5D中介上的加工与组装技术，不论是在厂内独立进行或与合作夥伴一起完成。台积电已在自身的高产能封装上投资最新的覆晶热压焊技术，成为一条龙式的完整供应商。由于苹果尝试打造自身供应链以降低对三星的依赖，台积电的2.5D与3D IC整合平台，有可能获得下一代苹果处理器的代工生意。

抢攻TSV商机 其他代工厂加强封测商合作

其他代工厂则须要想办法与外包半导体封装测试业者(OSAT)更密切的合作，以找到处理换手流程的方法，不管由谁进行中间的制程，都必须要能分配收益，并分担模组管理及处理不良率上的责任，以提供“虚拟IDM”的解决方案(图1)。

中型晶圆代工厂透过加强与封测商的合作关系，建立“虚拟IDM”的商业模式。

另一方面，OSAT也必须要能在越来越复杂的2.5D/3D IC上建立自身模组封装能力。利用传统晶圆厂与封装厂自身专业所形成的“代工厂/OSAT的合作供应链”，是许多最近推出的第一代TSV产品的制造模式。赛灵思(Xilinx)表示，该公司在制造含现场可编程闸阵列(FPGA)的中介产品上最困难的问题就是供应链模式，因此该公司与代工厂与OSAT都维持合作关系，让台积电与Amkor一起生产。索尼(Sony)下一代游戏主机Logicon-Interposer，据传将由格罗方德(GLOBALFOUNDRIES)制造，并由合作夥伴OSAT来封装，有可能是日月光、STATS、ChipPAC、SPIL或Amkor。

然而，这样的合作并不容易，虽然把薄晶圆的黏合工作从某一厂区送到另一个地点并不困难，但在两家公司具有不同技术，且业务又相互竞争情况下，要判断良率问题是在某厂黏合之前，还是另一厂剥离之后才发生，具有一定的难度。

日月光等OSAT厂商正在开发自身2.5D中介片基质与3D IC封装技术，然而其他封装厂在投资能力上，无法也投入此一市场的大型整合元件厂或代工厂来相比。大多数OSAT将需要更有智慧，更专注在自身的投资，抑或是想办法为大型业者提供自身的特定专业，以与整合元件厂商扩大差异化。

然而，代工厂2D系统单晶片(SoC)生意可能会由OSAT业者接手，因为这些制造需求目前拖慢大型代工厂转变成3D系统级封装(SiP)技术的研发脚步，而OSAT可在封装或整合这些3D-SoC颗粒上提供更经济的方案，例如将他们放在2.5D的中介片基质上。

同时高通、博通、艾萨(LSI)或思科(Cisco)等纯设计公司，在与代工厂、OSAT甚至是设备或材料提供者合作时，将需要更多的制造专业，以让他们的制造能力与设计的产品更匹配，并达到所需要的成本/效能目标。

代工/封装厂包夹 中段2.5D与3D IC竞争激烈

随着大型的前段代工厂与主要的后端封装业者，都提供中段的2.5D与3D IC技术，Yole Developpement认为，单纯提供中段技术业者成功的空间有限。强烈竞争的中段技术几乎是个无毛利的领域，随着主要前段与后段业者提供新技术来吸引客户使用其他高毛利的服务，此部分的毛利将维持在低档。

换言之，晶圆代工厂将整合中段技术到他们的服务中，但会尽可能为获益的前段业务拉高毛利；而封装厂商则为将服务推到中段，以将他们的业务推入获益极大的2.5D/3D IC后端组装测试领域。

对第二代封装的主要OSAT供应厂来说，后端的组装测试是持续成长的好机会。Yole Developpement预期，2017年全球3D TSV半导体封装、组装与测试市场规模将达到90亿美元，约38亿美元的业务将是中段晶圆处理，如TSV蚀刻、填充和REOL，或是RDL接线、磅线和晶圆等级的组装与晶圆检测。[!--empirenews.page--]

与此同时，后段组装与测试的市场规模，如复杂的3D IC模组，将高达57亿美元，其中包括中介片基质，以及切割、欠充、晶圆放取、封装、最终测试与BGA植球。然而，对中段制程的新创公司来说，这些制程不太可能在未与前段或后段制造紧密结合的情况下获益。因此，Yole Developpement认为，三星与台积电将拥有完整的垂直整合营运模式，而其他晶圆代工厂与OSAT将出现紧密合作。