受制於三二奈米以下先進製程的微影技術關鍵製程難有重大突破,原本以二年為世代週期的摩爾定律,未來在三二奈米以下的世代交替週期時間恐得拉長,因此全球主要半導體廠均開始尋求新的解決方案。在昨日舉行的IMPACT2007國際構裝技術研討會中,與會業者已對三D系統封裝技術躍居主流有所共識,其中IBM、三星、台積電、日月光等大廠著手佈建的三D直通矽晶穿孔(3D-TSV)技術更是備受重視。
極紫外光微影設備仍太貴
雖然微影設備大廠ASML與半導體先進技術獨立研發中心IMEC合作,已成功利用極紫外光(EUV)微影設備,試產出三二奈米十二吋晶圓,不過因EUV設備仍然太過昂貴,加上三二奈米以下製程微縮的投資金額,是九○奈米的三倍至四倍左右,所以國內外半導體大廠一邊進行「去瓶頸化」研發動作,希望利用現有浸潤式(immersion)設備生產三二奈米晶片,另外則開始尋求新的解決方案,以紓解摩爾定律週期拉長帶來的過高成本問題。
摩爾定律週期拉長抬高成本
由於近年來熱銷的手機走上低價位、多功能的方向,整合型晶片的重要性日增,但包括高通、德儀在內的手機晶片大廠,除了已開始採用六五奈米或四五奈米先進製程,將多種手機功能整合在單晶片上,現在亦開始考量採用三D系統封裝技術。而在IBM及三星於今年中旬陸續對外宣佈,已成功利用三D直通矽晶穿孔技術,發展出低成本的整合型晶片或高容量記憶體時,更代表三D系統封裝技術已趨於成熟,並將擔起未來五年半導體市場整合晶片的重要角色。
昨日參加IMPACT2007國際構裝技術研討會的業者,已對三D系統封裝技術成為整合型晶片主流製程有一定共識。業者表示,以三D直通矽晶穿孔技術來看,不僅可讓處理器功率大幅下降二成以上,同時也能縮短晶片設計時間,將被動元件、記憶體、邏輯晶片、類比晶片等全數封裝成一個單晶片;再者,以往快取記憶體佔了CPU大部份面積,但採用三D系統封裝後,處理器能與SRAM直接進行高頻寬互連,就不需要內部快取記憶體,自然可以大幅縮小晶片尺寸。
台積電、日月光動作積極
正因為三D系統封裝的重要性與日俱增,除了IBM及三星等國際大廠宣佈投入外,國內晶圓代工大廠台積電、封測大廠日月光等,也對三D系統封裝開始積極佈局,台積電宣佈擴大對後段封測廠精材的投資就是一例。業者現在已有許多三D封裝技術完成開發及量產。
三D系統封裝技術早已存在,二千年後已有封測廠或IDM廠開始利用相關技術投產,當年因半導體市場聚焦在IC設計端的系統單晶片,因此三D系統封裝市場一直未有起色。不過隨著藍牙及無線區域網路(WLAN)晶片、手機射頻及基頻晶片、CMOS影像感測器等市場在近二年出現強勁成長,讓三D系統封裝成為當紅炸子雞,獲得高通、博通、英特爾、超微等國際大廠下單,佈局三D系統封裝逾五年的日月光、矽品、景碩等業者,將成技術世代交替下最大贏家。
由於系統單晶片的設計時間太長,晶圓製造端又面臨三二奈米微縮不易問題,讓全球半導體業者開始回頭聚焦三D系統封裝技術,在整合元件製造廠(IDM)及大型IC設計公司(Fabless)相繼宣佈將導入三D系統封裝製程後,佈局此一市場已逾五年的日月光、矽品二家封測大廠,及國內系統封裝基板最大供應商景碩等,已開始與客戶洽談明年度相關訂單,業者透露「接單情況比預期好很多」。
以日月光及旗下環電為例,就利用三D系統封裝製程研發及量產微型化WLAN模組,並傳出獲得蘋果iPod Touch採用,而日月光及矽品也相繼取得國內外大廠的NAND記憶卡、藍牙模組、CMOS影像感測器模組等系統封裝訂單。由於系統封裝基板均以BT材質為基板材料,所以國內BT基板最大供應商景碩,亦成為這波系統封裝市場興起下最大受惠者。
外資券商高盛證券顧問呂東風在最新報告中亦指出,手機及可攜式消費性電子產品市場成長快速,可將多種晶片整合封裝成單晶片的系統封裝技術,市場需求已經見到強勁成長,年複合成長率上看一六%。同由晶圓廠角度來看,系統封裝技術成熟且經濟規模成長快速,晶圓廠優勢相對上十分有限,反而成為封測廠發展的大好機會。
此外,呂東風也指出,封測廠搭上系統封裝進入高速成長期的順風車,已對下游傳統EMS系統組裝廠造成威脅。業者表示,因為手機大廠已開始要求採用整合型晶片,手機晶片供應商則陸續採用封測廠的系統封裝解決方案,所以最下游的EMS廠組裝功能,已有很大部份被封測廠取代,這對藍牙模組、WLAN模組等EMS廠商來說將造成負面衝擊。
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