一、上下游整合型產業有助3D IC進展
3D IC已經成為繼傳統SiP之後的另一顯學,在終端產品應用愈來愈要求小型化、高效能、異質整合的驅動下,封裝型態也漸漸由2D走向3D。在3D IC的封裝型態下,內部連接路徑更短,相對可使晶片間的傳輸速度更快、雜訊更小、效能更佳,但要克服的技術和產業結構問題卻也一一浮現。
由技術觀點來看,3D IC的發展需考慮TSV技術、系統散熱、良好裸晶(Known Good Die;KGD)測試、不同堆疊方法(C2C、C2W、W2W)產生的良率問題、接合設備(Bonder)的對準(Alignment)誤差、磨薄的晶圓承載、晶片之間接合的方法和材料的選擇等問題。
從產業觀點來看,3D IC的發展從IC Design端就必須考慮如何測試和封裝、晶圓代工業者與封裝業者在3D IC製程上該如何切分、如何堆疊整合不同的晶片來源、若重新設計(re-design)廠商間能否迅速溝通以及最後該由誰來承擔系統和良率風險。
這些議題,都是過去2D封裝尚未面臨到的、待解決的問題,涉及層面已非僅是封裝與測試業者才必須要克服的,而是從上游IC設計、中游製造、下游封測乃至設備及材料業者無一倖免。因此就產業觀點來看,上下游整合型的產業將有助於3D IC的進展。
二、產業平台提升台灣3D IC競爭力
3D IC製程及技術不同於以往IC製程,產業鏈需要高度整合,3D IC才能順利進展。台灣半導體產業向來是以專業垂直分工著稱,產業鏈是由不同廠商所組成上、中、下游,不像IDM上、中、下游都為同一家廠商。國外IDM大廠具備了從設計、製造、封裝測試完整的技術及整合的實力,掌握系統的能力,相較之下台灣的產業結構在3D IC的發展上顯得較為不利,因此上、下游產業的連結及溝通的強化,是台灣能否順利推動3D IC的關鍵。
因此在解決這個議題最佳的方法是「建立產業共通平台(platform)」,可由廠商共同出資成立研發聯盟或由政府主動推動產業平台,此舉恰可使得台灣半導體產業在保有垂直分工的競爭力下也能擁有整合機制,雷同一個虛擬的IDM公司,有助於廠商間快速溝通並有效的解決問題。
產業共通平台要能順利推行,所有參與者必須基於共同目標,視為利益共同體,如此不同廠商間也才能避免有所保留。參與者可在進行多次協商後,在平台內快速尋求資源及自我最佳解決方案,平台內也必須有整合多方意見的機制,訂定技術藍圖及未來共同目標,以達到資源共享和分散產業風險的目的。未來更可以在平台內設置技術實驗室或生產實驗線,若個別廠商找到資源整合的最佳夥伴,彼此策略聯盟或合資成立新公司,都不失為一好方法。
台灣3D IC聯盟的運作模式,可由參與的廠商共同負擔研發費用、共享技術開發成果及專利,將可有效降低個別廠商的研發成本及風險。藉由設立產業共通平台,不僅可凝聚廠商共識,產業上、下游整合更可掌握產品規格的制定及促成系統導向設計。
幸運的是,2008年7月在經濟部協助下,工研院成立了3D IC聯盟,名為「先進堆疊系統應用研發聯盟(Advanced Stacked-System Technology and Application Consortium;Ad-STAC)」,預計投入20億元。初期鎖定固態硬碟、影像感測和多核心處理器等領域發展。先期成員包括記憶體廠力晶、南科、茂德、旺宏,封測廠矽品,設備廠漢民、台灣應材,材料廠BASF、Brewer Science等,聯手打造台灣第一個跨產業整合的3D IC研發平台。
Ad-STAC聯盟將提出多種產品作為技術開發的平台並提供3D IC驗證平台,讓會員廠商進行設計、驗證、製程及測試,並針對上、中、下游廠商對系統設計的需求,從IC設計至封裝端進行整合;同時也藉由聯盟整合廠商的產品需求,針對特定的應用產品提出解決方案。未來將整合產學研力量,共推3D IC技術平台,建立標準,以先期掌握規格和專利優勢,以鞏固台灣半導體於全球領先地位。
3D IC為下世代半導體新技術,各國皆已如火如荼進行技術研發和產品規劃,台灣擁有全球最完整的IC設計、晶圓製造、IC封測產銷鏈,產業間若能盡速加以整合,將深具發展3D IC的實力。
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