封装与晶圆制造都是芯片生产中不可或缺的环节

  据悉，台积电董事会近期通过了建设竹南先进封测厂的决定，选址为苗栗县竹南科学园区。该封测厂预计总投资额约合人民币716.2亿元，计划明年年中第一期产区运转。除了台积电，中芯国际也与长电科技联合设厂，布局晶圆级封装。台积电布局先进封装有何动机？晶圆大厂持续加码封装业，将对产业链上下游的竞合关系带来哪些影响？

  台积电不单单是全球晶圆代工的有突出贡献的公司，也是晶圆级封装的引领者。经历了十年左右的布局，台积电已形成了包括CoWoS（基片上晶圆封装）、InFO（集成扇出型封装）、SoIC（系统整合单晶片封装）在内的晶圆级系统整合平台。

  台积电的封装技术聚焦于晶圆级封装方案，与一般意义上的封装相比，晶圆级封装最大的特点是“先封后切”。据应用材料介绍，晶圆级封装是在晶圆上封装芯片，而不是先将晶圆切割成单个芯片再进行封装。这种方案可实现更大的带宽、更高的速度、更高的可靠性以及更低的功耗。

  CoWoS是台积电推出的第一批晶圆级封装产品，于2012年首次应用于28nm的FPGA封装。CoWoS能实现更密集的芯片堆叠，适用于连接密度高、封装尺寸较大的高性能计算市场。随着AI芯片的爆发，CoWoS成为台积电吸引高性能计算客户的有力武器，其衍生版本被应用于英伟达Pascal、Volta系列，AMDVega，英特尔Spring Crest等芯片产品。

  而InFO封装，是台积电在与三星的竞争中脱颖而出并夺得苹果大单的关键。InFO取消了载板使用，能满足智能手机芯片高接脚数和轻薄化的封装需求，后续版本则适用于更广泛的场景。拓墣产业研究院指出，InFO-oS主要面向高性能计算领域，InFO-MS面向服务器及存储，而封装方面以InFO-AiP技术为主流。

  在InFO、CoWoS的基础上，台积电继续深耕3D封装。在2019年6月举办的日本VLSI技术及电路研讨会上，台积电提出新型态SoIC封装，以逐步提升CPU与存储器间的整体运算速度，预计在2021年实现量产。

  台积电之所以能开展封装业务，甚至引领晶圆级封装的发展，有两个层面的原因。一方面，晶圆级封装强调与晶圆制造的配合，而台积电在晶圆制造有着长期的技术积累，有利于开发出符合需求的封装技术。同时，台积电本身的晶圆出产量，能支撑封装技术的用量，提升封装开发的投入产出比。另一方面，台积电基于龙头代工厂的地位，具有人才和资金优势。

  “台积电以自身的业内地位，可以聚集全球最顶尖的封测人才，在开发财力上，也比一般的封测企业更有保证。”芯谋研究首席分析师顾文军向记者表示。

  在2017年第四季度法说会上，台积电表示，其CoWoS用于HPC应用，尤其是AI、数据服务和网络领域，主要与16nm制程进行配套生产;InFO技术则大多数都用在芯片，而HPC与智能手机正是台积电2017年营收的两大来源，其中智能手机业务收入占比达到50%，HPC占比达到25%。

  不难看出，台积电的封装布局属于晶圆代工的“配套业务”，主要目标是形成与其他晶圆代工厂商的差异化竞争。

  “封装与晶圆制造都是芯片生产中不可或缺的环节。随技术的发展演进，封装的重要性不断的提高，已成为代工厂商的核心竞争力之一。”顾文军向《中国电子报》记者表示，“因此，台积电通过不断加大封装中靠近晶圆制造的工艺技术开发，以提供更完善的一站式解决方案。”

  集邦咨询分析师王尊民向记者指出，台积电进军封测领域的原因，主要是希望延伸自己的先进制程技术，通过制造高阶CPU、GPU、FPGA芯片，并提供对应的封测流程，提供完整的“制造+封测”解决方案。

  “虽然晶圆厂需额外支出封测等研发费用，但此方案却能有效吸引高阶芯片设计公司下单，实现‘制造为主，封测为辅’的商业模式。”王尊民说。

  同时，在后摩尔时代，制程趋近极限，封装对于延续摩尔定律意义重大，越来越引起集成电路头部厂商的重视。

  “摩尔定律的本质是单位面积集成更多的晶体管，随着摩尔定律放缓，厂商需要在封装上下功夫，通过堆叠或者其他方式在单位面积集成更多的晶体管。”Gartner研究副总裁盛陵海向记者表示。

  “先进封测是未来半导体行业的增长点，未来市场发展的潜力广阔，加快推进先进封测布局更能赢得半导体市场的长期话语权。”赛迪智库高级分析师王若达向记者指出，“进入先进封测市场具有较高的资金、技术门槛，台积电企业凭借资金技术的多年积累，能够迅速抢占市场。”

  除了台积电，中芯国际也基于与长电科技的合作布局晶圆级封装。2014年，中芯国际与长电科技合资设立中芯长电，聚焦中段硅片制造和测试服务以及三维系统集成芯片业务。2019年，中芯长电发布了超宽频双极化的5G毫米波天线芯片晶圆级集成封装SmartAiP，实现了24GHz到43GHz超宽频信号收发，有助于进一步实现射频前端模组集成封装的能力。

  “未来封测的发展趋势可能不再局限于以往单独代工环节，而是与设计、材料、设备相结合的一体化解决方案，集成电路前后道工艺融合发展的新趋势日益明显。”王若达说。

  王若达表示，晶圆级封装的出现模糊了晶圆厂和封测厂之间的界限，代工公司开始挤压封测企业空间，并直接进驻高端封测。

  盛陵海也指出，曾经封装厂和代工厂之间是完全分工的，但在高端场景上，晶圆厂不得不自行开发相应的晶圆级封装技术，封测厂要在高端场景保持相应的竞争力，也需要具备相应的工艺。

  台积电等晶圆厂商在高阶市场与封测厂构成竞争，也对封测厂的研发技术能力和订单相应能力提出要求。

  “台积电对于高阶封测的投入，将会压缩封测代工厂的小部分高阶市场。然而，于封测代工厂而言，主力市场仍在其他消费性电子科技类产品中。封测厂商除了积极发展高阶封测技术以吸引客户外，巩固其他晶圆制造厂的订单来源，将更重要。”王尊民说。

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