Yole Developpement半導(dǎo)體封裝市場研究部門經(jīng)理
隨著2.5維(2.5D)/3D IC高效能伺服器與游戲應(yīng)用產(chǎn)品明年起打入市場，接下來5年內(nèi)3D直流矽晶穿孔(TSV)技術(shù)市場規(guī)模將達380億美元，供應(yīng)鏈廠商將必須重新思考營運方式，以在變動市場中存活。
另一方面，隨著價值鏈上的加值環(huán)節(jié)越來越昂貴，從晶圓制造到組裝測試階段之間的換手也越來越復(fù)雜，廠商必須找到自己的投資重點，并管理好換手的流程。3D晶片進入主流市場此一重大改變，對供應(yīng)廠商來說代表重大的挑戰(zhàn)與機會。
瞄準蘋果訂單 臺積電開發(fā)2.5D/3D IC整合平臺
由于整合元件制造廠(IDM)可在廠房中研發(fā)并控制整個TSV流程，所以在起初擁有優(yōu)勢，但建造28奈米(nm)以下的先進制程設(shè)備需要高度成本，越來越復(fù)雜的全新中段與后段技術(shù)和組裝與測試技術(shù)，也讓開發(fā)成本增加，因此極少公司擁有足以讓投資回本的大型生產(chǎn)規(guī)模。
為改變現(xiàn)有模式，越來越多整合元件制造廠都投入代工業(yè)務(wù)以善用昂貴的儀器，或是精簡晶圓廠用外包方式處理生產(chǎn)需求。三星(Samsung)大型積體電路(LSI)事業(yè)，過去在制造蘋果A4與A5處理器時，從晶圓、顆粒到封裝都是獨力完成，未來將支援更先進的中段2.5D中介層處理及3D IC封裝技術(shù)；這些技術(shù)已準備就緒，只要他們的客戶決定采用，就可以馬上提供。
另一方面，一些整合元件制造廠如SK-Kynix甚至是英特爾(Intel)，則考慮為仔細選擇的特定客戶提供完整的前、中、后端服務(wù)，因為大型無晶圓公司如蘋果(Apple)、高通(Qualcomm)或博通(Broadcom)都可能會為他們先進的廠房帶來大量且關(guān)鍵的制造需求。
最新半導(dǎo)體晶圓廠為使用28奈米以下制程，投資接近60億美元的成本，因此就算是最大的業(yè)者，也需要更多產(chǎn)能來讓廠房滿載。三星與臺積電都提供從前、中、后端的完整制造服務(wù)，其他業(yè)者可能采用同樣整合策略，或是重新思考他們在價值鏈中的定位。
其他整合元件制造廠投資在這種整合式晶圓廠的規(guī)?？赡茌^小，如意法半導(dǎo)體(ST)等提供外部客戶中型大小的晶圓代工規(guī)模，并支援內(nèi)部互補式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)與3D IC接線技術(shù)，以及他們專長的后端處理，對給網(wǎng)路、行車或工業(yè)應(yīng)用使用的特定應(yīng)用積體電路(ASIC)來說，這種作法十分合理。
同時，專業(yè)代工廠則在思考如何整合3D TSV與2.5D中介上的加工與組裝技術(shù)，不論是在廠內(nèi)獨立進行或與合作夥伴一起完成。臺積電已在自身的高產(chǎn)能封裝上投資最新的覆晶熱壓焊技術(shù)，成為一條龍式的完整供應(yīng)商。由于蘋果嘗試打造自身供應(yīng)鏈以降低對三星的依賴，臺積電的2.5D與3D IC整合平臺，有可能獲得下一代蘋果處理器的代工生意。
搶攻TSV商機 其他代工廠加強封測商合作
其他代工廠則須要想辦法與外包半導(dǎo)體封裝測試業(yè)者(OSAT)更密切的合作，以找到處理換手流程的方法，不管由誰進行中間的制程，都必須要能分配收益，并分擔模組管理及處理不良率上的責任，以提供“虛擬IDM”的解決方案(圖1)。
中型晶圓代工廠透過加強與封測商的合作關(guān)系，建立“虛擬IDM”的商業(yè)模式。
另一方面，OSAT也必須要能在越來越復(fù)雜的2.5D/3D IC上建立自身模組封裝能力。利用傳統(tǒng)晶圓廠與封裝廠自身專業(yè)所形成的“代工廠/OSAT的合作供應(yīng)鏈”，是許多最近推出的第一代TSV產(chǎn)品的制造模式。賽靈思(Xilinx)表示，該公司在制造含現(xiàn)場可編程閘陣列(FPGA)的中介產(chǎn)品上最困難的問題就是供應(yīng)鏈模式，因此該公司與代工廠與OSAT都維持合作關(guān)系，讓臺積電與Amkor一起生產(chǎn)。索尼(Sony)下一代游戲主機Logicon-Interposer，據(jù)傳將由格羅方德(GLOBALFOUNDRIES)制造，并由合作夥伴OSAT來封裝，有可能是日月光、STATS、ChipPAC、SPIL或Amkor。
然而，這樣的合作并不容易，雖然把薄晶圓的黏合工作從某一廠區(qū)送到另一個地點并不困難，但在兩家公司具有不同技術(shù)，且業(yè)務(wù)又相互競爭情況下，要判斷良率問題是在某廠黏合之前，還是另一廠剝離之后才發(fā)生，具有一定的難度。
日月光等OSAT廠商正在開發(fā)自身2.5D中介片基質(zhì)與3D IC封裝技術(shù)，然而其他封裝廠在投資能力上，無法也投入此一市場的大型整合元件廠或代工廠來相比。大多數(shù)OSAT將需要更有智慧，更專注在自身的投資，抑或是想辦法為大型業(yè)者提供自身的特定專業(yè)，以與整合元件廠商擴大差異化。
然而，代工廠2D系統(tǒng)單晶片(SoC)生意可能會由OSAT業(yè)者接手，因為這些制造需求目前拖慢大型代工廠轉(zhuǎn)變成3D系統(tǒng)級封裝(SiP)技術(shù)的研發(fā)腳步，而OSAT可在封裝或整合這些3D-SoC顆粒上提供更經(jīng)濟的方案，例如將他們放在2.5D的中介片基質(zhì)上。
同時高通、博通、艾薩(LSI)或思科(Cisco)等純設(shè)計公司，在與代工廠、OSAT甚至是設(shè)備或材料提供者合作時，將需要更多的制造專業(yè)，以讓他們的制造能力與設(shè)計的產(chǎn)品更匹配，并達到所需要的成本/效能目標。
代工/封裝廠包夾 中段2.5D與3D IC競爭激烈
隨著大型的前段代工廠與主要的后端封裝業(yè)者，都提供中段的2.5D與3D IC技術(shù)，Yole Developpement認為，單純提供中段技術(shù)業(yè)者成功的空間有限。強烈競爭的中段技術(shù)幾乎是個無毛利的領(lǐng)域，隨著主要前段與后段業(yè)者提供新技術(shù)來吸引客戶使用其他高毛利的服務(wù)，此部分的毛利將維持在低檔。
換言之，晶圓代工廠將整合中段技術(shù)到他們的服務(wù)中，但會盡可能為獲益的前段業(yè)務(wù)拉高毛利；而封裝廠商則為將服務(wù)推到中段，以將他們的業(yè)務(wù)推入獲益極大的2.5D/3D IC后端組裝測試領(lǐng)域。
對第二代封裝的主要OSAT供應(yīng)廠來說，后端的組裝測試是持續(xù)成長的好機會。Yole Developpement預(yù)期，2017年全球3D TSV半導(dǎo)體封裝、組裝與測試市場規(guī)模將達到90億美元，約38億美元的業(yè)務(wù)將是中段晶圓處理，如TSV蝕刻、填充和REOL，或是RDL接線、磅線和晶圓等級的組裝與晶圓檢測。[!--empirenews.page--]
與此同時，后段組裝與測試的市場規(guī)模，如復(fù)雜的3D IC模組，將高達57億美元，其中包括中介片基質(zhì)，以及切割、欠充、晶圓放取、封裝、最終測試與BGA植球。然而，對中段制程的新創(chuàng)公司來說，這些制程不太可能在未與前段或后段制造緊密結(jié)合的情況下獲益。因此，Yole Developpement認為，三星與臺積電將擁有完整的垂直整合營運模式，而其他晶圓代工廠與OSAT將出現(xiàn)緊密合作。
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