台灣半導體產業的年度盛事SEMICON Taiwan 2022順利落幕，今年展會共有700家國內外廠商參與，使用了2,450個展覽攤位，更有超過5萬名專業人士參展。由於參展需求十分熱烈，歷年來都只使用南港展覽館一館作為主展場的SEMICON Taiwan，已有場地供不應求的情況出現。因此，據主辦單位內部人士透露，2023年的SEMICON Taiwan很可能將進一步擴張到二館，成為規模直追台北國際電腦展(COMPUTEX)的超大型專業展。
除了展覽規模破紀錄之外，今年的SEMICON Taiwan還有個值得一提的現象–國外來台參展人士的數量，比過去兩年疫情期間明顯增加許多。除了來自歐美的參展者明顯增加外，來自日本、新加坡的參展者也多了不少。即便台灣的國門還沒完全解封，外國訪客入台仍需執行3+4隔離檢疫，但顯然台灣半導體產業的商機，讓這些外籍人士即便要忍受些許不便，還是願意來台面對面拜訪客戶。
展覽規模破紀錄與外國參展人士的增加，不僅顯示台灣半導體產業欣欣向榮的局面，也預示著過去3年嚴重干擾供應鏈正常運作的COVID-19疫情，已經接近尾聲。在近期一片半導體景氣反轉向下，以及通膨、地緣政治的壞消息中，今年SEMICON Taiwan展場上所呈現的景象，可說是難得的好消息。
那麼，在這次半導體展期間，設備/材料業者端出了哪些新方案來協助半導體製造業應對未來的挑戰呢？以下就是本刊的整理報導。
回應先進製程挑戰 漢高主動出擊
在本屆SEMICON期間，膠材廠漢高(Henkel)針對先進封裝應用，發表了最新的半導體級底部填充膠(CUF)Loctite Eccobond UF 9000AG，可提供強大的互連保護以及量產製造兼容性，賦能先進覆晶晶片的整合。
漢高在先進晶片技術的預塗膠水與膠膜底部填充材料領域發展已相當純熟，而此次發展更拓展漢高在先進覆晶封裝領域的後塗底部填充產品組合。除了推出新品外，漢高也改變了既有的客戶合作模式，因而從單純的膠材供應商，轉變成與客戶進行深度合作，為先進製程挑戰提供客製化解決方案的合作夥伴。
漢高日本與台灣區電子事業部副總裁栗山健治(圖1)表示，Loctite Eccobond UF 9000AG是一款突破傳統配方框架，在高填料填充量與快速流動特性之間取得平衡的底部填充膠，可滿足下一代半導體元件封裝對於可靠性與體積的極致需求。該產品目前已經在最新可量產製造的製程環境中獲得驗證，包含5G晶片、資料中心所使用的高效能運算晶片以及記憶體，都是UF 9000AG鎖定的應用目標。
值得一提的是，傳統上CUF這類產品都是以專業封測廠(OSAT)為主要客戶族群，但漢高在9000AG的推廣上，採取直接面對IC設計客戶的新作法。漢高主動出擊，與台灣某家開發5G晶片的IC設計公司接觸，了解其使用最先進製程的IC產品對CUF的需求後，發現市面上現有的CUF無法滿足最先進製程對應力的嚴格要求，因此在漢高與該IC設計公司的聯合主導下，邀集半導體製造價值鏈中的其他成員共同進行評估，最後決定在新款5G晶片的封裝上導入9000AG。這項新作法也讓漢高從單純的材料供應商，轉變成價值鏈中的合作夥伴。
栗山健治指出，這個案例也顯示，為了應對先進製程所帶來的挑戰，材料供應商與價值鏈中的其他成員必須在產品研發的早期就展開深度合作，開發客製化的新產品來滿足特定客戶/應用的需求，而非被動地等待客戶提出需求後，再開發出對應的標準產品。事實上，9000AG也只是一個產品的品名，漢高實際出貨給客戶的9000AG，有很大一部分會是在標準品的基礎上進行過各種微調的客製化材料。
落實環境永續 賀利氏擴大採用回收金屬
除了製程進步對材料帶來新的挑戰外，環境永續議題也對半導體產業鏈帶來很大的壓力，製造商必須設法減少自身的碳足跡，並避免使用含有禁用物質的材料。為協助半導體製造商應對環境永續的壓力，賀利氏(Heraeus)在本屆SEMICON Taiwan期間，發表了多款對環境更友善的焊接材料。
賀利氏先進封裝焊接材料全球產品經理張瀚文(圖2)指出，在系統封裝(SiP)與異質整合的趨勢下，封裝業者需要能將焊點尺寸與間距縮得更小的技術解決方案。而且，不只是錫球植布這種相對昂貴的製程，成本較低的錫膏印刷焊點，也希望尺寸能做得越小越好。在此同時，為減少碳足跡跟避免使用帶有禁用物質的原材料，封裝業者也希望能找到可以簡化製程，並且對環境更友善的新配方。
為協助客戶實現更環境友善的迴焊製程，賀利氏發表了兩款新品，分別是可用純水清洗，而且粒徑為T7等級的Welco AP520錫膏，以及同樣可水洗，並且不含鹵素的AP500助焊劑。AP520讓覆晶封裝和表面黏著元件(SMD)的焊盤可以一體化印製，從而簡化SiP封裝的製程步驟，達到節省資本支出，並降低碳足跡的目標；AP500則不含被禁用的鹵素，而且更容易清洗，可以把殘留物所造成的缺陷降至最低。
張瀚文總結說，展望未來，客戶對環境永續、綠色製程的要求，將會越來越嚴格。因此，賀利氏一方面會繼續推出可以協助客戶簡化製程的新配方材料，另一方面也正在大力開發採用回收金屬製成的錫膏、金線等材料。開採金屬是碳足跡非常高的活動，如果能用回收的錫、金來製作封裝材料，碳足跡至少可以減少到1/800，其節能減碳的效果是非常明顯的。而為了確保回收原料能穩定供應，賀利氏正積極與材料回收業者，甚至珠寶業者展開合作，拓展回收金屬的來源。
缺工成為普世現象 新方案提升OSAT自動化
在過去幾年，疫情一方面對人流與物流的正常運作造成極大影響，另一方面又讓市場對半導體元件的需求暴增，導致半導體業者都在大力擴張產能，讓半導體產業人力短缺的問題變得更嚴重，尤其是自動化程度相對較低的封測廠，因為還有許多製程作業須仰賴人力執行，因此缺工問題變得更加嚴重。
K&S執行副總裁張贊彬就指出，半導體產業缺工已經是普世現象，不僅台灣如此，新加坡亦然。由於許多半導體製造商都在新加坡積極擴張產能，預期未來幾年，新加坡的半導體產業將需要約5萬名人力。但新加坡只是一個人口500多萬的小國，如果不設法提高半導體產業的自動化程度，絕對找不到這麼多人才。
而且，相較於半導體前段製程，後段製程的自動化程度普遍更低，因此，後段業者對人力的需求會比前段更多，導致後段業者將遇到更大的人力缺口。提高後段製程的自動化，遂成為緩解人力短缺壓力的希望之所在。
為了提高後段製程的自動化程度，K&S在SEMICON Taiwan展前，正式宣布與台灣樂宇精密合作，採用RGV物料輸送系統(圖3)，為廣大半導體市場提供高度自動化的球焊機生產線解決方案。自動化物料輸送系統利用計算機化的設備與機器人手臂， 協助優化產線料區的料盒、載具和生產設備之間的高效運送。
到目前為止，K&S和樂宇已經協助業界成功建立140條以上的RGV線焊生產線。該系統能減輕操作人員工作負荷，提高人機比，同時減少待機準備時間，有效地提高生產效率。此外，自動化上下料盒方式將加速實現全速生產。該系統不只適用於全新建造的產線，也能運用在現有的產線上。
張贊彬認為，以樂宇在RGV機器人系統方面豐富的工業經驗，結合K&S的球焊解決方案，雙方將有能力提供高效的物料輸送系統，相信這次合作能使OSAT客戶更好地實施工業4.0，同時為產品質量優化和產能提高助一臂之力。
高度自動化的球焊機生產線由高效的材料控製計劃程序(MCS)控制，且該程序可直接與客戶現有的生產執行系統(MES)連接，客戶將因此大受裨益。
守護電力品質 伊頓推出新方案
半導體製造不僅需要充足的電力，更需要高品質的電力。為確保關鍵設備能獲得高品質的電力，不斷電系統(UPS)一直是半導體廠必備的基礎設施。然而， UPS畢竟不是半導體廠的生財設備，因此，如何用更低的總體持有成本來布建UPS，成為半導體廠最關心的議題，也促使UPS業者伊頓(Eaton)不斷推出對應的解決方案。
伊頓行銷與技術支援協理江嘉倫指出，電力是半導體製造的基石，因此台灣各大科學園區內的高科技大廠，均已有超高壓直供的饋線專線，其停電風險幾近於零。但半導體製造不僅需要穩定的供電，更需要高品質的電力。因此，UPS在半導體廠中，最大的價值是提供高品質的電力。事實上，近幾個月台灣科學園區所發生的電力事故，超過九成都只是壓降，而非完全停電，但由於高科技製程對精準度的要求極高，產線各環節的連動緊密，機台對電壓非常敏感，如果降壓頻率升高，造成的損失將不亞於停電。
UPS是守護電力品質的關鍵基礎設施。在UPS系統的協助下，半導體廠裡的關鍵製程設備，大體上都不會遇到壓降問題，而且電網裡的諧波也不至於干擾到機台的正常運作。但現有大型UPS 所張起的保護傘無法涵蓋到廠內的所有設備，而且系統尺寸龐大，占用可觀的廠區面積，也是一個問題。
因此，伊頓決定從兩個方向著手，一是提高大型UPS的功率密度，讓大型UPS可以支援更多負載；另一個思路則是將UPS與超級電容結合，把UPS系統小型化，讓目前還不在傳統UPS保護範圍內的次要設備，也有抵抗壓降的基本能力。
伊頓的93PR創新儲能型UPS，就藉由導入碳化矽(SiC)元件，實現了更高的能量密度。93PR UPS最多可以並聯8個電源模組(圖4)，提供高達4.8MW的容量，並具有97.5%的雙轉換效率，可以為半導體廠省下可觀空間，還可搭配EnergyAware儲能套件，實現削峰填谷的功能。
3S UPS則是以超級電容取代電池，實現極致小型化的工業用UPS。此一專為工業與高科技廠房等場域設計的新世代UPS沒有體積龐大的電池，所以可採用壁掛式設計，讓系統的占用空間、重量均大幅縮小，整機效率亦高於99%。這種UPS是專門用來對抗暫態壓降事件的保護設備，即便電壓突然歸零，只要時間不超過1秒鐘，負載都可正常運作。同時，因為是使用超級電容而非電池，所以只要一秒就能將電容充飽，繼續守護負載設備。
