力戰一條龍代工廠 晶圓/封測廠強化2.5D合作
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| Yole Developpement半導體封裝市場研究部門經理Jerome Baron |
隨著2.5維(2.5D)/3D IC高效能伺服器與遊戲應用產品明年起打入市場，接下來5年內3D直流矽晶穿孔(TSV)技術市場規模將達380億美元，供應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節越來越昂貴，從晶圓製造到組裝測試階段之間的換手也越來越複雜，廠商必須找到自己的投資重點，並管理好換手的流程。3D晶片進入主流市場此一重大改變，對供應廠商來說代表重大的挑戰與機會。
瞄準蘋果訂單 台積電開發2.5D/3D IC整合平台
由於整合元件製造廠(IDM)可在廠房中研發並控制整個TSV流程，所以在起初擁有優勢，但建造28奈米(nm)以下的先進製程設備需要高度成本，越來越複雜的全新中段與後段技術和組裝與測試技術，也讓開發成本增加，因此極少公司擁有足以讓投資回本的大型生產規模。
為改變現有模式，越來越多整合元件製造廠都投入代工業務以善用昂貴的儀器，或是精簡晶圓廠用外包方式處理生產需求。三星(Samsung)大型積體電路(LSI)事業，過去在製造蘋果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；這些技術已準備就緒，只要他們的客戶決定採用，就可以馬上提供。
另一方面，一些整合元件製造廠如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、後端服務，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鍵的製造需求。
最新半導體晶圓廠為使用28奈米以下製程，投資接近60億美元的成本，因此就算是最大的業者，也需要更多產能來讓廠房滿載。三星與台積電都提供從前、中、後端的完整製造服務，其他業者可能採用同樣整合策略，或是重新思考他們在價值鏈中的定位。
其他整合元件製造廠投資在這種整合式晶圓廠的規模可能較小，如意法半導體(ST)等提供外部客戶中型大小的晶圓代工規模，並支援內部互補式金屬氧化物半導體(CMOS)與3D IC接線技術，以及他們專長的後端處理，對給網路、行車或工業應用使用的特定應用積體電路(ASIC)來說，這種作法十分合理。
同時，專業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，不論是在廠內獨立進行或與合作夥伴一起完成。台積電已在自身的高產能封裝上投資最新的覆晶熱壓焊技術，成為一條龍式的完整供應商。由於蘋果嘗試打造自身供應鏈以降低對三星的依賴，台積電的2.5D與3D IC整合平台，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體封裝測試業者(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製程，都必須要能分配收益，並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)。
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| 中型晶圓代工廠透過加強與封測商的合作關係，建立「虛擬IDM」的商業模式。 |
另一方面，OSAT也必須要能在越來越複雜的2.5D/3D IC上建立自身模組封裝能力。利用傳統晶圓廠與封裝廠自身專業所形成的「代工廠/OSAT的合作供應鏈」，是許多最近推出的第一代TSV產品的製造模式。賽靈思(Xilinx)表示，該公司在製造含現場可編程閘陣列(FPGA)的中介產品上最困難的問題就是供應鏈模式，因此該公司與代工廠與OSAT都維持合作關係，讓台積電與Amkor一起生產。索尼(Sony)下一代遊戲主機Logicon-Interposer，據傳將由格羅方德(GLOBALFOUNDRIES)製造，並由合作夥伴OSAT來封裝，有可能是日月光、STATS、ChipPAC、SPIL或Amkor。
然而，這樣的合作並不容易，雖然把薄晶圓的黏合工作從某一廠區送到另一個地點並不困難，但在兩家公司具有不同技術，且業務又相互競爭情況下，要判斷良率問題是在某廠黏合之前，還是另一廠剝離之後才發生，具有一定的難度。
日月光等OSAT廠商正在開發自身2.5D中介片基質與3D IC封裝技術，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者提供自身的特定專業，以與整合元件廠商擴大差異化。
然而，代工廠2D系統單晶片(SoC)生意可能會由OSAT業者接手，因為這些製造需求目前拖慢大型代工廠轉變成3D系統級封裝(SiP)技術的研發腳步，而OSAT可在封裝或整合這些3D-SoC顆粒上提供更經濟的方案，例如將他們放在2.5D的中介片基質上。
同時高通、博通、艾薩(LSI)或思科(Cisco)等純設計公司，在與代工廠、OSAT甚至是設備或材料提供者合作時，將需要更多的製造專業，以讓他們的製造能力與設計的產品更匹配，並達到所需要的成本/效能目標。
代工/封裝廠包夾 中段2.5D與3D IC競爭激烈
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後端封裝業者，都提供中段的2.5D與3D IC技術，Yole Developpement認為，單純提供中段技術業者成功的空間有限。強烈競爭的中段技術幾乎是個無毛利的領域，隨著主要前段與後段業者提供新技術來吸引客戶使用其他高毛利的服務，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到他們的服務中，但會盡可能為獲益的前段業務拉高毛利；而封裝廠商則為將服務推到中段，以將他們的業務推入獲益極大的2.5D/3D IC後端組裝測試領域。
對第二代封裝的主要OSAT供應廠來說，後端的組裝測試是持續成長的好機會。Yole Developpement預期，2017年全球3D TSV半導體封裝、組裝與測試市場規模將達到90億美元，約38億美元的業務將是中段晶圓處理，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。
與此同時，後段組裝與測試的市場規模，如複雜的3D IC模組，將高達57億美元，其中包括中介片基質，以及切割、欠充、晶圓放取、封裝、最終測試與BGA植球。然而，對中段製程的新創公司來說，這些製程不太可能在未與前段或後段製造緊密結合的情況下獲益。因此，Yole Developpement認為，三星與台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將出現緊密合作。
