「3D IC」半導(dǎo)體新典范，封測大廠搶插旗

近年隨智能行動裝置持續(xù)對于「輕薄」、「低功耗」能力的迫切需求，「輕薄短小」已成行動裝置的設(shè)計圭臬，因此，面對未來芯片設(shè)計之趨勢，為免因主打微型設(shè)計而無法兼顧效能的情況，透過矽穿孔(TSV)技術(shù)將芯片堆疊成立體形式的三維芯片(3D IC)，已成為既節(jié)省占位空間又能不犧牲效能的必經(jīng)之路，3D IC將憑借著更低的成本、更小的體積，以及推動芯片功能進(jìn)化等優(yōu)勢，成為未來半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的新典范。

根據(jù)市調(diào)研究機(jī)構(gòu)Yole Developpment預(yù)測，自2009~2012年3D IC芯片市場的年復(fù)合成長率將超過60%，而去年全球使用TSV封裝的3D IC或3D WLCSP平臺(包括CMOS影像傳感器、環(huán)境光傳感器、功率放大器、射頻和慣性MEMS元件等)產(chǎn)值約為27億美元，并預(yù)估在2017年成長到400億美元，占半導(dǎo)體市場產(chǎn)值9%，更加證明3D IC是半導(dǎo)體封裝的必然趨勢，唯實體制造、集成和產(chǎn)業(yè)平臺的商業(yè)模式等層面仍存在許多挑戰(zhàn)。
3D IC技術(shù)不同于傳統(tǒng)的2D IC制程，將不同功能的芯片以并排的方式集成成1顆，而是用更進(jìn)階的技術(shù)將不同功能的芯片，用垂直堆疊方式，然后用矽穿孔(TSV)技術(shù)，將不同芯片的電路集成，有效縮短金屬導(dǎo)線長度及聯(lián)機(jī)電阻，讓3D IC具有低功耗、高集成度及高效能等特性，符合電子產(chǎn)品追求輕薄短小的新趨勢，也成為近年業(yè)者積極切入的次世代技術(shù)。
眼見3D IC的技術(shù)儼然成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的新典范，讓臺積電也決定在20納米制程跨足后段3D IC封測，從日月光、矽品及力成等封測業(yè)挖角，全力揮軍3D IC高階封測市場，也使外界擔(dān)心會對日月光及矽品等封測試廠造成沖擊，將會讓原本合作密切的關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)榧雀偁幱趾献鞯膶擂侮P(guān)系。近年除了力成早已鴨子劃水積極切入該領(lǐng)域，日月光、矽品這些具有足夠財力投入3D IC研發(fā)及建構(gòu)產(chǎn)能的大型封測廠，下半年起也積極布建3D IC封測產(chǎn)能。
日月光表示，將處理器、邏輯與存儲器等異質(zhì)芯片以垂直堆疊方式做結(jié)合的3D IC，具有集成度高的優(yōu)勢，并大幅推升運算效能，且有效降低功耗，因而成為產(chǎn)業(yè)競相布局的新市場，日月光已先在28納米導(dǎo)入2.5D封裝技術(shù)，并開始承接應(yīng)用在個人計算機(jī)及手機(jī)的處理器、芯片組、基頻元件等為主的訂單，下半年也將積極布建3D IC產(chǎn)能，預(yù)估2013年開始接單生產(chǎn)。
不讓日月光專美于前，同樣身為封測雙雄的矽品，日前也已向中科申請5公頃用地，打造未來3~5年的高階封測基地，作為矽品首座以3D IC、層疊封裝PoP(Package on Package)和銅柱凸塊等先進(jìn)封裝的制造基地，估計投資金額約20億元。
力成更強(qiáng)調(diào)是唯一擁有矽穿孔(TSV)生產(chǎn)線的封測廠，力成與爾必達(dá)合作開發(fā)3D IC將近2~3年的時間，目前已有數(shù)家客戶將產(chǎn)品委由力成試產(chǎn)，產(chǎn)品主要應(yīng)用在存儲器、處理器等芯片堆疊。力成的3D IC技術(shù)最快可應(yīng)用于存儲器(Memory Cube)，現(xiàn)已送至客戶手上認(rèn)證中，力成預(yù)估3D IC在2014年將對營收產(chǎn)生明顯貢獻(xiàn)。
3D IC技術(shù)被視為未來芯片發(fā)展趨勢，但是目前整個供應(yīng)鏈尚未明朗，原先外界預(yù)估可望于明年開始大量生產(chǎn)，現(xiàn)今放量卻仍面臨很大的挑戰(zhàn)，包括成本、供應(yīng)鏈生態(tài)、商業(yè)模式等問題，真正量產(chǎn)的時間可能將遞延至2015~2016年。
而3D IC將為產(chǎn)業(yè)鏈的架構(gòu)帶來極大改變，并非僅著眼于前端或后端制程執(zhí)行矽穿孔，關(guān)鍵在于晶圓代工廠、集成元件制造商(IDM)及封裝廠如何創(chuàng)造新的垂直合作關(guān)系，盡管臺積電揮軍3D IC高階封測市場，引發(fā)外界關(guān)心是否沖擊與后段封測廠的合作關(guān)系，但新技術(shù)發(fā)展之初，晶圓代工和封測端都會多少投資后段及前段技術(shù)和制程，前段晶圓代工廠投資后段制程也并非頭一遭，相信臺積電與后段封測大廠會找到最佳分工模式，一同創(chuàng)造共存共榮的環(huán)境。