MEMS、3D IC市場起飛   如何堆疊將是封測技術的重要關鍵 

在智慧型手機及平板電腦的推波助瀾下，採多晶片堆疊的SIP與3D封測成為最受矚目的技術，但為了因應輕薄短小、省電等需求，廠商們仍有一段漫長的研發之路要走，到底目前與未來的封測產業走向為何？又要克服那些困難？此外，感知應用的蓬勃發展讓MEMS元件快速成長，其對台灣封測產業的影響有如何？SEMI近日專訪了台灣第二大專業測試廠商京元電子總經理梁明成，請他從技術面及市場面來探討封測產業的未來發展。

傳統不會消失　堆疊最被看好

從技術應用來看，雖然大家的焦點都鎖定在高階的封測技術，但對封測產業貢獻度最高的卻並非來自於高階封裝，反而是傳統封裝，梁明成說，「目前為產業創造了七成產值的是傳統封裝，其中包括QFN、BGA、TSOP、SSOP、PDIP等等，而且未來這些傳統封裝並不會消失，因為市場上還有許多這方面應用的需求，但比例會逐年減少。」至於，高階封裝則多半是應用在行動裝置上，目前相關的技術有：Flip chip、Wafer level CSP、SIP、MCP等。梁明成認為，如何在封裝中堆疊多種晶片，並且還要做到小而薄，是高階封裝的關鍵因素，未來可應用的技術也勢必會不斷地推陳出新。
 

梁明成進一步說明，「各種技術中，我個人認為SIP與3D IC是最被看好的。」以Fan-out的SIP來說，它的做法是在基板上重新排列組合及重新佈線，並且還要做到超薄的堆疊封裝，其過程中主要要克服的困難是：耐碰撞、耐熱、省電等功能。不過以記憶體產品 - Flash memory來說，這類的封裝在良率方面已有不錯的表現，其堆疊8層的產品良率已可達98%，但若要堆到16層的記憶體產品，則技術上仍有許多挑戰。「因此在3D IC尚未成型前，我認為所謂的2.5D封裝 － 也就是中間的過渡性封裝，應該會朝堆疊技術去努力，其門檻主要在於廠商是否能透過自有技術堆出更多層的晶片，以及能在其中納入那些不同屬性的元件（devices）。」梁明成說。 

3D備受關注但主導權不在封測廠

同時梁明成也指出，未來推動半導體成長的主要應用仍是智慧型手機、平板電腦，因此在輕薄短小、省電等需求特色下，3D IC的發展備受業界關注，梁明成解釋，「3D IC也是要把許多的晶片進行堆疊，但其中的困難包括要磨平、挖洞、連結等程序，而每一個過程都要進行測試，不能等到全部做好了再測，因此在維持較好良率的要求下，該如何進行測試是3D IC的關鍵。」

測試雖然是3D成功與否的關鍵，但梁明成卻認為，其技術發展的主導者並不是封測廠商而是晶圓廠，他說，「因為3D IC要進行破壞性作業，再加上晶片不斷微縮的趨勢下，IC設計公司與晶圓廠必須要能密切的配合，才能維持較好的良率，因此晶圓廠會在3D技術發展中扮演相當關鍵的角色。」此外，梁明成也表示，未來能率先做到3D IC的應屬記憶體產品，因為這類產品僅做堆疊所以進入門檻最低，而對於要成為次系統（subsystem）的3D IC則仍有一段長路要走，「至少三五年內應該還很難做到最好。」梁明成如此表示。

MEMS特殊測試考驗廠商技術能力

另外，因為感知應用而快速成長的微機電元件（MEMS），梁明成認為，「將MEMS的感測元件與微處理器、邏輯元件整合在一起的技術尚未成熟，目前看來SIP應該是它的過渡性封裝技術，而且由於MEMS元件非常小，所以進行封測時要能做到大量自動化才能達到一定的成本效益。此外，MEMS的測試與IC測試也有所不同，以陀螺儀為例，進行測試時還需考量到重力、方向、甚至地球磁力等問題，因此也考驗著測試廠商的技術能力。」

而梁明成以京元本身的重力加速器測試為例，舉出透過軟體的研發是可以解決MEMS在硬體的方向性與平坦度的問題；另外因為MEMS是採大量測試的做法，所以要如何確認同時測試的眾多MEMS元件都與地軸垂直，京元也是透過軟體設計來完成校正測試。梁明成說，「對測試而言，軟體就是測試作業的心臟，有了關鍵性的軟體研發能力，也就能順利解決各種測試問題。」

至於MEMS的市場發展，梁明成則認為，主要還是受國外的IDM大廠所掌控，台灣廠商如果想要投入，則需從IC設計開始，從應用面下手，並與晶圓廠搭配，才有可能發展出具有高附加價值像是車用電子或安全偵測等領域所應用的MEMS元件。

台灣持續向高階封測技術邁進

對於全球經濟的整體復甦力道疲弱方面，梁明成則指出，「在與客戶互動的過程中，我們發現，多數人並不認為景氣大幅衰退了，也就是說終端仍有一定的需求量，只是大家對前景的不樂觀，造成保守下單的作法，譬如將原本60天庫存水位，調整為40天或30天，甚至更低，因此也就造成了目前疲弱的市場態勢。」不過梁明成也點出，景氣的起起伏伏是半導體產業既有的模式（pattern），從2001年起就有單數年上壞下好（即上半年較差、下半年較好），雙數年則反之的固定循環模式。

因應這樣的情況，廠商多半會從cost down（控制成本）著手。梁明成表示，位處半導體產業鏈後段的封測產業，並沒有所謂的摩爾定律，它不會因為新世代的微縮技術推出而帶來明顯的成本優勢。而封裝和測試廠的成本結構不同，管理策略也不同。以封裝廠而言，八成以上的成本來自於原物料、人力與設備折舊，其中材料又佔大宗；而測試廠每五年要攤提的的設備折舊費用，則是其最大的負擔。梁明成指出，對測試廠而言，一方面要降低設備和關鍵零組件的測試成本、提高工廠自動化，並進一步提升研發能力、開發自有解決方案；另一方面，要能和客戶及供應商維持良好的關係，那麼即使是景氣差，也能以獨創性的測試解決方案來因應市場變化。

至於近來中國大力投入封測產業的趨勢，梁明成的看法則是，三五年內其對台商的威脅不大，梁明成說，「台灣不論是在供應鏈的完整性、管理上的效率、以及智財權的保護都是具有優勢的，未來中國廠商在其政府的資助下確實會快速成長，不過近期來看仍屬低階產品居多，而台灣則會快速往高階封測領域發展，形成一個高階供應鏈。」

SEMI 編輯報導