【產業前鋒】AI帶動先進封裝大躍進 台設備商成CoWoS國家隊助攻手
隨著AI應用百花齊放，讓先進半導體的重要性與日俱增。本刊調查，輝達（nVidia）、超微（AMD）、蘋果（Apple）、博通（Broadcom）等科技大咖，紛紛以台積電開發的CoWoS先進封裝，當作新一代高速運算晶片決戰關鍵。龐大的需求，不但逼著台積電加速擴產，就連長期合作的弘塑、辛耘、萬潤、志聖等台灣設備老廠，也因早早配合成為國家隊，不僅在營運上展現新樣貌，也成為AI潮流的重要推手。
沿著西濱快速道路駛進新竹香山的弘塑科技總部，剛翻新的迎賓門牆上出現公司英文縮寫「GPTC」，而且特地放大「GPT」三字母，很難讓人不與AI應用「ChatGPT」產生聯想。
輝達超微 帶旺高階晶片
此時，弘塑發言人梁勝銓手持一支附有按鍵的全黑手機，向記者走來，熟悉半導體產業的人都知道，這應是台積電給外包廠的專用機。面對提問，梁勝銓未正面回應，僅笑著說：「AI晶片帶動先進封裝龐大需求，讓設備商迎來前所未有的大好機會！」
為何梁勝銓如此看好先進封裝帶來的設備需求？關鍵就在AI晶片封裝與過往的晶片設計不同。「AI晶片把GPU與記憶體（如HBM）整合成模組，與傳統兩種晶片獨自分開封裝不同，封裝結構從過去平面轉為2.5D/3D。」DIGITIMES分析師陳澤嘉向本刊解釋先進封裝最大改變及商機之所在。
回顧先進封裝技術發展，陳澤嘉指出，蘋果（Apple） iPhone 7的A10處理器，率先採用台積電的整合扇出型（InFO）封裝，是業界第一個先進封裝案例。「後來，台積電又推出以矽中介層（interposer）為介面的CoWoS平台，主攻高效能運算（HPC）晶片，一開始成本太貴，月產能不到一萬片，但等生成式AI落地，隨即成為高階AI晶片的封裝主流。」陳澤嘉說。
本刊調查，不只有輝達（nVidia）、超微（AMD）在AI伺服器晶片導入CoWoS，就連蘋果、高通（Qualcomm）也將其視為AI PC與AI手機晶片的開發重點；為此，台積電正加速建置CoWoS產能鞏固客戶，一手扶植的本土設備商也跟著動起來。
志聖發言人吳晏城向本刊分析，CoWoS封裝對應的設備，從切割、揀選、黏晶、點膠、清洗、植球、烘烤等，都隨著晶片越趨精密而改變，且對於精度要求更是大大提高，無形中拉高技術門檻，讓市場生態洗牌。
弘塑轉型 台積電找上門
像1993年成立的弘塑科技，20年前領先開發後段12吋先進製程所需的單晶圓濕式清洗設備（Single Wafer），靠著長期緊密的合作關係，順利搭上台積電CoWoS先進封裝擴產列車。
「所謂的濕製程，就是把晶片上有機物或汙染源，用強酸強鹼移除（蝕刻）或去除（清洗），相關設備大量應用在半導體製程。」梁勝銓向本刊說明，傳統作法是採浸泡處理，用的是充滿化學液體的酸槽（Tank），一次清洗至少25片的批次設備（Wet Bench），「一次批量清洗雖有規模效益，但每片晶圓擺放位置順序不一樣，接觸到化學液反應時間也不同，倘若電晶體不斷微縮，對清潔度的容忍會越來越低。」
「單晶圓一次只清洗一片，透過設備參數設定，讓化學液體流量、噴頭方式（直線或霧狀）、溫控維持一致，等於第一片到第N片都會出現一致的清洗結果。」梁勝銓繼續補充說，「CoWoS先進封裝，晶片相互堆疊且電晶體又小，舉凡鍵合、填膠、塗布、蝕刻，任何一丁點不乾淨都疏忽不得，就必須採取單晶圓清洗。」
其實，弘塑一開始在半導體後段設備市場的發展並不順利。梁勝銓回憶，公司一開始曾在4／6吋晶圓設備市場碰到惡性競爭，差點倒閉。2000年，創辦人顏錫鴻毅然決然轉型12吋晶圓濕洗設備，公司才脫胎換骨。
梁勝銓說，弘塑與德國及日本設備商技術合作，開發國內第一台後段12吋單晶圓旋轉設備。而據同業透露，弘塑免費提供機台供矽品測試，並藉此取得認證。台積電四五奈米導入先進的覆晶（FC）封裝，原有意採用美商新拓（Semitool）的單晶圓濕洗設備，也主動找上門，經過測試與調校（Tune），2006年台積電正式採購相關設備，讓弘塑擺脫連續13年的虧損，至今沒再賠過錢。
志聖揪團 成立G2C聯盟
此外，成立於1966年、2023年登上台積電「年度優良供應商卓越表現獎」榜單而聲名大噪的志聖，也是CoWoS設備國家隊重要成員。
「志聖主要提供暫時鍵合與烘烤設備，前者用在CoW端，後者用在WoS端。」發言人吳晏城說，公司從PCB、面板所需的壓合貼模設備起家，約2012年被客戶找上，希望藉由壓熱專業開發高精密貼合設備。
「當時並不知這叫CoWoS。」吳晏城透露，CoWoS初期量少，內部一度也好奇有無市場，但考量客戶地位舉足輕重，故團隊一路堅持。「後來更是每2週就開一次會，針對參數來回不斷校正，全力滿足客戶要求。」他說。
談及暫時鍵合設備對CoWoS的重要性，吳晏城表示，堆疊的晶片附著在矽中介層需壓平防翹曲，「但電晶體小又密，對壓貼重量、精度的控制要求大為提高，一旦壓破，根本賠不起。」
志聖野心不只如此，5年前入主自動化設備商均豪，並投資由均豪半導體部門分割、負責挑揀的均華，成立「G2C聯盟」，揪團共享CoWoS大餅。
萬潤奮起 由配角躍要角
專家並指出， CoWoS的生產流程還有除泡、光學檢測、散熱等新需求，相關設備商都磨刀霍霍，1996年成立的萬潤，憑著壓電閥的自主技術能力嶄露頭角。被本刊問及封填技術有何門檻？萬潤董事長特助盧慧萱低調表示，萬潤的點膠設備，須在電晶體微縮、填封速度加快與精細度提高等挑戰下，在WoS階段，順利達成封填以保護元件的效果。
「10年前，我父親（董事長盧鏡來）眼光獨到，透過產學合作，成功領先同業自主開發壓電閥，針對膠量、精度控制有所掌握，順利協助客戶達成良率目標。」盧慧萱表示，以往晶圓生產，前段設備商多跟著客戶推進摩爾定律獲得大批研發支持，但這現象將從先進封裝翻轉，後段的重要性將跟前段平起平坐，也讓台灣設備商的未來更值得期待！
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