一顆新5G晶片的誕生會經過哪些步驟?白話文解析IC產業鏈全貌
一顆新5G晶片的誕生會經過哪些步驟?白話文解析IC產業鏈全貌
2020.03.02 | 5G通訊

隨著5G時代的來臨,近期各大封測廠都動作頻頻,深怕錯過這個難得一見的大機遇,例如台灣的半導體封測廠日月光投控(3711)、京元電(2449)、矽格(6257)都宣布大幅增加其資本支出,以因應客戶大量的訂單需求。今天這篇文章將詳細介紹整個IC封測業,再加碼分析有哪些類股/公司能在5G時代實質受惠。

讀完這篇文章,你將知道以下幾件事:

  1. IC產業鏈的全貌 — 你手中的智慧型手機是怎麼做出來的?
  2. 淺談IC封裝,SiP和SoC,哪種技術能在5G時代勝出?
  3. 什麼是IC測試?

IC製程 — 你手中的智慧型手機是怎麼做出來的?

大家可能常聽到晶圓代工、5奈米、7奈米、IC設計、封測等半導體業的專有名詞,那麼這些到底是什麼意思呢?要回答這個問題就必須由整個半導體產業談起。

其實半導體製程就是由IC設計、IC製造及IC測試、封裝等幾個步驟組成。

以智慧型手機的CPU為例,假如現在IC設計公司高通推出了最新的SnapDragon 5G晶片,會經歷這些過程:

  • step 1. 首先必須將晶片的電路結構設計好
  • step 2.再交給晶圓代工商例如台積電(2330)製作
  • step 3.這時候台積電會和最上游的矽晶圓供應商,例如環球晶(6488)、Sumco來購買製作晶片的裸晶或是磊晶
  • step 4.再將設計圖的電路複製製作到晶圓上
  • step 5.製作完成的晶圓再交給封測廠封裝及測試晶圓性能是否正常
  • step 6.而最後的成品再交還給高通
  • step 7.高通再賣給下游的手機廠商例如HTC、小米、OPPO
  • step 8.之後手機商再將晶片、螢幕、鏡頭、麥克風等各種零件交給像是鴻海(2317)的組裝廠組成完整的手機,再賣給消費者。

整個過程中只要一個細節沒注意到,例如設計不良、代工時偷工減料或是測試時沒把不良品淘汰都會導致智慧型手機在使用中發生問題, 因此整個IC製程都是環環相扣缺一不可的,彼此的合作非常緊密。

延伸閱讀:跟4G不一樣在哪?5G白話文快速看懂技術差異

以上的流程,又分為2種:IDM與專業分工

而目前IC製造主要分為IDM(Integrated Design and Manufacture)及專業分工兩種模式。

A)IDM就是從晶片設計到製作、封測都自己來, 這種方式最大的優點就是能彈性有效掌握自家產品的發展,且技術不會外傳。不過因為半導體的製程越來越複雜,成本及研發費用也越來越高,IDM公司必須擁有非常雄厚的資本才能應付如此龐大的支出。也因此越來越多的廠商都改採專業分工的模式,目前較有名的IDM廠僅剩Intel、三星及德州儀器等幾個規模較龐大的國際巨頭。不過越來越多IDM廠都開始將部分業務委外,例如歐洲的Infineon就在近日宣布未來5年將擴大委外訂單規模,並不再興建自有測試廠。

B)而專業分工則是每個步驟都由不同的廠商來完成,例如高通、聯發科(2454)、博通只專注於晶圓的設計,而台積電、中芯科技、聯電(2303)只負責晶圓代工,而日月光、力成、Amkor則負責後段的封測。彼此各司其職並發揮自己的專業,所以不論在成本或效率上都會較IDM還要優異,但缺點就是會受制於其他廠商,因為一間代工廠可能同時知道好幾間 IC設計廠的秘密,不過目前普遍保密措施都做得很好,這個疑慮也逐漸消失了,因此專業分工模式是目前也會是未來的趨勢。

示意圖
圖/ 理財果汁機

IC封測:IC製程最後的守門員

以上就是整個IC製程的概要,今天的文章則主要聚焦在IC封測上。首先介紹晶圓封裝的部分:

封裝簡單來說就是把IC晶片的電路腳和其他像是電路板或是插槽等外部元件連接 。一般有以下流程:

切割(將晶圓代工公司送來的片狀晶圓切割成一顆顆的IC)→ 黏貼(將IC黏到PCB上)→ 銲接及模封(把IC的小接腳銲接到PCB上並封起來)

而封裝的種類非常多樣,不同產品也會使用不同封裝方式,封裝的技術也一路從一開始的DIP(Dual In-Line Package)、QFP(Quad Flat Package)演變到以IC載板為主的閘球陣列PGA(Pin Grid Array Package)、BGA(Ball Grid Array Package)再到晶圓尺寸封裝CSP(Chip Scale Package)及MCM(multi-Chip Module),另外還有最近較紅的SoC(System-On-Chip)及SiP(System-In-Package)等較高階的技術。

圖片
圖/ 理財果汁機

SoC和SiP封裝分別有什麼優勢?誰是未來的主流?

SoC(System-On-Chip,系統單晶片)顧名思義就是把包括處理器、記憶體等不同功能都集結封裝到同一個晶片裡,所以最後的產品就只有一片晶片。

而SiP(System-In-Package,系統單封裝)則是SoC的延伸,不同處在於SiP是將各種不同功能的晶片直接整合封裝到一個模組裡,因此最後的產品是一個系統,裡面會有許多不同的晶片。

不過一般來說,SoC主要只整合了像AP(Application Processor,應用處理器,會負責大部分應用程式的執行)之類的邏輯系統,而SiP則是用疊加的方式集成了AP+mobile Dram(動態隨機存取記憶體,就是大家常聽到的DDR3、DDR4等等),甚至是RF(Radio Frequency,射頻模組,負責接收訊號)、CMOS影像感測器(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,簡稱CIS,顧名思義就是感測影像並回傳給CPU,使拍照品質更高)等。隨著技術越來越好,之後emmc(內嵌式記憶體)、也有可能集成到SiP中。 因此某種程度上SiP其實就等於SoC再加上其他例如Dram等的元件 。以下是兩者的比較:

圖片
圖/ 理財果汁機

以目前的趨勢來說,雖然SoC的效能比SiP更高,但因摩爾定律的限制以及產品的複雜度越來越高, SoC的設計難度及研發費用也越來越高(且通常SoC的研發時間為SiP的兩倍左右),因此目前較多是高階、生命週期較長的產品例如PC、智慧型手機的CPU、GPU、RF 等才會用SoC;而其他像是智慧家電、智慧手表、TWS等IoT產品因為效能不需那麼高,在考量成本下通常使用SiP。

話說SiP其實也不是什麼新技術,但因為近幾年IoT的高速成長,且確定會是未來幾年的主流趨勢,再加上 最近很火紅的AirPods Pro及Apple Watch也都使用SiP封裝,以及5G時代的多頻段特性也都讓SiP有更大的發展潛力 ,例如前段RF SiP,天線整合封裝(Antenna in Package,AiP)等,上述原因都使得SiP又成為市場的寵兒,各家廠商也都開始專注發展加強自己的SiP封裝業務。

總結來說,SiP由於研發難度低、成本較低、設計彈性較大等原因,且很多時候SiP裡甚至也可以包SoC,因此在這個萬物都需要聯網的時代,SiP將會走的比SoC更快更普及。

那麼SiP既然不是新技術,廠商競爭的關鍵在哪呢?筆者認為在於廠商能否拿到關鍵IC的能力,比如說iPhone 11的SiC裡包括了裝有CPU及GPU的核心SoC,以及Dram、RF元件等,而封裝廠商最重要的任務就是要能從不同的廠商分別拿到這些關鍵的IC才有辦法進行SiP的封裝。

至於拿不拿得到,除跟本身技術有關外(包含良率高低、設計能力、服務品質等),再來就是跟規模有關,需求量越大,或是越具有品牌規模的公司,往往較能拿到充足且價格較低的晶片進行封裝。

最後一道:IC測試-晶圓測試及成品測試

談完了IC封裝後,再來就是整個製程的最後一道工藝,IC測試了。IC測試主要就是對晶片上的每個晶粒進行針測,在檢測頭裝上探針(Probe)後與晶粒上的接點(Pad)接觸,測試他的電性,不合格的晶粒就會被淘汰。

而IC測試又分為晶圓測試(前段測試) 及成品測試(後段測試)。顧名思義晶圓測試就是在晶圓還沒被封裝前先測試電性是否正常,而等到通過測試的晶圓封裝完畢後再進行成品測試,測試包括功能、電性與散熱等,而通過檢測的產品最後才會被送到客戶的手中。

IC測試廠的護城河在哪?

對IC測試廠來說,其產能多寡及測試品質好壞完全依賴於經營層設備採購 (資本支出)的能力還有公司自身使用、整合各類設的能力與技術。

另外,廠商的規模大小及知名度也會影響其的客戶結構,因爲IC測試是整個製程最後的守門員,不容許出分毫的差錯,因此較大的IC設計廠如高通、聯發科等都只願意和具有一定規模且知名的IC測試廠合作,且一但合作後就不容易再變換, 合作的黏著度很高

高資本支出的門檻讓近幾年來整個IC測試業吹起了一波整併風潮,例如最有名的日月光(全球IC封測市佔率第一)和矽品(市佔第三)合併案;中國的江蘇長電(市佔第六)和新加坡的新科金朋(市佔第四)的併購案,另外還有像是規模較小的矽格併入測試廠誠遠、入股封測廠台星科(3265)等案例。

圖片
圖/ 理財果汁機

台灣的半導體產業其實是非常強的,除了巨頭台積電在全球晶圓代工市場獨霸超過50%的市佔率外,另外從上圖可知,台灣的IC封測廠在全球市場也享有超過50%的市佔率。

責任編輯:林芳如

本文授權轉載自:理財果汁機

關鍵字: #5G
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45 年製鎖老廠的智慧進化:金泰工業如何用數位轉型打造第二成長曲線?
45 年製鎖老廠的智慧進化:金泰工業如何用數位轉型打造第二成長曲線?

這是一場以成長為名的轉型故事,主角是成軍超過 45 年的製鎖大廠—金泰工業。

走過近半個世紀的製鎖歲月,金泰深知,在數位浪潮席捲下,守成即是退步。尤其當物聯網趨勢興起,讓鎖具不再只是單純的硬體,而是結合系統與服務的智慧管理平台,金泰敏銳地看見這場轉變背後的全新市場路徑,進而在原有 B2B 製造基礎上,創立全新品牌「安捷鎖( A Good Lock )」,進軍 B2C 智慧門鎖市場,為公司開拓第二成長曲線。

為了支撐這條品牌升級之路,金泰經營管理層在智炬科技的輔導下,從經營思維、企業文化、商業模式到作業流程重新盤點,並導入叡揚資訊的雲端服務方案,逐步落實管理標準化、流程自動化與客戶資料整合。這場轉型不只是系統導入,更是一場由內部管理能力出發,支撐外部品牌成長的組織升級工程。

金泰早期以 OEM、ODM 模式經營
金泰早期以 OEM、ODM 模式經營,產品包括箱櫃鎖片鎖與電源開關鎖。
圖/ 金泰工業

早期金泰以箱櫃檔片鎖及電源開關鎖為核心產品,透過代工製造模式服務企業客戶。隨著物聯網趨勢興起,開始跨足電子鎖領域,在產品中導入指紋辨識,感應刷卡,密碼與手機連動等電子模組,成功敲開智慧生活的大門。

金泰副總經理曾慧芳表示,金泰在切入消費市場的過程中觀察到,目前市面上的智慧門鎖大致可分為兩類:一類是價格較高的歐美進口品牌;另一類則是透過網購流入、缺乏售後保障的產品。無論是哪一類,主要都以新建大樓為應用場景,較難滿足既有住宅的實際需求。

「臺灣老公寓常見木門、鐵門等配置,門型與結構條件較為多元,市面上主流智慧鎖未必能直接適用;另一方面,更換整片門板對不少家庭而言也是一筆不小的支出。基於這樣的在地住宅條件,金泰將自身長期累積的鎖具製造與研發經驗,結合外部夥伴的電子模組與應用技術,投入更符合臺灣住宅條件的智慧門鎖開發。目標不是單純把智慧鎖賣進市場,而是讓既有住宅也能在不大幅更動門體結構的前提下,以更便利、可負擔的方式完成智慧升級。

在通路策略上,金泰也展現了不同於業界的佈局。相較於仰賴大型零售賣場、電商平台等模式,金泰選擇與遍佈各地的社區鎖匠合作。曾慧芳認為,社區鎖匠是消費者心中具備高度信任感的服務節點,且具備專業知識,不僅能販售產品,更能提供安裝與售後維修服務,成為串聯原廠與終端用戶的重要服務橋樑。

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金泰工業副總經理曾慧芳表示,社區鎖匠是消費者心中具備高度信任感的服務節點,且具備專業知識,成為串聯金泰與終端用戶的重要服務橋樑。
圖/ 數位時代

築起品牌夢,金泰以內部升級鋪路,迎戰全新商業模式

因應智慧鎖帶來的全新商業模式,金泰意識到,未來面對的已經不只是企業客戶,也包含鎖匠以及終端使用者。這代表團隊需要更完整的客戶管理、服務追蹤與互動機制,才能支撐從代工製造走向品牌經營的轉變。

金泰早在 2022 年前後,便開始透過智炬科技輔導與政府相關數位轉型資源對接,例如中企署 N 世代課程,產發署精實蹲點計畫,系統性盤點企業營運流程與員工賦能與接班轉型佈局,並以內部產出的數轉藍圖,於 2024 年通過產發署中小製造業接班傳承數位轉型主題式研發計畫案的規劃案為啟動數位轉型布局的起點。

金泰製造經理黃智政說明,過去內部雖已使用 Excel 與 ERP 輔助日常作業,但多數流程仍仰賴紙本、人工記錄與部門間轉傳。 ERP 主要協助處理訂單、生產與進銷存等內部管理需求,卻難以完整承接業務拜訪、客戶互動、售後服務、鎖匠通路與終端消費者資料等外部市場資訊。當資料分散在個人電腦、紙本紀錄或不同部門手中,不僅增加重複抄寫與管理負擔,也讓企業難以及時掌握市場變化與客戶需求。

以客戶經營為例,客戶與公司的往來紀錄,多半保存在業務個人的電腦或筆記本中,難以被整合,也不容易在團隊之間透明共享。因此,若遇到業務同仁外務或請假時,客戶只能被動等待,而當公司要推新產品、找新市場,或需要其他同仁協助一起服務客戶時,也很難快速掌握客戶全貌。

面對這樣的挑戰,金泰管理團隊先透過外部課程與企業參訪,建立對數位轉型的共識,再回頭審視自身的商業模式、核心價值與關鍵活動,梳理銷售前中後、採購、生管到包裝等各職能的工作流程,找出卡點,隨後再導入叡揚資訊 Vital CRM 客戶關係管理系統、 C.ai 對話式服務平台聊天機器人、 Vital BizForm 智慧表單等解決方案,重新設計更符合實際習慣的運作方式。

建立客戶統一視圖、決策效率提升 30% ,用數據揪出商機

協助金泰推動數位轉型的智炬科技總經理歐俋伶指出,當金泰從接單生產逐步走向計劃性生產,更需要即時掌握市場需求、客戶回饋與銷售趨勢,才能反過來驅動產品開發與營運決策。因此,規劃金泰選擇以 Vital CRM 作為核心工具,運用成熟穩定的雲端服務架構,快速建立客戶資料整合、商機追蹤與管理報表機制,而非一開始就投入高成本、高維護負擔的客製化系統開發。

金泰業務部經理楊順婷也認同表示, Vital CRM 不僅讓客戶資料從過去分散於個人手中,轉變為團隊共享的資產,更協助公司建立完善的代理人機制,確保客戶服務不中斷。更重要的是,隨著數據持續累積,管理層還能藉由 Vital CRM 中的 Insight 報表加速決策效率。

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金泰製造經理黃智政指出, Insight 的可視化圖表,讓管理決策效率提升約 30%。
圖/ 數位時代

「 Insight 的可視化圖表,讓管理決策效率提升約 30% ,」黃智政說,過去若要掌握市場分布、客戶類型與商機變化,往往需要由人員跨表單、跨部門彙整資料,不僅耗時,也容易因資料格式不一而影響判讀。智炬科技在協助金泰進行職能別流程梳理時,進一步將銷售前端的詢價、報價、客戶需求與商機標籤,串聯到後端物管、廠務與組立包裝出貨等支援流程,讓市場資訊不再停留於業務個人經驗,而能成為跨部門共同判斷的依據。導入 Insight 後,管理層透過可視化圖表即時掌握關鍵指標,包含市場需求變化、熱門產品類型、報價密集度與潛在備料需求,並同步拉動資源體系的物管與廠務端的監控看板。如此一來,會議討論不再只是「等待資料整理」,而是能根據數據判斷下一步,提前協調備料、生產排程與交付節奏,讓售前商機、內部支援與客戶服務形成更即時的決策閉環。

金泰 Insight 報表
金泰團隊藉由 Insight 報表即時洞察需求動態,協調備料、排程、交期,把各個環節變得清晰可控。
圖/ 金泰工業

此外, Vital CRM 也進一步擴大商機經營的可能性。過去從展會蒐集的名片,多半僅在特定產品推出時才會進行再行銷,如今透過多元標籤記錄客戶潛在需求,擴大再行銷的範圍與市場。同時,金泰也將客戶滿意度調查從傳統 Word 表單改為 Vital BizForm 線上表單,便利的填寫體驗不僅讓回收率提升 17% ,更藉助統計功能即時分析市場回饋。

跨入 B2C :整合 C.ai 、 Vital BizForm 與 LINE ,優化服務流程

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金泰以台灣人最熟悉的 LINE 作為服務入口,鎖匠與消費者的訂單及互動資料,透過 C.ai 建置的聊天機器人自動回傳 Vital CRM,省去人工轉填作業。
圖/ 金泰工業

在 B2B 基礎上,金泰進一步將 Vital CRM 延伸應用至 B2C 場景,並結合 LINE 官方帳號、Vital BizForm 與 C.ai 對話式服務平台,打造從鎖匠通路到終端消費者的完整服務流程。

以鎖匠通路為例,考量合作鎖匠日常最熟悉的工具就是 LINE ,金泰運用 Vital BizForm 製作電子化訂單,並整合 LINE 官方帳號,讓鎖匠可直接查詢產品規格、取得安裝指引並完成下單。訂單資料再透過 C.ai 建置的聊天機器人回傳至 Vital CRM ,減少人工重複登打,也讓通路資料能被系統化紀錄並能與製造廠內備貨機制同步。

在消費者端,金泰同樣透過 LINE 建立服務入口,提供產品介紹、操作說明與保固申請功能。其中,保固卡同樣以 Vital BizForm 來設計,消費者線上填寫完成後, C.ai 會將相關資訊傳至 Vital CRM ,更會同步標註負責服務的鎖匠資訊,未來若產品需維護或有操作疑問,就能立即追溯最初負責的鎖匠,快速進入服務流程。

透過這樣的數位串接,所有互動資料皆回流至 Vital CRM ,形成完整的客戶輪廓,包括產品型號、安裝紀錄與服務歷程,不僅降低了客服負擔,更幫助鎖匠持續經營回頭客,讓客人獲得更完善的服務,創造三贏局面。

展望未來,金泰也計畫在既有數位基礎上,持續深化資料治理與知識管理能力,例如導入叡揚知識管理系統,將產品知識、安裝經驗、售後紀錄與市場回饋進一步沉澱為企業資產。對金泰而言,數位轉型的目的不只是提升內部效率,更是為品牌經營、通路共創與海外布局奠定基礎。未來,隨著「安捷鎖」持續深耕台灣並拓展國際市場,金泰也將從傳統製鎖廠,逐步走向結合製造實力、在地服務與智慧科技的安防品牌。

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金泰工業以「安捷鎖」品牌切入智慧門鎖市場,並透過數位轉型為智慧鎖業務與新市場布局奠定基礎。
圖/ 金泰工業

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