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:

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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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從產品安全到營運韌性:合勤集團揭 AI 時代資安新戰略
從產品安全到營運韌性:合勤集團揭 AI 時代資安新戰略

隨著歐盟《網路韌性法案》(CRA)正式進入倒數計時,企業面臨的資安考驗也從針對內部 IT 環境的駭客攻防戰,一路延伸到產品對外銷售與供應鏈治理的市場生存戰。

AI 正加速漏洞挖掘、自動化攻擊與供應鏈風險擴散,企業也更難只用傳統 IT 防護思維面對產品安全問題。

站在這股趨勢浪潮的最前線,合勤集團整合旗下三家子公司—黑貓資訊、兆勤科技與勤晁科技的技術量能,不僅於CYBERSEC 2026台灣資安大會展出全方位解決方案,也進一步分享如何將CRA法規遵循轉化為實務布局的寶貴經驗,透過自身轉型歷程,協助台灣企業跳脫被動合規思維,將CRA從合規壓力逐步轉化為產品治理與市場競爭力。

當CRA成為市場門票,企業該如何建立產品安全治理能力?

合勤投資控股公司資安長游政卿指出,CRA正式生效後,產品若未符合CRA 要求,將可能影響CE合規與歐盟市場銷售。更重要的是,CRA要求的不只是產品出貨當下符合規範,而是整個產品生命週期都必須被持續管理,且必須留下具可追溯性的完整紀錄。

合勤集團資安長游政卿
合勤投資控股公司資安長游政卿
圖/ 數位時代

因此,對台灣企業而言,CRA帶來的壓力不只是罰款,而是產品遭下架、召回,甚至進一步引發銷售通路中斷、品牌聲譽受損與客戶轉單等連鎖衝擊。對此,游政卿建議企業可依照CRA法規時程,兩階段建立合規能力。

在 2026 年應優先補強「通報即戰力」,亦即成立產品安全事件應變小組(PSIRT),建立漏洞通報與應變機制,確保當新漏洞出現時,企業能在第一時間做出正確判斷,包括該漏洞是否已被利用及嚴重程度、哪些產品與版本受到影響、是否達到CRA通報門檻及如何進行修補與升級。「就像汽車召回制度一樣,企業必須能快速掌握受影響的產品、版本與客戶範圍,並立即啟動應變機制。」游政卿說。

到了 2027 年,則應進一步將合規能力全面制度化與規模化。游政卿強調,企業不能再抱持「有問題再修補」的思維,而是必須從產品設計階段就導入「Security by Design(安全設計)」概念,並在產品整個生命週期中持續進行漏洞監控、更新維護與風險管理。換言之,企業真正需要建立的,不只是單一產品的資安能力,而是一套從設計、開發、測試、上市,到後續漏洞修補、客戶通知與紀錄保存,都能長期穩定運作的產品安全治理機制。

在此基礎上,黑貓資訊通過 TAF ISO/IEC 17025 認證的資安測試實驗室,可出具 ILAC MRA 國際互認報告,不僅能找出產品漏洞,還能協助企業建立具公信力的安全證明,確保產品安全與合規性。

Nebula 雲地聯防平台:讓企業從「看不見風險」到快速應變

在產品安全端,企業需要建立CRA合規能力,落實產品從設計、開發到漏洞修補的全生命週期治理;而在資訊安全端,則必須具備持續監控、快速應變與營運復原的能力,才能有效因應AI時代下愈來愈高頻、愈來愈自動化的攻擊威脅。

兆勤科技總經理蔡明見進一步說明,AI 正大幅改變資安攻擊的態樣,不僅讓攻擊成本明顯下降,攻擊速度與頻率也快速提升,攻擊目標更從過去的大型企業,逐漸轉向防禦能力相對薄弱的中小企業,尤其勒索軟體攻擊更明顯增加。許多中小企業因缺乏備援與復原能力,遭受攻擊後往往只能選擇支付贖金,進而衍生營運中斷與資料遺失等風險。

在此背景下,企業需要思考的,已不僅只是「防堵威脅」,更重要的是,當攻擊發生後,能否持續營運與快速復原。瞄準這樣的需求,兆勤透過自行研發的 Nebula雲端管理平台提升資安可視性,讓企業能夠「看見風險」,進而做好防禦、預警與應變。透過Nebula雲地整合架構,企業可將有線、無線及資安設備全面整合至單一平台進行管理。蔡明見表示,管理者不需分別學習與使用不同管理介面,即可掌握整體網路與資安狀態,大幅降低資安管理的複雜度、人力需求與技術門檻。

此外,Nebula提供圖像化儀表板與彈性報表功能,協助企業快速掌握攻擊來源、異常流量與高風險設備等資訊,進一步優化資安策略與決策效率。同時平台亦導入 AI 助手功能,讓管理者可透過自然語言查詢資安資訊,例如直接詢問「上個月前十大攻擊來源」,系統即可自動生成分析結果與視覺化報表,提升資訊取得效率。

兆勤科技總經理蔡明見
兆勤科技總經理蔡明見
圖/ 數位時代

面對 MSP(Managed Service Provider,託管服務商)發展趨勢,兆勤也持續開發更多 MSP 管理功能,包括客戶設備管理、授權管理等,協助合作夥伴更有效率地服務終端客戶、降低維運與管理負擔,進而吸引更多傳統經銷夥伴轉型為 MSP 業者,加速服務模式轉型與台灣 MSP 生態系發展。

至於勤晁科技則針對量子運算與跨域滲透威脅,提出「虛實整合防線」的新思維。防護架構由內而外拆解為三層:首先是運用邏輯防護(PQC)演算法進行加密、確保資料的長期安全性;其次是進行異常偵測、運用 AI 分析多維流量,即時發現異常行為;第三是建立物理韌性(Air Gap),以單向光纖傳輸築起不可逆的安全邊界。透過這套從邏輯、行為到物理層的縱深防禦機制,為國家級關鍵系統構築最穩固的安全韌性。

資安不只是 IT 部門的防守任務,而是攸關產品能否進入國際市場、企業能否持續營運的重要競爭力。合勤集團希望透過黑貓資訊、兆勤科技與勤晁科技的整合布局,從產品安全、資安防護到關鍵場域防禦,逐步提升企業的資安韌性,並協助企業從被動合規走向主動升級,在快速變化的全球市場中建立長期競爭優勢。

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