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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把身心狀態當公司財報管理?公關教母岳啟儒用AI,讓休息也能成為一門科學!
把身心狀態當公司財報管理?公關教母岳啟儒用AI,讓休息也能成為一門科學!

在被數位浪潮推著跑的時代,「斜槓」早已非新鮮事,近來更成為現代菁英的標準配備。而仲誼公關創辦人岳啟儒,便是「多工」的最佳代表。她每天要打理公司的日常事務,要錄製Podcast節目和線上課程,還要完成去參加各項馬拉松賽事的訓練菜單,兒子放假回家時,又要和寶貝們一起追動畫。對她而言,生活就像多個視窗同時運作的電腦螢幕,時刻都必須進行高強度的身分切換。

想管理如此多工的斜槓人生,岳啟儒是怎麼辦到的?

善用科技、數位工具,換取工作、生活平衡

「善用各種科技、數位工具,並找到對的方法,管理團隊,也管理自己。」她強調,AI並非取代人力的威脅,而是能讓工作更精準、更具創造力的外掛工具,因此她不僅鼓勵同仁積極嘗試運用AI,製作文案、生成各種視覺素材,更將仲誼的21周年慶主題,直接訂為「AI煥新」。

這種講求效率的思維,也被她應用在自我管理上,發展出一套「化整為零術」。岳啟儒相當擅長利用各種零碎的時間,處理繁雜公務,「我的美甲師知道,我選她是因為動作快、不聊天。」她笑稱,每每在做指甲、染髮等看似「等待」的空檔,她都會架起手機、戴上耳機,和同仁展開視訊會議,或是快速看資料、批閱文件。

有趣的是,這種將公務「化整為零」塞進碎片時間的策略,並非是為了做更多工作,重點其實是換取高品質的「時間」,「我將忙碌全部集中,就是為了把完整的時間留給生活、休息。」一旦她將角色切換回母親、自己時,那個時間區塊就必須是高純度、不被干擾的。

這也是為什麼,岳啟儒認為,「按摩」是最佳的修復方式之一。

她是從懷孕時,便開始接觸專業的孕婦真人按摩,後來因為工作繁忙,便逐漸將重心轉向居家按摩椅。她坦言,真人按摩雖然有溫度,但「預約」本身就是一種時間成本,加上師傅的素質不一,有時遇到狀況不佳或愛聊天的師傅,反而讓只想安靜、放鬆的她,更感焦慮。

為了解決困擾,早在幾年前,岳啟儒就購入了OSIM uDream Pro 5感養身椅,讓家中成為隨時待命的頂級SPA。近期,隨著AI持續演進,她看見「AI賦能」的更多可能,搭載全新科技的OSIM AI•5感養身椅 (uDream•AI)讓他為之一亮,「在數位時代,我們習慣看數據做決策,我也很好奇,uDream Pro已經夠頂尖了,AI•5感養身椅(按摩椅)能把『休息』這件事推升到什麼新高度?」

從憑感覺到看數據,掃臉就能讓AI「精準養身」

事實上,岳啟儒相當習慣與各領域頂尖人士合作,因此對「專業」有著極高標準,「AI•5感養身椅(按摩椅)最讓我驚豔的,就是科技含金量!尤其是搭載全新的AI影像健康監測,輕而易舉就變成了可視化的數據。」

在凡事講求數據的數位時代,AI•5感養身椅(按摩椅)與全球頂尖的AI健康科技公司Binah.ai合作,將原本抽象的疲勞「數據化」,使用者只需要透過手機、平板鏡頭,掃描臉部透過面部血容量與血流,無需穿戴任何裝置,系統就能精準解讀出呼吸頻率、心率,並據此分析出壓力指數,並建議當下最適合的按摩模式。岳啟儒強調,透過科學化的健康管理,讓她能客觀且全面掌握身心狀況,實現「精準休息」。

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AI•5感養身椅(按摩椅)讓使用者只需要透過手機、平板鏡頭掃描臉部,統就能精準解讀出呼吸頻率、心率,並據此分析出壓力指數,並建議當下最適合的按摩模式。
圖/ OSIM

還原純正技法實力,岳啟儒讚許三國大師手技的真實深度

不只擁有精密運算的「科技腦」,AI•5感養身椅(按摩椅)更擁有「職人魂」。岳啟儒不斷讚許由「中、日、泰」三位國際級按摩大師設計的按摩技法;將中式滑推的撥筋推揉、日式精準到位的掌壓指壓、泰式拉伸的伸展頂背與扭轉,簡直是還原純正的按摩手技,讓每一次啟動,都能對應不同身體狀態與當下需求,層次更豐富,感受也更加立體。

總能在忙碌中找到縫隙出門旅遊的岳啟儒相當喜歡去泰國,每當她前往曼谷、清邁等城市「long stay」時,一定會天天到泰式SPA報到,「我超愛泰式按摩!只要有去泰國玩,都會去按好按滿!」

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熱愛按摩的岳啟儒分享,AI•5感養身椅(按摩椅),真的是還原泰式按摩中最具代表性的頂背、拉伸、扭轉高難度技法,讓她一秒沉浸在泰國!
圖/ OSIM

岳啟儒進一步說到,AI•5感養身椅(按摩椅)中日泰三種技法各有特色,但他最愛的「泰式拉伸按摩」,由泰國 Loft Thai 精品 SPA 首席大師 Khun Pie設計技法,再透過OSIM獨家專利按摩科技,真的是還原泰式按摩中最具代表性的頂背、拉伸、扭轉高難度技法,好像真人泰式按摩師傅在身邊,讓她相當驚訝——完全打破了按摩椅的既定想像與物理限制。對她來說,不用飛出國、不用承擔真人師傅狀況不一的風險,在家就能享受大師級的專業手感,正是最高效的享受。

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從AI•5感養身椅(按摩椅)「鸚鵡螺」的黃金比例的流線型設計、再到能隨情緒與壓力指數變換的情境光,OSIM全方位打造出現代人身心皆可放鬆的靜心角落。
圖/ OSIM

沉浸式享受與黃金比例設計,打造心靈棲息地

岳啟儒還特別提到,「聽覺」是放鬆的重要一環。平常她就在家中,擺了法國頂級音響品牌Devialet,閒暇時放點音樂、洗滌心靈,「沒想到這次,OSIM就和Devialet合作了!」AI•5感養身椅(按摩椅)搭載了Devialet,讓聲音不只是背景音樂,而是具穿透力、包覆感的聲場,「我坐在椅子上播放音樂時,可以立刻進入自己的世界,專注、放鬆下來,有種與世隔絕的沉浸感。」其他包括能隨情緒與壓力指數變換的情境光、獨家配置的香氛,以及新加坡精品茶品牌TWG特調的甜夢茗茶(選配),都讓按摩超越單純的「觸覺」,成為一場含括「5感」的全方位饗宴。

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AI•5感養身椅(按摩椅)搭載了Devialet,讓聲音不只是背景音樂,而是具穿透力、包覆感,透過聽覺的深度感受,讓身體慢慢紓緩、專注在這一刻。
圖/ OSIM

在先進的科技之外,作為經手過無數精品大秀的時尚推手,岳啟儒對居家美學向來不馬虎,「我就是個外貌協會!」她大笑道,好的按摩椅,不只要能修復身體,還要能融入現代居家風格,成為藝術擺設才行。

他形容AI•5感養身椅(按摩椅)「鸚鵡螺」的黃金比例的流線型設計,不僅在視覺上優雅和諧,更打破了傳統按摩椅的厚重感,即便不按摩時坐在上頭,也能成就一幅家中的最美風景。

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圖/ OSIM

「真正的成功,不是把行程表塞滿,而是懂得在忙碌中,保有對身體的覺察。」在岳啟儒看來,全馬跑步是她對意志力的鍛鍊,按摩則是她修復身心的基地,運動、按摩缺一不可,「只要知道身體當下的真實需求,找到讓自己精準休息的方式,可以是投資在一張好的養身椅,可以是一段完全獨處的空白時光,這都將成為下一次起跑的強大動能。」

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