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「存資料」到「用知識」:網創資訊攜手浪LIVE,讓 AI 成為最懂企業的內容幫手
從「存資料」到「用知識」:網創資訊攜手浪LIVE,讓 AI 成為最懂企業的內容幫手

對已經成熟發展的企業來說,最大的挑戰不是如何創新,而是經驗無法有效傳承,而生成式 AI 的價值正在於此,它讓分散的知識從「共同保存」走向「即時運用」,使組織得以在既有經驗之上,持續累積能力並向上成長。

由旭瑞文化傳媒成立、全台最大直播平台浪LIVE,正是這種轉變的最佳寫照。「我們其實一直都有在整理內部的知識、技術文件和作業流程規範,但做法比較像是集中在倉庫裡,雖然找得到,卻不一定用得快。」旭瑞文化傳媒技術研發中心技術總監黎欣捷(James)形容。

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浪LIVE 攜手網創資訊導入 AI 知識管理系統 NAVI,打造出一顆可以分析與調用歷史資料並產製新內容的「企業智慧大腦」
圖/ 數位時代

為此,浪LIVE 攜手網創資訊導入 AI 知識管理系統 NAVI,打造出一顆可以分析與調用歷史資料並產製新內容的「企業智慧大腦」,讓經驗不再只是被保存,而能實際參與日常營運流程。網創資訊總經理吳炳鈞進一步說明,這是因為 NAVI 將浪LIVE既有資料整理成可被運用的知識基礎,並在此基礎上生成內容,故能真正融入浪LIVE使用場景,提升文章產製與活動規劃的效率。

用 AI 提速,回應高頻、快節奏的營運需求

作為直播產業的領導平台,浪LIVE 不僅市占率超過 50%,每月活躍用戶數更高達 40-50 萬人。能夠寫下高黏著度、高互動率的成績,除了堅持以才藝直播為主軸、在市場上做出差異化特色,快速更新的內容與密集的行銷活動,同樣是浪LIVE 維繫用戶黏著度的關鍵。

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旭瑞文化傳媒技術研發中心技術總監黎欣捷表示,透過NAVI能夠有效提升文章產出與活動企劃的效率。
圖/ 數位時代

黎欣捷表示,浪LIVE 每日都會更新社群貼文與文章內容、每個月平均規劃約 20 至 25 檔活動,不僅內容產出量龐大,對速度的要求也極高。編輯團隊在完成採訪後,必須在最短時間內產出文章,且要符合品牌的風格和版型,而營運團隊不僅要不斷發想新的玩法,還得預先估算不同設計下的投資報酬率、參與人數等機率,以確保活動能兼顧創意與成效。

這種高頻的營運節奏不僅極具挑戰性,還容易使團隊感到疲憊。因此,浪LIVE 開始思考如何利用 AI 來提升文章產出與活動企劃的效率,而 NAVI 正是思考後的最佳解答。

應用場景1:文章產製,不再從零開始

吳炳鈞進一步說明,網創資訊如何協助浪LIVE 將 NAVI 應用於文章產製與活動企劃。

先就文章產製來看,網創資訊將浪LIVE 過往累積的大量文章匯入 NAVI,由系統學習品牌文章的語氣與編排方式,及不同編輯的寫作風格並加以分類。之後,編輯只要提供採訪逐字稿或相關素材,並指定想要的文章風格,NAVI 便可依此生成初稿,再由編輯進行調整與潤飾,大幅加快整體產出速度,也讓編輯可以將更多心力投入內容品質的把關與主題發掘,用快速更新而主題有趣的文章,吸引會員持續留在平台。

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網創資訊總經理吳炳鈞進一步說明, NAVI 將浪LIVE既有資料整理成可被運用的知識基礎,並在此基礎上生成內容,才能真正融入浪LIVE使用場景。
圖/ 數位時代

吳炳鈞強調,NAVI 不是憑空寫文章,而是根據企業過去累積的內容與規範來生成,這樣的產出結果,才會更貼近原本的品牌風格與實際需求。更重要的是,網創資訊還能根據客戶使用情境進行客製化調整。例如,NAVI 可以整合圖片和文字,生成一篇圖文並茂的文章,並同步輸出對應的 HTML 程式碼,浪LIVE 編輯只需貼至後台系統,就能完成上稿作業,不必再花費大量時間去調整版面配置。

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網創資訊業務經理Hailey Ouyang表示,NAVI 在產出文章的同時,可以同步輸出對應的 HTML 程式碼,減輕浪LIVE 編輯的上稿作業負擔。
圖/ 數位時代

應用場景2:活動規劃,從歷史經驗找出新玩法

再就活動規劃來看,網創資訊同樣先將浪LIVE 的歷史活動範本、禮物清單與獎勵機制導入 NAVI,由系統學習營運團隊在發想活動時的思維脈絡,之後,團隊成員只要輸入關鍵字,NAVI 就能建議相應的活動方式與獎勵組合,作為活動規劃時的參考。

黎欣捷認為,NAVI 就像一位資深顧問,不僅提供更多元的視角與玩法建議,縮短活動規劃所需的時間和心力,也能即時調閱過往經驗,協助團隊跳脫個人思考盲點,避免重複規劃過去已經做過的活動內容。

吳炳鈞進一步以禮物清單為例,說明 NAVI 帶來的效益。浪LIVE每一檔活動都需要重新設計禮物或做不同的組合搭配,因此資料庫已累積上百種不同類型的禮物,這使得團隊成員在規劃活動時,常常要花很多時間去發想新禮物或搜尋資料。而在導入NAVI後,系統可以根據歷史資料提供合適的禮物搭配建議,協助團隊在規劃新活動時,更有效率地運用既有資源。

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NAVI可以根據歷史資料提供合適的禮物搭配建議,協助浪LIVE團隊在規劃新活動時,更有效率地運用既有資源。
圖/ 網創資訊

不只生成內容:NAVI 三大特色,讓 AI 真正嵌入企業流程

在資料管理與內容生成外,網創資訊也從企業管理需求出發,規劃出以下 3 大系統特色,使 NAVI 得以真正融入企業的營運流程中。

第一,NAVI 支援至少 20種大型語言模型,能因應不同使用需求,處理文字、圖片、音訊和影片等多種形式的內容。第二,系統可部署於私有雲或地端環境,讓資料能留在企業內部,降低被外部 AI 模型使用的疑慮。第三,整合 AD 身份驗證與授權機制,可依部門和角色別去設定資料存取權限,確保 AI 在回應問題或產生內容時,只會引用該使用者可存取的資料範圍,避免誤用或資料外洩的風險。吳炳鈞補充,由於系統可進行部門切割,也能進一步統計各單位的使用量,方便企業進行內部成本分攤與管理。

「企業需要的是能嵌入流程的 AI,而不是只會回答問題的工具。」吳炳鈞指出,因此 NAVI 一開始就定位在企業知識管理系統,從而發展上述系統設計。近年來,因應 AI Agent 趨勢,網創資訊亦將相關概念融入 NAVI,使系統具備更高的主動性,能依任務需求串接不同資料庫與內部系統,協助使用者完成特定工作流程。

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網創資訊PM Keith Hsu指出,NAVI 融入 AI Agent 概念後,具備更高的主動性,能依任務需求串接不同資料庫與內部系統,協助使用者完成特定工作流程。
圖/ 數位時代

未來,網創資訊將持續與浪LIVE 深化合作,逐步導入更多內容至系統中、拓展更多應用場景。也期待在與客戶合作的過程中,共同發掘更多具體的應用靈感,並視需求開發對應功能,持續放大知識與經驗的價值,讓技術不只停留在工具層次,而能真正轉化為企業成長的動能。

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