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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化創業挑戰為成長動能,New Taipei Demo Day 成青年創業驗證產品與商模的關鍵舞台
化創業挑戰為成長動能,New Taipei Demo Day 成青年創業驗證產品與商模的關鍵舞台

創新創業能量不僅有益於經濟發展、提升就業機會,也能解決社會問題,為社會帶來廣泛的效益,而這也是新北市政府十分重視創新創業的原因,不僅早在2014年就由新北市經濟發展局成立全台第一個公部門加速器「新北創力坊」,有感於青年創新創業的重要性,新北市政府更於2022年成立青年局接手相關業務,協助新北年輕人更好的進行科技創新、社會企業、藝文設計等創新創業,每年直接挹注資源的新創團隊與新創企業超過100組,是新北青年創業的重要支持者。

從創投陪跑到鼓勵海外市場發展,新北青年局提供完整支援

今(2025)年,青年創業政策特別強調創投鏈結與國際化布局。因此,特於「New Taipei VentureStar 新北新創之星挑戰賽」新增創投陪跑機制,讓創投顧問不再只在決賽亮相,而是在整個輔導過程即提前介入,協助團隊調整商業模式、完善募資策略,並加速與市場端的媒合,讓創業者能更早與創投直接對話、貼近真實市場需求。

至於在引導新創走向國際市場方面,新北市青年局積極與全球創業組織建立合作,例如,在美國在台協會(AIT)的合作下,邀請美國投資人到新北分享海外市場與投資經驗;同時,跟西雅圖創投社群交流,以及舉辦「洛杉磯前進新北」媒合會,為新北青年新創打開接觸海外投資圈與市場的第一扇門。

「新北市希望青年創業者不只在地紮根,更能以國際視角思考市場擴張,把台灣的創新推向全球舞台。」新北市青年局長邱兆梅表示,青創基地會依新創在不同階段的需求提供相應支持:草創期著重法律、會計與商業登記等基礎輔導;而產品已成形的團隊,則能獲得 Demo Day、國內外展會攤位與補助、行銷曝光,以及商務媒合等資源,協助加速前進市場。

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新北市青年局局長 邱兆梅(右) 與 新北創力坊營運夥伴/領濤新創營運長 張芷文Vivian(左)
圖/ 新北市政府青年局

📻 延伸收聽 📻
局長與Vivian在《創業新聲帶》Podcast 的專訪!分享更多關於New Taipei Demo Day 的亮點、青年創業資源的推進策略,以及如何協助新創團隊布局未來:
https://podcasts.apple.com/tw/podcast/%E5%89%B5%E6%A5%AD%E6%96%B0%E8%81%B2%E5%B8%B6/id1498785087?i=1000735317955

2025 New Taipei Demo Day圓滿結束,介觀生醫與摩絡人工智慧獲獎殊榮

在新創從 0 到 1 的旅程中,持續驗證產品與商業模式是否真正可行,是最關鍵的一件事情,這也是新北市政府青年局長期投入的核心方向。
邱兆梅指出,創業者必須不斷測試市場對其創新服務的興趣,並在過程中找到願意共同打磨產品的合作夥伴,或對解決方案有需求的潛在客戶進行概念驗證。「而New Taipei Demo Day正是最重要的驗證舞台之一,讓所有來自新北市各青創基地的科技新創能在這裡展現階段成果,並直接面對投資人、創投基金與產業合作夥伴。」

New Taipei Demo Day 自2024年開始擴大舉辦,不僅規模逐年成長,熱度也年年攀升,今(2025)年,青年局進一步擴大規模:上午以專題論壇開場,下午由新北創力坊、寶高數位基地及土城綠創基地的 12 組優秀新創團隊接力上台 Pitch,現場聚集超過百位創投、企業與產業專家,形成高度密集的創業交流場景。

歷經激烈pitch競賽,以及現場多位專業評審討論,最終頒發「評審獎」予介觀生醫、「潛力獎」給摩絡人工智慧,以肯定其在技術創新與商業前景上的表現,並鼓勵團隊加速向下一階段的市場驗證邁進。

介觀生醫以高階非線性光學虛擬切片技術,把術中病理判讀時間縮短到 5 分鐘

成立於 2022 年的介觀生醫正嘗試用一道光翻轉臨床手術的關鍵流程。他們以「Rapid Fresh Pathology」技術,協助醫師在手術進行當下,迅速判斷腫瘤的良惡性與邊界位置,將過去動輒半小時甚至更久的術中病理檢測,縮短至10分鐘。
介觀生醫共同創辦人吳沛哲解釋,傳統術中病理檢測是以冷凍切片(Frozen Section)進行,但過程可能使組織結構變形、造成偽影產生,高度仰賴病理科醫生的專業經驗判斷。「我們推出的 PATHOscope 系統,結合核心技術與臨床驗證能力,希望協助醫師在關鍵時刻做出更精準的判斷。」

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2025 New Taipei Demo Day 「評審獎」得主-介觀生醫共同創辦人 吳沛哲。
圖/ 新北市政府青年局

介觀生醫在真實臨床場域驗證產品可行性後,接下來的挑戰是,取得更多臨床合作機會與市場推廣資源。吳沛哲分享,進駐新北青創基地後,團隊除了獲得創投媒合與掌握募資簡報技巧等協助,也能更深入理解如輔大醫院等潛在醫療場域的需求,對產品調整與臨床拓展都相當有幫助。「這次能獲得『評審獎』殊榮,不只是對團隊的肯定,也對我們未來的臨床與商業推進帶來極大助益。」

摩絡人工智慧以專業產業知識與強大技術能量,助製造業落地AI Agent服務

摩絡人工智慧成立於2023年,僅用兩年的時間就快速端出產業成果:協助紡織業客戶建立 Textile GPT 方案,以及半導體業者打造地端 AI Agent 服務,以及推動超過十家企業的 AI 概念驗證(PoC)計畫。同時,透過 NVIDIA NeMo™ 平台加速資料整合與生成式 AI 模型微調,使團隊能在 1 至 3 個月內因應企業需求完成模型調校與導入,大幅放大企業客戶的 AI 投資效益。

「能在 New Taipei Demo Day 上分享理念、展示產品、並直接與創投與潛在客戶交流,對我們非常有幫助。」摩絡人工智慧共同創辦人暨執行長高聖翔面帶微笑地表示,新北青年局跟寶高數位基地在團隊成長過程中扮演重要角色,除了協助掌握政府有那些新創計畫與資金可申請,也積極媒合創投、企業客戶,並提供國際參展、行銷曝光與實務課程等資源,讓青年新創能彼此交流、探索跨域合作的可能。「像今年 Demo Day,我們就在現場接到至少十家 VC 與 CVC 的洽詢。這些交流與回饋,正是促使團隊加速迭代、持續壯大的關鍵動能。」

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2025 New Taipei Demo Day 「潛力獎」得主-摩絡人工智慧共同創辦人暨執行長 高聖翔。
圖/ 新北市政府青年局

介觀生醫與摩絡人工智慧不是特殊個案,新北青年局將持續完善青年創新創業成長服務,陪伴更多新創從產品製造驗證、落地實證進展到國內外市場擴張,同時,深化與企業、創投及北部 43 所大專院校育成中心的合作,串連產官學資源,形塑一個可長期運作、跨域共創的創業生態系。

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New Taipei Demo Day 現場也有許多團隊攤位,不僅展示技術,更能促進交流媒合與商機發掘。
圖/ 新北市政府青年局

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