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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從缺工到食安:古吉系統科技如何推動餐飲業數位化的下一波浪潮?
從缺工到食安:古吉系統科技如何推動餐飲業數位化的下一波浪潮?

Computex 2026 圓滿落幕,除了 AI 與機器人應用之外,服務業數位化也成為展場上的另一項焦點。其中,自助服務設備品牌古吉系統科技展出的多款新品,以「雙機整合」概念吸引不少參觀者目光。無論是雙面自助點餐機、POS 與自助點餐二合一雙系統機,或桌上型 1 托 2 點餐機,皆為台灣首創、自主研發的創新設計,不僅展現古吉深厚的產品研發與系統整合能力,放眼國際市場也具有高度差異化。

古吉系統科技總經理吳三奇表示,古吉長期聚焦於如何用更高效率、更低成本的方式協助業者解決營運痛點,希望透過持續創新,滿足不同場域與業態的需求,進一步推動服務業數位轉型。

#3 從缺工到食安:古吉系統如何推動餐飲業數位化的下一波浪潮?
圖/ 數位時代

從連鎖品牌走向街邊小店,自助設備迎來新一波普及潮

事實上,相較於連鎖餐廳、速食店或手搖飲品牌,自助設備在傳統市場、市集攤販、街邊小吃等中式餐飲場域的普及率一直不高。古吉系統科技總經理吳三奇分析,背後原因主要來自資訊落差、經營習慣與成本考量三大因素。

不過,隨著食藥署修正《食品良好衛生規範準則》,明定餐飲從業人員在調理即食食品時,手部不得接觸現金,這樣的市場現況正逐漸出現改變。關鍵在於,傳統餐飲業者的人力本就有限,「老闆一人負責點餐、備餐兼找零」的作業模式已成常態,即便有意增聘人力,也往往受限於缺工問題而不易實現。

在此背景下,自助點餐機/售票機、自助付款機等自助設備成了最佳解答。吳三奇形容,業者導入自助設備就像多聘請一位櫃檯人員,不僅能協助處理點餐、收款等重複性工作,符合法規要求及降低第一線人力負擔,也能減少找錯錢、收到假鈔,以及尖峰時段來不及應對顧客需求等問題,讓業者能將更多心力投入餐點製作與服務品質提升。

從早餐店到主題樂園,自助設備如何解決不同產業的營運痛點?

而從古吉服務的客戶案例來看,自助設備所解決的問題,不只是作業效率而已,而是涵蓋人流分散、收款管理與消費體驗等不同面向,且應用場景橫跨餐飲業、觀光休閒等各種服務場域。

像連鎖早餐品牌晨間廚房便透過自助設備解決尖峰時段的人流問題。由於早午餐產業的顧客高度集中在特定尖峰時段,且普遍不願久候,因此,點餐與出餐效率往往直接影響門市營運表現。為此,晨間廚房在原有的 POS 與手機點餐系統外,再導入古吉自助點餐機進行分流顧客,不僅提供更多元的點餐選擇,也有效降低櫃檯壓力並提升整體點餐與出餐效率。

而手搖飲品牌茶之魔手則透過自助收款設備改善門市收銀流程,其將自助收款機整合既有 POS 系統,店員只需負責點餐即可,由消費者自行完成付款流程,不僅減少收款、找零所耗費的時間,也能降低錯誤風險,進而快速消化排隊人流。

值得注意的是,自助設備的應用也早已跨出餐飲產業。例如主題樂園遠雄海洋公園便導入自動售票機並整合園區消費系統,遊客在購票的同時,還可取得折價卷,折抵在園區內的消費,不僅降低售票窗口的人力需求,也讓遊客從購票到入園的流程更加順暢。

#1 從缺工到食安:古吉系統如何推動餐飲業數位化的下一波浪潮?
圖/ 數位時代

從店家痛點出發,打造跨產業的一站式解決方案

從餐飲到觀光,不同產業面臨的營運挑戰雖然各不相同,卻都能在古吉的解決方案中找到對應答案,關鍵在於,古吉從市場需求角度出發,建立起涵蓋點餐、收款、叫號、廚房作業及營運管理的一站式解決方案,並透過多元產品組合滿足不同場域需求。

吳三奇進一步說明,古吉系統科技早在 2014 年便投入研發自助點餐系統,長期與第一線店家合作的過程中,發現許多業者面臨相似的經營難題,例如:人力不足、店面空間有限等。因此,古吉的產品開發始終圍繞著「省空間、更有效率、降低成本」三大目標,希望透過科技協助店家減輕人力負擔,同時優化營運流程。

正因如此,古吉系統科技不斷研發新產品,目前市場上多數品牌僅能提供 3 至 5 種機型,古吉卻已發展出 12 至 15 種不同尺寸與安裝形式的設備,讓業者能依照自身業態與空間條件選擇最適合的配置。

這樣的研發思維,也體現在古吉 2026 年推出的多款新產品上。例如:雙面自助點餐機採用兩個螢幕共用一台主機的設計,可同時服務兩位顧客;桌上型 1 托 2 點餐機則讓兩台點餐機共用一台付款設備,在有限空間中提升服務量能;而 POS 與自助點餐二合一雙系統機,則兼具店員服務與顧客自助操作兩種模式,可依現場需求靈活調整,無論是店員點餐、顧客自助結帳,或由顧客自行完成點餐與付款,都能有效提升整體營運效率。

「我們不是為了追求產品數量而開發新產品,而是從店家真正遇到的問題出發。」吳三奇表示,正因為持續思考如何解決店家在人力與空間上的限制,古吉才能持續創新產品,並成為台灣商家導入數量最高的自助點餐機品牌。

展望未來,吳三奇認為,隨著食安規範逐步落實,加上缺工問題短期內難以緩解,自助設備在服務業中的角色也將持續轉變,從過去提升效率的選配工具,逐漸成為維持營運、兼顧合規與優化顧客體驗的基本配備,並進一步推動餐飲業展開新一波數位轉型。

#0 從缺工到食安:古吉系統如何推動餐飲業數位化的下一波浪潮?
圖/ 數位時代

面對市場需求持續升溫,古吉系統科技也將持續投入產品創新,包括導入 AI 應用、縮減設備體積,以及開發更多符合不同場域需求的解決方案。同時,古吉也正積極布局日本、香港、越南等海外市場,希望將台灣自主研發的自助服務技術推向國際,讓更多企業透過科技提升營運效率與服務品質。

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