等了10年,投入超過200億台幣資金,力成董事長蔡篤恭終於等到面板級封裝趨勢成形。
面板級封裝指的是利用方形的面板取代圓形的晶圓,作為封裝晶片的載體。今年台北國際半導體展中,聯發科、日月光、力成都公開表達對面板級封裝的看法,號召設備商、材料商共同推動新技術開發。
這會是半導體產業的下一個重要趨勢,因為,人工智慧對算力成長的需求,遠超過摩爾定律所能推動的成長速度。
在今年半導體展中,台積電高效能運算業務開發處處長兼全球AI與HPC業務開發處長李湘表示,目前AI訓練算力需求每年以5倍的速度成長,但靠傳統摩爾定律,每年只能推動2倍的算力成長。
因此,運算效能的成長,不能再只靠線寬微縮,必須靠提升整體系統效能才能實現,例如推動使用矽光子和高頻寬記憶體技術提升AI晶片的效率,李湘預估,到2029年,AI算力將達2024年的50倍。
AI晶片愈做愈大,面板級封裝如何降低成本?
面板級封裝崛起的背景,是因為過去靠線寬微縮,讓半導體在同樣面積能塞入更多電晶體,在提升效能時還能降低成本的魔法,已經不夠用了。未來AI晶片若要快速提升效能,晶片的面積將快速放大。
這次半導體展中,所有人都在談晶片會以多快速度變大。
以台積電為例,2026年將生產面積達5.5倍光罩大小的晶片,2028年達9.5倍,2029年更達14倍。按照這個速度,到20倍光罩大小時,一片12吋晶圓,將只能生產一顆晶片。

面板級封裝熱度不斷提升,因為AI晶片對效能的需求目前看不到盡頭。面板級封裝用方形基板取代圓形晶圓,晶片本身是方形,AI晶片愈大,用圓形晶圓做封裝浪費的面積就愈多,方形的基板正好解決這個問題。
聯發科資深處長徐潤忠表示,用一片51乘51.5公分大小的面板做封裝,面積是傳統12吋晶圓的3.7倍,這個新方法不但能緩解先進封裝產能不足的問題,還能降低3成成本,他預言,這個市場將以每年13%到27%的年複合成長率擴張。目前台積電、日月光、美國Amkor、韓國Nepes、力成都投入面板級封裝技術開發。
搶先對手量產,超微、博通包下力成產能
這讓蔡篤恭投資10年的面板級封裝技術,重新得到市場的關注。
面板級封裝技術雖然早已存在,但過去多半用於封裝精密度較低的電源管理IC。今年兩則重要的新聞證明,力成的面板級封裝技術,已可用於生產AI相關的晶片。
今年5月,超微發出新聞稿,表示已和力成成功驗證業界首款2.5D面板級EFB互連技術,「該技術支援大規模的高頻寬互連,讓客戶能部署更高效率的AI系統,」新聞稿中寫道。蔡篤恭也表示,超微已經包下力成新竹廠的產能。
7月16日,力成再次公告,和博通在新加坡合資成立面板級封裝公司,將在新加坡用面板級封裝為博通封裝矽光子晶片。蔡篤恭表示,博通將包下這座新廠的產能。
目前,力成是第一個能以面板級封裝技術,替國際大廠生產AI晶片的公司。相較之下,台積電和日月光的面板級封裝,要在2027年下半年後才能開始進行量產。
十年自研路,不當別人的第二供應商
過去,力成被定位為記憶體封裝廠,為什麼突然殺進AI晶片封裝市場?
蔡篤恭受訪時表示,2016年起,他就投資面板級封裝技術。當時,Marvell創辦人周秀文提出「模組化晶片」的概念,認為未來晶片不會只用一種製程生產一顆晶片,而是用好幾種製程分別生產晶片的零組件,再靠封裝把晶片「拼起來」,這就是現在當紅「異質整合」的概念。
「那個時候最紅的是手機,」蔡篤恭回憶,周秀文認為可以利用封裝技術,把手機的處理器和記憶體封裝在一起,加大手機的運算能力,他們當時已經看到,「晶片的大小會愈來愈大,用晶圓生產不夠經濟,他說那我們來用Panel(面板)做。」
原本力成要和Marvell合資成立公司,投資面板級封裝。沒想到,當時是Marvell董事長兼CEO的周秀文被董事會換掉,合資案無疾而終,蔡篤恭決定自己投資。

過去,面板級封裝被視為是用在封裝電源管理IC等成熟產品的技術,但蔡篤恭表示,力成從一開始就是為了封裝處理器發展這項技術,因此,力成採用的設備,加工精密度落在2到5微米,其他競爭者的設備,精密度則落在8到15微米。
力成2016年設立面板級封裝實驗線,2019年完成技術研發,2023年新竹新廠落成並設立面板級封裝產線,去年買下友達在竹科的廠房,擴大產能。
「像美系CSP(雲端服務供應商)大客戶都來看過,他們來看都嚇了一跳,怎麼產線都是自動化的,第一次看到做面板級封裝,有天車在搬面板,」蔡篤恭說。
蔡篤恭說,他堅持力成在面板級封裝的發展策略,不是要當別人的第二供應商,而是要有能力提供獨立的解決方案。目前,力成有能力獨立完成AI加速器用的面板級封裝。
他更進一步解釋,力成現在正加速布建產能,在新竹廠房裡有4層樓做面板級封裝,「我們2樓跟6樓是一樣做布線的,擴得很快……,2樓2000片已經裝好了,6樓3000片等年底機器來,」他說。另外兩層樓則做Chip on Panel(將晶片置於面板上的製程)和TSV via reveal(矽穿孔顯現製程);隔壁新買下的友達廠房,則用來做On-Substrate(將晶片和載板結合)的製程。新竹這兩座廠房,就足以提供完整的面板級封裝製程。
克服微米精度與翹曲瓶頸,良率挑戰99%
外界關心的重點是,當改用面積更大的面板做封裝,且要做到微米等級的精密度時,如何克服良率挑戰?
力成資深副總經理林基正表示,目前力成用在AI晶片的面板級封裝,良率已突破90%,「今年可以達到95%。」他指出,外界擔心面板面積大,從微米精度觀察,面板會翹曲,影響封裝良率,但力成過去幾年已找出適合的材料組合,克服翹曲問題。
目前,力成要把良率從95%推上99%,關鍵在於,如果要把高頻寬記憶體、AI加速器和矽光子都封裝進同一顆晶片,這些元件的線寬大小不一,力成的工作是要在這些晶片裡建立數以千萬計的微小線路,「一個Panel裡,可能有幾千萬個Bump(晶片表面的微小金屬接點),一個都不能死,」林基正說,這是目前力成要解決的問題。
現在是力成的關鍵時刻。力成的面板級封裝技術正由超微做認證,如果順利,最快明年中,超微和力成有可能合作生產第一顆用面板級封裝製造的AI晶片,這將讓晶片的成本得以降低;力成和博通在新加坡合資的新廠,2028年將開始貢獻獲利。

力成豪賭擴產,能維持領先地位嗎?
「我現在是在豪賭,」蔡篤恭說,光是今年,力成的資本支出就高達500億台幣。力成比競爭對手起步更早,因此成為第一家能為AI晶片量產面板級封裝的公司。但這也是人人都想搶食的大市場,他說,現在客戶都希望有多種選擇,力成扮演的正是這個角色。一位業界人士透露,過去幾年,聯發科和力成密切合作。
目前,力成的前景十分穩健,蔡篤恭表示,新竹廠和新加坡廠未來的產能都已由超微和博通包下,力成的營收和獲利將向上發展。力成佈局的技術,在成本上很有競爭力,「客人對價錢相當滿意,」蔡篤恭說。
至於良率對獲利的影響,蔡篤恭表示,那跟客戶的合約有關,因為目前封裝產能極缺,客戶對產能恐怕比對良率更加重視。
現在到明年底之前,力成將是市場上唯一能提供AI晶片面板級封裝的公司。蔡篤恭打造「獨立面板級封裝廠」的這場豪賭,能否讓力成在明年底開始的競賽中殺出重圍,接下來幾個月將是關鍵。
(責任編輯:黃韵庭)
天下總主筆陳良榕專欄。半導體狂熱、科技巨頭謀略的最犀利解讀
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