曾 暉
封裝(Package),是把集成電路裝配為芯片最終產(chǎn)品的過程。簡(jiǎn)單地說,它是把芯片代工廠(Foundry)生產(chǎn)出來的集成電路裸片(Die)放在一塊起到承載作用的基板上,把管腳引出來,然后固定包裝成為一個(gè)整體。在臺(tái)灣地區(qū),一般被稱為“構(gòu)裝”。作為動(dòng)詞,“封裝”強(qiáng)調(diào)的是安放、固定、密封、引線的過程和動(dòng)作;作為名詞,“封裝”主要關(guān)注封裝的形式、類別,基底和外殼、引線的材料,強(qiáng)調(diào)其保護(hù)芯片、增強(qiáng)電熱性能、方便整機(jī)裝配的重要作用。
封裝材料市場(chǎng)的發(fā)展,與電子終端產(chǎn)品市場(chǎng)、半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)一脈相承,與下游封裝需求與廣泛采用的封裝制程的變化也息息相關(guān)。
2016年上半年,據(jù)工研院報(bào)告,由于全球主要電子終端產(chǎn)品需求仍顯疲弱,致使半導(dǎo)體封裝產(chǎn)品如:IC、離散元件,光學(xué)元件以及感測(cè)元件等僅勉強(qiáng)維持與前年的市場(chǎng)相近的規(guī)模。2016下半年全球經(jīng)濟(jì)雖然向好,但穿戴式產(chǎn)品或虛擬實(shí)境無線等產(chǎn)品的上市所帶來的客戶體驗(yàn)需求對(duì)市場(chǎng)的帶動(dòng)作用仍不夠強(qiáng)勁,因此2016年全球半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模僅為394.3億美元 (見圖1),較2015年增長(zhǎng)0.72%。全球封裝材料市場(chǎng)規(guī)模也僅微幅增長(zhǎng)了1.27%,達(dá)到174.8億美元。除了受到下游封裝需求趨緩?fù)?,另外的因素也在于IC供應(yīng)商所采用封裝制程的改變。據(jù)分析,IC供應(yīng)商對(duì)于模封材料(Encapsulation Resins)與粘晶材料(Die Attach materials)的需求雖增加,但相對(duì)于傳統(tǒng)封裝所使用的連接線(Bonding Wire)的需求卻下跌了,為了降低成本,增加使用銅導(dǎo)線,造成金線使用量也持續(xù)下降。這些材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)需求的一消一長(zhǎng),致使封裝材料市場(chǎng)僅僅微幅增長(zhǎng)。
圖1 2015~2019年全球封裝材料產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模趨勢(shì)分析
2017年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)景氣持續(xù)回溫,加上全球終端消費(fèi)性電子產(chǎn)品如智能手機(jī)及PC銷售回溫緩步帶動(dòng)下,高階封裝制程的比重亦小幅提升。據(jù)工研院推估,模封材料被大量使用,亦成為市場(chǎng)成長(zhǎng)的動(dòng)力來源,在封裝制程多方角力的氛圍下,2017年全球封裝材料市場(chǎng)可能稍微增加0.11%,并且至少維持在175.0億美元的規(guī)模。
從全球封裝材料產(chǎn)品類別進(jìn)行對(duì)比分析而言(見圖2),封裝材料仍以IC載板占有率最高,2016年為44.86%。智能手機(jī)以及平板電腦等從原來所用的晶片封裝朝向覆晶封裝制程發(fā)展,使得微處理器用的載板需求量仍持續(xù),預(yù)期覆晶載板的需求與占有比重將大幅增加,帶動(dòng)IC載板市場(chǎng)的發(fā)展,但是新封裝制程的改變致使IC載板的占有率于2017年稍受影響而降到43.8%左右。
圖2 2016~2017年全球封裝材料產(chǎn)品別對(duì)比分析
封裝所使用的第二大材料為導(dǎo)線架,2016年約占17.38%的比重,智能手持裝置面板、LCD顯示器以及LED TV面板等的需求促使LED與高功率IC封裝用的導(dǎo)線架需求未減,然而在高階封裝(QFN)的比重提升下,導(dǎo)線架市場(chǎng)成長(zhǎng)將受到影響,2017需求量有小幅上揚(yáng),但比重大約維持在17.6%。
封裝材料第三大則為連接線,2016年占有率達(dá)16.3%。連接線材向來是以金線為主要線材,在金價(jià)十年來不斷攀升所帶來的成本壓力下,早已促使下游封裝廠商這幾年加速銅線與銀線制程的導(dǎo)入。2016年金價(jià)大約在1,150~1,365美元/盎司高價(jià)震蕩,即使需求在逐漸減少,仍使得連接線市場(chǎng)于2016年相對(duì)其他材料呈現(xiàn)負(fù)成長(zhǎng)(-4.1%),2017年在銅線與銀線制程的比重躍進(jìn)以及金價(jià)漲跌幅度的趨緩下,市場(chǎng)衰退1.3%,但有止跌回升之勢(shì)。
從主要生產(chǎn)國(guó)家及地區(qū)來看(見圖3),全球整體封裝材料主要生產(chǎn)國(guó)家及地區(qū)為日本、韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣與歐美,2016年占有率分別為45.1%、18.7%、15.9%與4.9%。其他國(guó)家及地區(qū)約占13.9%,其中又以東南亞國(guó)家成長(zhǎng)最快,這主要由于日商、尤其在日本東北大地震后,在海外增設(shè)據(jù)點(diǎn)所致。中國(guó)大陸作為全球半導(dǎo)體封裝重鎮(zhèn),近年來各大材料供應(yīng)商也加強(qiáng)了在中國(guó)大陸市場(chǎng)的布局,另外再加上中國(guó)大陸本土廠商的崛起,促使中國(guó)大陸在封裝材料的生產(chǎn)呈現(xiàn)逐年的成長(zhǎng),但要做到半導(dǎo)體級(jí)的封裝還有待時(shí)日。
日本長(zhǎng)久以來一直是最大的封裝材料供應(yīng)國(guó)家,在技術(shù)與產(chǎn)品品質(zhì)處于產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位。近年來,日本逐漸將低獲利的低階封裝材料生產(chǎn)大量轉(zhuǎn)移至其他國(guó)家進(jìn)行生產(chǎn),以取得生產(chǎn)成本優(yōu)勢(shì)、提升生產(chǎn)效率亦或就近供應(yīng)給下游客戶,國(guó)內(nèi)保留生產(chǎn)高階封裝材料為主。
韓國(guó)為第二大封裝材料生產(chǎn)國(guó),生產(chǎn)產(chǎn)品以IC載板、連接線為主,近幾年模封材料與錫球也漸漸嶄露頭角,其各項(xiàng)材料均先以供應(yīng)韓國(guó)本土市場(chǎng)為主。IC載板廠商有SEMCO、LG Innotek與Simm Tech,連接線廠商有 MK Electron以及喜星金屬(Heesung Metal),值得觀察的模封材料供應(yīng)商包括Samsung SDI與LG Chem,以及供應(yīng)錫球的MK Electron與Duksan Hi Metal以及Phoenix Materials。
臺(tái)灣為第三大封裝材料生產(chǎn)地區(qū),僅以生產(chǎn)IC載板為主,IC載板生產(chǎn)規(guī)模僅小幅落后給日本,主要廠商有南亞電、欣興、景碩,新增的產(chǎn)品中值得觀察的還有模封材料,主要供應(yīng)商有長(zhǎng)春。
圖3 2016~2017年全球封裝材料主要生產(chǎn)國(guó)家及地區(qū)對(duì)比分析
臺(tái)灣為全球IC封裝主要地區(qū)之一,2015年對(duì)于1C封裝材料的需求以地區(qū)而言排名全球第二,然而本土IC封裝材料供應(yīng)廠商的家數(shù)并不多,產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力相對(duì)薄弱。整體而言,島內(nèi)只有IC載板廠商較具規(guī)模,其次是導(dǎo)線架,金屬連接線與錫球。就錫球供應(yīng)而言,昇貿(mào)最早是以代理商進(jìn)入本土市場(chǎng),目前為臺(tái)灣知名錫球供應(yīng)商之一,但漸漸也已有本土廠商開始供貨,例如昇貿(mào)本身、大瑞、恒碩、豪岑等;模封材料則以品級(jí)穩(wěn)定的長(zhǎng)春人造為代表,其達(dá)到可為日本知名廠商代工的水平。導(dǎo)電接著劑近年來也開始有小量供貨。
臺(tái)灣IC載板方向較有競(jìng)爭(zhēng)性的廠家有南亞電路板、欣興、景碩三家為主要供應(yīng)商,日月光因主力在封裝制程,所生產(chǎn)的IC載板較偏向自給自足。載板上游的主要原料BT或ABF兩種樹脂,來自不同大廠的專利以及早期被Design in之后對(duì)于后進(jìn)的材料供應(yīng)商,幾乎沒有機(jī)會(huì)可取代,主要供應(yīng)商有臺(tái)光電、南亞塑膠、聯(lián)茂及臺(tái)燿等。
其次是導(dǎo)線架,早期臺(tái)灣導(dǎo)線架以供應(yīng)電晶體、電源IC或二極管簡(jiǎn)易接腳的產(chǎn)品為主,隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)的精進(jìn)與制程的穩(wěn)定逐漸可以供應(yīng)給IC封裝所需之等級(jí)的產(chǎn)品,目前大多屬于中高腳數(shù)(多為116支腳數(shù)及以下為主,以上較少,多以日商供應(yīng)為主)。本土廠商有:順德、復(fù)盛工業(yè)精密、健策、一詮、利帆及金利科技等。其中,順德工業(yè)以生產(chǎn)分立器件 (Discrete)為主;一詮是臺(tái)灣最大的LED導(dǎo)線架供應(yīng)商,供應(yīng)給LED用導(dǎo)線架其次還有巨貿(mào)、復(fù)盛、健策、金利及順德;在IC封裝用導(dǎo)線架以復(fù)盛為主要供應(yīng)商,其次有利帆科技;若是從就地供貨的角度來看還有位于高雄的日商住友金屬礦山(現(xiàn)并給長(zhǎng)華電材)、臺(tái)灣三井等。
連接線方面,早先進(jìn)入市場(chǎng)的是長(zhǎng)華電材代理住友金屬礦山的金線產(chǎn)品,以滿足島內(nèi)各封裝廠需求。致茂電子即日茂新材料(日茂新材料由原致茂電子之特殊材料事業(yè)部分割出來而成立,其合作伙伴日鐵金屬株式會(huì)社(NMC)為新日鐵(株)之子公司),以代理日鐵微所供應(yīng)之金線、銅線以及無鉛錫球?yàn)橹?,也有線材后段制造。大瑞科技以及樂金為線材新進(jìn)廠商,是臺(tái)灣地區(qū)自制的銀線材料產(chǎn)品,預(yù)期供貨會(huì)逐年增加。
錫球的本土供應(yīng)商有昇貿(mào)、大瑞科技、恒碩、日商千住金屬、日茂新材料以及豪岑、業(yè)強(qiáng)等。其中,恒碩除了生產(chǎn)錫球也取得日本千住金屬公司(SENJU)錫銀銅合金專利授權(quán)許可。
模封材料供應(yīng)商則有日立化成、長(zhǎng)春石油化學(xué)、長(zhǎng)興材料。導(dǎo)電膠材供應(yīng)商主要有代理商崇越。
注:()廠商代表外商駐臺(tái)設(shè)廠或代理商資料來源:工研院IEK
臺(tái)灣地區(qū)封裝材料廠商家數(shù)含代理商以及日商在臺(tái)設(shè)分公司與子公司為數(shù)大約35家。本土主要供應(yīng)商主要集中在IC載板與導(dǎo)線架與其相關(guān)材料,其余偏重在代理商與其合作伙伴包括日、韓或美、德商。
由于屬于上游材料或原材料產(chǎn)業(yè),除少數(shù)幾家公營(yíng)供應(yīng)商在臺(tái)設(shè)廠具有規(guī)模外,其余皆屬代理商從業(yè)人員,估計(jì)產(chǎn)業(yè)就業(yè)人口大約75,000人。也由于產(chǎn)業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)特性與代理商主要任務(wù)在銷售行為,因此該產(chǎn)業(yè)研發(fā)占營(yíng)業(yè)額比重平均大約為3%。一般而言,材料供應(yīng)商毛利率大約30%。
下游的客戶僅單純?yōu)榘雽?dǎo)體的封裝廠也就是IC封裝廠,大約七家,不含LED封裝廠,封裝總體生產(chǎn)規(guī)模居全球前三。由于封裝技術(shù)層次越來越精密,加上我國(guó)大陸封裝產(chǎn)業(yè)逐漸興起,促使封裝材料產(chǎn)業(yè)除IC載板與導(dǎo)線架供應(yīng)商有海外設(shè)廠的需求外,其余皆屬外商來臺(tái)投資以加工或代理銷售方式供應(yīng)本島內(nèi)需市場(chǎng)。IC載板供應(yīng)商南亞、欣興、景碩及日月光都已在大陸設(shè)廠。導(dǎo)線架供應(yīng)商順德、一詮、復(fù)盛等也隨著市場(chǎng)需求紛紛以直接或間接方式分別在昆山、東莞等地設(shè)立分廠??傮w而言,80%以上皆已在大陸投資。
產(chǎn)業(yè)集中度以IC載板而言,臺(tái)灣地區(qū)廠商加總供應(yīng)規(guī)模于2015年占全球市場(chǎng)產(chǎn)值34%,對(duì)島內(nèi)市場(chǎng)而言,下游封裝業(yè)90%以上皆使用本土產(chǎn)品。
就原物料而言,IC載板上游原料的BT以及ABF兩種樹脂絕大部分仰賴進(jìn)口,島內(nèi)雖有能力供應(yīng)但僅為實(shí)驗(yàn)試產(chǎn)規(guī)模。日本地震之后原物料中BT樹脂受到?jīng)_擊供應(yīng)一度中斷,島內(nèi)本土類BT產(chǎn)品雖曾因此通過認(rèn)證,但是很可惜尚未正式被量產(chǎn)采用。
就導(dǎo)線架而言,上游原物料銅合金或銅型材絕大多數(shù)仍仰賴進(jìn)口。
2016年,消費(fèi)者對(duì)于平板電腦、智能手機(jī)產(chǎn)品等需求已不復(fù)以往,成長(zhǎng)緩慢,對(duì)于超薄筆記本電腦與其他消費(fèi)性電子終端產(chǎn)品的市場(chǎng)需求更是衰退,因此全球市場(chǎng)對(duì)于通訊晶片需求大致持平,僅在高階封裝制程(如FC)的比重漸漸提升,對(duì)于連接線而言有銅線取代金線需求,同時(shí)對(duì)于銀線取代金線或銅線的認(rèn)證除已通過外,并已導(dǎo)入量產(chǎn)。導(dǎo)線架的統(tǒng)計(jì)與下游LED封裝需求切割,僅計(jì)算IC封裝,雖然岀貨量維持穩(wěn)定成長(zhǎng),但是單價(jià)下跌,IC載板的產(chǎn)值小幅衰退。上述產(chǎn)業(yè)狀況使臺(tái)灣地區(qū)封裝材料于2016年衰退了7.5%,產(chǎn)值跌至新臺(tái)幣924.6億元(見圖5)。
圖5 2015~2019年臺(tái)灣地區(qū)封裝材料產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模趨勢(shì)分析
手持式裝置的MPU晶片、手機(jī)晶片等產(chǎn)品在功能需求下加速朝向16納米以下高階制程轉(zhuǎn)進(jìn),促使產(chǎn)業(yè)對(duì)于覆晶封裝(FC)制程的需求大幅上升,亦會(huì)帶動(dòng)臺(tái)灣IC載板產(chǎn)值的消長(zhǎng)。而在導(dǎo)線架的部分臺(tái)灣廠商則開始進(jìn)行產(chǎn)品線調(diào)整,將毛利較低的低階產(chǎn)品移轉(zhuǎn)至大陸生產(chǎn),本土轉(zhuǎn)以高階導(dǎo)線架為主,以IC用導(dǎo)線架較具挑戰(zhàn)者為高腳數(shù)規(guī)格產(chǎn)品,而其產(chǎn)業(yè)技術(shù)相較于祖國(guó)大陸,將是臺(tái)灣地區(qū)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。整體而言,基于2017年在全球半導(dǎo)體景氣逐漸復(fù)蘇,并寄希望于下游智能手機(jī)以及新興終端產(chǎn)品的需求成長(zhǎng)逐漸回溫,工研院估計(jì)臺(tái)灣地區(qū)封裝材料產(chǎn)值有5.0%的成長(zhǎng),產(chǎn)值達(dá)到新臺(tái)幣970.8億元。
臺(tái)灣地區(qū)封裝材料生產(chǎn)以IC載板為主,從工研院對(duì)全臺(tái)各供應(yīng)商調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析,雖然在全球封裝材料市場(chǎng)成長(zhǎng)僅1.3%,許多材料需求的成長(zhǎng)持平,但在本土封裝材料的供應(yīng)從種類與數(shù)量的比重來看仍然有些微的上升,2016年IC載板占總體封裝材料比重約79.1%,比前一年稍微提升0.6%,主要供應(yīng)商有南亞電路板、欣興電子、景碩科技、日月光、臻鼎等。然而2016~2017年先進(jìn)半導(dǎo)體封裝制程的改變,對(duì)于舊有的IC載板需求會(huì)稍有影響,2017年IC載板產(chǎn)值下跌4%~5%,載板在封裝材料總體占有率將小幅下降約至78.2%(見圖6)。
資料來源:工研部IEK
導(dǎo)線架為我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)產(chǎn)值第二大之封裝材料,比重占全體封裝材料統(tǒng)計(jì)約6.3%,與前一年比重持平,主要因?yàn)閷?dǎo)線架單價(jià)下跌,出貨量雖小幅增加,卻使得整體統(tǒng)計(jì)值變化極微。島內(nèi)主要廠商有順德工業(yè)、復(fù)盛精密長(zhǎng)華電材與一詮科技。雖然在焊球陣列封裝(BGA)與覆晶封裝(FC)的快速成長(zhǎng),以及晶圓片級(jí)芯片規(guī)模封裝(WLCSP)開始導(dǎo)入產(chǎn)業(yè)大量使用,均影響到導(dǎo)線架市場(chǎng)的發(fā)展,但是芯片級(jí)封裝 (CSP)對(duì)方形扁平無引腳封裝(QFN)的需求仍旺,成熟導(dǎo)線架產(chǎn)品的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)仍激烈,削減了市場(chǎng)成長(zhǎng)力道。臺(tái)灣本土廠商面對(duì)這樣的產(chǎn)業(yè)環(huán)境,為了保證獲利,開始進(jìn)行產(chǎn)品線的轉(zhuǎn)換,將競(jìng)爭(zhēng)激烈、價(jià)格較低的低階導(dǎo)線架產(chǎn)品大量移轉(zhuǎn)至大陸生產(chǎn),島內(nèi)則主要發(fā)展高階導(dǎo)線架產(chǎn)能。IC用導(dǎo)線架的領(lǐng)導(dǎo)廠商復(fù)盛為首,順德等主力著重在電源IC用以及功率元件用導(dǎo)線架產(chǎn)品,區(qū)隔并不大,主要競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)來自于價(jià)格合理與交期迅速,許多供應(yīng)商也慢慢將產(chǎn)線與產(chǎn)能移向大陸,以便尋求較低的成本以及接近下游市場(chǎng)。前幾年因?yàn)樘﹪?guó)水患,致使當(dāng)?shù)貙?dǎo)線架供應(yīng)商無法正常運(yùn)作,下游訂單因而轉(zhuǎn)至臺(tái)灣供應(yīng)商,經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間認(rèn)證終于顯現(xiàn)效益,2016年大部份廠商訂單穩(wěn)定,長(zhǎng)華電材甚至成功的并購(gòu)了日廠SH Material。
封裝其它材料的部分包括:線材,目前已有銀線與凸塊的供應(yīng);固態(tài)模封膠材以獲得日本知名廠商的OEM以及自有品牌的認(rèn)證銷售;以及用于二次封裝之錫球等材料用品等,近年來由于臺(tái)灣地區(qū)材料廠商生產(chǎn)與制程技術(shù)逐漸穩(wěn)定,在下游封裝成長(zhǎng)的需求帶動(dòng)下,錫球、焊線以及模封膠材或模封材料,已逐漸將產(chǎn)品比重維持到5.0%左右。
以下擬以工研院提供的島內(nèi)三家主要封裝材料產(chǎn)業(yè)主要廠商(欣興、長(zhǎng)華電材、南亞)的資料為例,試析其近年發(fā)展動(dòng)向與策略。
(1)欣興:終端產(chǎn)品的輕薄短小與多功能、省電、廉價(jià)、快速、美觀的趨勢(shì),對(duì)封裝技術(shù)提出了高頻高效能低功率等要求,這促使晶片I/O設(shè)計(jì)朝向高密度、細(xì)間距、高散熱以及優(yōu)越的電氣特性發(fā)展。欣興2015年資本金額為新臺(tái)幣106.66億元,其中,約60%用于IC載板產(chǎn)能,其中50%繼續(xù)投資倒裝芯片球柵格陣列(FCBGA)載板新廠,50%則擴(kuò)充晶片尺寸覆晶封裝 (FC-CSP)載板產(chǎn)能。FCBGA新廠方面,良率穩(wěn)健提升,生產(chǎn)效率改善,有助于減輕稼動(dòng)率不足的損失。FC-CSP產(chǎn)地則皆設(shè)在山鶯廠與新豐廠。
(2)長(zhǎng)華電材:長(zhǎng)華電材2016年的成長(zhǎng)動(dòng)能來自于長(zhǎng)華科技與易華電子此兩個(gè)轉(zhuǎn)投資新公司的成長(zhǎng)。2015年,該公司調(diào)整轉(zhuǎn)投資架構(gòu),聚焦IC封裝材料,尤其借重子公司易華電及長(zhǎng)華的制造技術(shù)和產(chǎn)能,跨足新一代基板材料,并運(yùn)用集團(tuán)兩岸營(yíng)銷布局,站穩(wěn)半導(dǎo)體封裝材料市場(chǎng)。2016年底,長(zhǎng)華電材及長(zhǎng)華科以日幣150億元(折合新臺(tái)幣約45億元)購(gòu)買SHM所持有之SHAP全部股權(quán),并間接取得其子公司(即馬來西亞住礦電子有限公司、蘇州住礦電子有限公司、成都住礦電子有限公司、成都住礦精密製造有限公司及臺(tái)灣住礦科技股份有限公司)股權(quán)。
(3)南亞:南亞集團(tuán)所生產(chǎn)的載板主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手包括日本的 Ibiden、Shinko、韓國(guó)SEMCO、欣興、景碩及日月光等。伴隨物聯(lián)網(wǎng)興起,聯(lián)網(wǎng)晶片需求大幅增加,有利于IC載板銷售,且因技術(shù)門檻較高,雖陸續(xù)有競(jìng)爭(zhēng)者進(jìn)入IC載板制造領(lǐng)域,但能提供個(gè)人電腦、行動(dòng)裝置、網(wǎng)通設(shè)備及高階數(shù)位家庭產(chǎn)品晶片等IC載板之廠商數(shù)量仍少,且高階IC載板供過于求程度較輕,故其售價(jià)比一般電路板穩(wěn)定。