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机械聚落结盟打造护国群山
支援晶圆制造2.0自动化演进

【作者: 陳念舜】2024年09月27日 星期五

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受惠於当今人工智慧(AI)驱动全球半导体产业显着增长,从材料到技术的突破,更仰赖群策群力,半导体技术也需要整合更多不同资源,涵括先进与成熟、前後段制程设备,才能真正强化供应链韧性与创新实力。


依SEMI最新预测,2024年全球半导体制造设备销售成长力道将延续至2025年,销售额年增3.4%至1,090亿美元以上,超越2022年的1,074亿美元而创下历史新高纪录。且预估2025年将在先进制程晶片前後段封测制程需求共同带动下成长16%,销售总额可??来到约1,280亿美元,再创历史新高。


SEMI台湾区??总裁苏贞萍表示,现今无论晶片是否属於先进制程,都要随着价格、成本递增,开始导入使用矽光子、FOPLP、CoWoS等先进封装技术,机械业可从中扮演多元角色,在台积电、日月光带领下跟上欧美大厂脚步;进而扩大投资研发领域,打造更多台湾半导体在地的ECO system夥伴。


有别於半导体前段制程几??由全球5大半导体设备业者所掌控,台湾精密机械业者在後段封装与测试设备上,已初步具备供应能力,涵括生产、检测两大类的设备及零组件,更是业者千载难逢的挑战与机会,偕法人积极叁与半导体产业的先进封装技术与设备市场。


其中半导体生产用设备及零组件约占7成左右,又受惠政府推动各项企业创新研发计画,加上鼓励国内外半导体厂商在台投资,并媒合彼此合作,促进设备制造在地化及国产化,??注半导体生产用设备及零组件产值自2012年以来以2位数的增幅高速成长。



图一 : 受惠政府推动各项企业创新研发计画,加上鼓励国内外半导体厂商在台投资,并媒合彼此合作,促进设备制造在地化及国产化,??注半导体生产用设备及零组件产值高速成长。(摄影:陈念舜)
图一 : 受惠政府推动各项企业创新研发计画,加上鼓励国内外半导体厂商在台投资,并媒合彼此合作,促进设备制造在地化及国产化,??注半导体生产用设备及零组件产值高速成长。(摄影:陈念舜)

地缘政治冲突加剧 半导体偕在地供应链布局

加上因应地缘政治冲突加剧,吸引台积电到当地设厂作为重要的经济战略。为了强化台湾半导体供应链的自主韧性,机械设备业者也期??能在半导体厂商的牵成下,有机会成为重要的半导体设备供应链後盾,藉此开启了半导体产业对台湾精密机械潜在的合作机会。未来也有赖於半导体、精密机械两方产业继续深入合作,投注心力在化合物半导体、先进封装测试等次世代关键技术和机械设备发展,进而打造真正的护国神山群。


回顾自2023年下半年迄今2年来,驱动半导体设备大幅成长的主力,虽然AI用资料中心使用的最先进半导体投资已经全面启动,仍无法弥补下滑部分。反而是中国大陆对於成熟制程设备的大举投资,以及为了防止美方出囗管制而加码采购。


依SEMI统计大陆在2024年上半年采购晶片制造设备方面支出高达247.3亿美元,比起美、韩、台湾和日本等传统晶圆厂投资市场同期花费的总和236.8亿美元还多,全年对大陆市场的设备出货额预估将超过350亿美元,可能很快就会面临成熟晶片产能过剩的问题。


SEMI资深总监曾瑞榆进一步指出,目前光是全球前4大半导体设备厂在大陆营收占比已从20%连6季成长至40%~50%(2023年Q1~2024年Q2),不仅增加了市场可能过度集中的风险,也未必能永续发展;在地缘政治造成的出囗管制下更是难测,预估到了2025年大陆投资手笔将相对放缓以消化产能。


其中後段封测制程设备投资於今年始见复苏,预估将大幅成长10%。但到了2025年则预估会由先进逻辑IC、HBM记忆体等制程接棒,包含前後段制程设备成长将达到15%~16%,回到2022年水准。台湾在28nm以下投资占比45%、10nm以下占比70%领先全球,却也担心会被视为过度集中;直到2027年真正大幅成长区域,还是包含欧洲、日本、东南亚及印度,甚至是在晶片补助政策激励下的美国。


曾瑞榆认为,受惠於AI带动PC、Smart Phone等边缘(Edge)装置、云端应用复合成长率达47%,将推进半导体产业2030年成长达到千亿元美金。「待今年下半年景气缓慢复苏、明年高度成长,半导体产业成长会更全球化。」预估成熟制程在大陆积极投入後将供过於求,未来势必要结合供应链转型升级。


切入成熟制程後段自动化 台厂晶圆制造1.0不缺席

回顾过去台湾两兆双星产业时代,半导体厂每站生产制程中的物料搬运开始朝智慧化运输发展,台系设备大厂包括广运、盟立、均豪等,也从自主移动机器人(Autonomous Mobile Robo;AMR)开始,逐步朝向空中无人搬运车(Overhead Hoist Transfer;OHT)发展,进而成立G2C联盟,期盼先行导入封测厂替代进囗;另有家登、迅得组成在地供应链,跟进协助半导体产业全球布局。


晶圆传载解决方案大厂家登精密表示,今年该公司晶圆光罩载具稳定出货、晶圆载具提升市占,将随着成熟与先进制程同步爆发成长动能,预期全年营运将季季走高,持续扩厂提升产能是今年营运发展重点;配合明年CoWoS发展、3D封测(Panel FOUP)出货稳定提升下,集团营收将挑战百亿元。


在先进封装及下游产业自动化程度提升趋势下,OHT开始从过去半导体晶圆制造大厂扩及封测与下游领域。迅得也推出自主开发的OHT新系统产品技术,有助於提供半导体封测厂及下游IC载板厂,更完整的自动化物料搬运系统(AMHS)解决方案,成功降低客户投资成本,後续将朝向产业无人化、智慧工厂愿景努力。



图二 : 在先进封装及下游产业自动化程度提升趋势下,OHT开始从过去半导体晶圆制造大厂扩及封测与下游领域。(摄影:陈念舜)
图二 : 在先进封装及下游产业自动化程度提升趋势下,OHT开始从过去半导体晶圆制造大厂扩及封测与下游领域。(摄影:陈念舜)

先进封测制程来居上 跟进晶圆制造2.0商机

此外,因应目前为弥补AI晶片产能不足而导入CoWoS、FOPLP等先进封测制程,则不仅提高了晶片运算能力,还降低功耗,支援AI系统提升性能。其中关键的玻璃基板制程,包含TGV、湿蚀刻、AOI光学检测、镀膜及电镀等。


至於异质整合高度客制化的先进封装做为beyond Moore's law的重要策略,有别於传统标准量产型的封装,重要性与成长性更胜过往,与先进制程节点的发展并驾齐驱。在外溢效果下,封测厂同步扩大投资,先进封装投资热度高,都是设备厂商成长的机会与动力。


从过往经验来看,当新的封装技术出现时,设备与封装测试厂会是受惠最大族群。待未来制程成熟而促使这些台湾设备大厂更为进化,皆大举进军先进封装领域,以提升毛利率。如志圣、均华、均豪等业者,2024~2025年便有??持续受惠CoWoS扩充产能的趋势,并逐渐在部分封装制程取代国外厂商。


另有别於3D垂直堆叠的CoWoS封装,主要运用在先进制程的AI伺服器、GPU/CPU运算晶片封装,FOPLP则主要应用於成熟制程为主的车用、物联网的电源管理IC等,讲求降低成本、期??利用面积更大。但目前迟未能放量,除了良率未臻理想,早在2015年问世以来,即因为翘曲问题而未普及;尚有510x515mm、600x600mm等尺寸规格标准未定的原因,连台积电也预计2027年才有??进入量产阶段。


盘点目前台湾FOPLP相关设备供应链,先进封装设备也各擅胜场,包括:湿制程领域有弘塑、溅镀/蚀刻设备厂友威科、雷射修补设备商东捷、载板乾制程设备厂群??、AOI检测大厂由田及牧德、RDL制程设备亚智科技、电浆清洗及雷射打印厂商??升及盛美半导体、自动化设备商万润、设备系统整合厂迅得、特殊合金载板鑫科材料等,皆可受惠此商机。



图三 : 每当新的封装技术出现时,设备与封装测试厂会是受惠最大族群,待制程成熟而促使这些台湾设备大厂更为进化,以提升毛利率。(摄影:陈念舜)
图三 : 每当新的封装技术出现时,设备与封装测试厂会是受惠最大族群,待制程成熟而促使这些台湾设备大厂更为进化,以提升毛利率。(摄影:陈念舜)

垂直领域结盟生态系 跨域抢占先进封测商机

其中??升除了自行研发半导体封测厂所需的玻璃雷射改质TGV技术,也随着异质整合技术发展,而延伸到前段制程。进而组建E-Core玻璃基板供应商大联盟(Ecosystem大联盟),与10馀家在地优质半导体设备、视觉影像与检测设备商、半导体材料以及关键零组件厂商合作。预期2026年玻璃基板将开始小量出货,未来将是供应链厂商重要营运动能。


并在今年SEMICON Taiwan展现联合发展玻璃基板中的核心技术Glass Core制程,共同完成515x510mm尺寸玻璃glass core样品,涵盖了从雷射改质、蚀刻通孔、种子层镀膜等制程。且提供针对ABF後玻璃雷射切割的雷射倒角(Laser Beveling)与雷射抛光(Laser Polishing)解决方案。


另有志圣、均豪及均华在2020年合组G2C联盟,发展一站式服务,携手抢攻先进封装商机,拓展半导体设备市场。除了晶圆大厂外,还扮演了半导体封装测试(OSAT)领域的长期合作夥伴,客户涵盖了全球前10大OSAT公司,证明了技术实力受肯定。於今年SEMICON Taiwan以「西部廊道钻石链(diamond chain of Taiwan's west golden corridor)」为核心,重点介绍其在先进封装领域中的重要角色,以及与国际晶圆大厂的深厚合作关系。


并深入探讨在Foundry 2.0放大了半导体的总体市场之後,双方进一步深化了在高速扩张的先进制程与量产支援方面的夥伴关系。G2C联盟成立目的就是整合,不再是以设备厂商提供者自居,而是解决方案提供者,针对客户面临的问题,予以客制化改善。


例如均豪过去以面板业为主要目标市场,近年积极扩大半导体领域发展,提供再生晶圆制程自动光学检测设备、基板研磨检测设备等,并运用过去46年累积的核心技术发展半导体相关制程设备已渐趋成熟且善用AI功能。新推出的近红外线断层扫描设备有助於封装厂提升良率,可??於年底能够通过客户认证,今年半导体相关营收比重将超过60%。


预期台积电连两年 CoWoS 产能翻倍,日月光投控也积极扩充先进封装产能,并双双发展面板级封装,看好3年之後2026年CoWoS 产能缓解後,将由FOPLP 接手成为扩产新契机,因此预估未来将出现台湾黄金10年,对G2C联盟也是很大的成长机会。


精密机械与工具机生力军报到 完善产业链上下游版图

今年SEMICON Taiwa除了有第三度叁展的台湾机械公会,更加入了工具机暨零组件公会生力军分别设立专区,以展现上下游业者链结半导体设备,强化在地供应链韧性的决心,进而带动产业外溢效应共存共荣,迈向国际场合竞争。无论是在强化半导体供应链自主化、或面对智慧净零转型的路上,精密机械都能扮演关键时刻的重要夥伴,应对不断变化的国际外部环境。



图四 : 今年SEMICON Taiwa除了有第三度叁展的台湾机械公会,更加入了工具机暨零组件公会生力军分别设立专区,以展现上下游业者链结半导体设备,强化在地供应链韧性的决心。(摄影:陈念舜)
图四 : 今年SEMICON Taiwa除了有第三度叁展的台湾机械公会,更加入了工具机暨零组件公会生力军分别设立专区,以展现上下游业者链结半导体设备,强化在地供应链韧性的决心。(摄影:陈念舜)

其中机械公会今年共有超过百家以上的会员叁展,包含大银、上银、迅得、台钻、全鑫、旭东、银泰、直得、盛技、高明铁、世纪、匠泽、源台、元大维、泰阳、创智、机元、颖汉、厌鸿、盟英、达明机器人等公司,正循序渐进地在产业科技应用与智慧发展中,发挥关键助力,。


自动化设备业者高明铁近年来积极进行转型也展现成效,近期推出高精密度耦合对位系统销售利基,在於高精度的机械设计及根据核心技术开发搭配的应用软体,主要竞争对手为日本及德国厂商。在光通讯及半导体产业对於CPO需求增加之下,高明铁近期产品系列更与全球国际AI伺服器领导厂商,以及台湾光纤被动元件与模组制造大厂洽谈合作案,2024年下半年营收表现将更优於上半年。


另由台湾工具机暨零组件公会主导下,透过永进、百德、福裕、铜翌、键和等6家工具机业,以及上银、普森等零组件厂商首度组成「TMBA SMART TEAM」,叁加SEMICON Taiwan并针对半导体设备业以「产业生态系」的概念,提出一系列在地化生产解决方案。


其中东台近年来积极布局半导体产业有成,今年除了以3D列印技术与半导体设备大厂荷兰ASML合作推出单轴晶圆减薄机,主攻第三代半导体碳化矽晶圆和其他硬脆材质的加工。同时与日本专业晶圆加工的Dry Chemical(DC)合作,共同为客户提供最新「晶圆平坦化解决方案」为半导体制造过程中的材料处理提供关键解决方案,推出全新单轴晶圆减薄机,减缩晶圆制程时间、使用化学机械平坦化(CMP)制程的成本,提高生产效率。


由於无论制造或封装,都会需要透过研磨来让晶圆厚度减薄,东台利用最强大的机械加工优势,因此投入边缘加工、镜面研削等实验性产线,已经通过验证,预计最快明年Q2走入客户端市场。至於跟研磨技术有关应用,则已接到半导体厂订单,未来会看客户的制程适合切入点,期??未来3~5年半导体产业占电子事业部营收50%。


百德自2019年并购Winbro集团,便开始提供半导体设备厂Winbro钻孔设备,顺势拿下美国半导体设备龙头订单,已获在马来西亚设厂的美国半导体设备龙头下单采购20台气体扩散板的钻孔设备,虽然每台价格约3,000万元去年已悉数交货,但效率看来快4~5倍、成功率90%以上,未来将至少花2成力气投入半导体。


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