The Industry Role of Backend Packaging Process

The Industry Role of Backend Packaging Process
Photo by Steve Johnson / Unsplash

後段封裝製程的產業角色

C.Y. LU|2025-07-10


1. 前言

在半導體產業中,後段封裝製程已從過去被視為被動的後製工序,逐步轉型為驅動系統性能、微縮化與異質整合的策略關鍵。隨著摩爾定律的效應逐漸趨緩,異質整合技術迅速興起,後段封裝在實現系統創新中的角色顯得比以往任何時候都更為重要。

本文將探討封裝製程於半導體價值鏈中的轉變地位,並剖析其對技術發展、製造體系與商業模式生態的戰略意涵。

[[Figure 1: Backend Packaging’s Position in Semiconductor Value Chain]]


2. 問題陳述

傳統封裝流程如晶圓凸塊、切割、貼合、打線與塑封等,長期以來被視為勞力密集、附加價值有限的標準流程。然而,隨著先進運算(AI、HPC)、邊緣裝置與多晶粒架構(如 2.5D/3D IC、Chiplet)普及,封裝需滿足更高的 I/O 密度、更佳的散熱效能與更短的訊號路徑,同時支援異質整合。

主要挑戰包括:

  • 整合來自不同節點與晶圓廠的晶粒
  • 微細互連與極薄晶片造成的良率損失
  • 高階封裝設備資本密集、投資門檻高
  • 傳統 OSAT 設計支援與模擬能力不足

這些缺口使得傳統封裝代工(OSAT)面臨被晶圓代工或系統廠自建先進封裝產線所取代的風險。


3. 現況評估

領先的封裝廠商(如 ASE、Amkor、JCET)正積極轉型,發展具附加價值的封裝解決方案,包括:

  • 晶圓級扇出封裝(FOWLP)
  • 使用 TSV 進行 2.5D/3D 整合
  • 系統級封裝模組(SiP)
  • 整合熱管理與 EMI 抑制方案

同時,晶圓代工大廠(如 TSMC 的 CoWoS、InFO)與 IDM(如 Intel 的 Foveros)也正將先進封裝納入其產品與服務鏈,形成明顯分化趨勢:

  • 高性能、高毛利封裝 → 被晶圓廠與 IDM 吸收
  • 高產能、中階封裝業務 → 留在 OSAT 領域

而車用電子、AR/VR、醫療 AIoT 等新興應用雖具潛力,但也要求封裝廠商進一步提升設計整合、基板創新與熱可靠性。


4. 解決方案建議

為避免被邊緣化並掌握下一代系統整合的價值,後段封裝廠應積極推動以下策略:

  • 建構異質整合平台:投資 FOCoS、Chiplet 整合與 Hybrid Bonding 等能力
  • 強化設計與模擬服務:建立協同設計平台,支援系統設計者與晶圓廠需求
  • 攜手材料與基板創新者:突破高密度 RDL、玻璃基板與熱介面材料的瓶頸
  • 與生態系緊密連結:在新竹、矽谷等 Fabless 聚落設立封裝設計據點,強化回應速度與設計互動
[[Figure 3: Backend Packaging Ecosystem Map]]

這張圖 [[Figure 3: Backend Packaging Ecosystem Map]] 描繪了後段封裝產業的生態系統關係圖,透過不同角色之間的互動與設計合作流程,說明了誰參與封裝設計、誰推動創新、誰提供材料與設備:


🔷 圖中主要角色與功能說明:

區塊

代表單位

功能與說明

Foundries/IDMs(晶圓代工與整合廠)

TSMC, Intel, Samsung

提供晶圓製造與先進封裝整合服務,可參與設計共構與平台主導。

Fabless Companies(無晶圓設計公司)

NVIDIA, Qualcomm, MediaTek

系統架構與晶片設計者,通常將封裝設計外包,需與代工與封裝廠密切合作。

OSATs(封裝與測試代工)

ASE, Amkor, JCET

提供量產與中高階封裝服務,逐步轉型提供設計協同與系統整合。

Substrate / Material Suppliers(基板/材料商)

各種先進材料與封裝載板供應商

提供 RDL、glass core、封裝用導熱介面等材料,參與創新合作。

Equipment Suppliers(設備供應商)

封裝用曝光機、Hybrid Bonder、雷射鑽孔等設備製造商

支援高密度封裝需求,與封裝廠共同開發新製程設備。

Co-Design Platforms / Design Service

系統設計平台與服務提供者

提供跨晶粒、跨封裝架構的模擬、驗證、設計共構平台。


🔁 各角色之間的互動關係:

  • Fabless ↔ Co-Design Platforms ↔ Foundries/IDMs
    → 跨平台協同設計晶片與封裝架構
  • Fabless ↔ OSATs
    → 指定封裝需求、製造轉交與設計整合(如 SoC + SiP)
  • OSATs ↔ 材料 / 設備供應商
    → 合作開發先進封裝製程、材料與設備創新(如 glass interposer, hybrid bonding)
  • Design Service 往上連接至 Foundry/IDM
    → 表示 OSAT 的升級策略之一:由被動代工者轉為設計服務提供者

📌 生態結構重點觀察:

  1. 設計協同為核心競爭力:誰能提供完整封裝設計支援,誰就更容易掌握價值主導權。
  2. 創新來源分散:材料與設備供應商角色日益重要,成為 OSAT 的技術升級動力。
  3. 封裝廠角色轉型中:從單純封裝供應商走向「系統整合」、「設計服務」與「協同開發者」。

5. 關鍵效益

效益類別

說明

系統性能提升

透過短互連達成更佳訊號完整性、更高頻寬與更低功耗

商業模式轉型

從勞力密集轉向設計與模擬驅動的價值鏈

ESG 永續合規

先進封裝有助於熱控優化與降低碳足跡

地區供應韌性

靠近客戶以提升設計協同並降低供應鏈風險


6. 結論

後段封裝已不再是「製程的最後一站」,而是系統創新的第一哩路。隨著技術與商業模式的加速融合,封裝單位若能順勢升級、主動參與設計與整合,未來將不只是「供應商」,更是半導體產業的創新驅動者與價值共創者。

這 [[Figure 4: Backend as Innovation Enabler Diagram]] 描繪了封裝代工業者(OSAT)從傳統角色進化為創新推動者(Innovation Enabler) 的四階段轉型路徑,是理解後段封裝策略升級的關鍵概念圖。


🔁 圖中四個階段說明:

階段

名稱

說明

1️⃣

Traditional OSAT(傳統封裝廠)

僅提供標準化的封裝與測試服務,強調低成本、大量生產。

2️⃣

High-Value Packaging Services(高附加價值封裝)

提供 FOWLP、SiP、2.5D/3D 等先進封裝技術,開始參與部分產品設計協作。

3️⃣

Design & Simulation Support(設計與模擬支援)

建立封裝設計平台、模擬工具與與 IC 設計端的協同流程,成為設計夥伴。

4️⃣

Innovation Enabler(創新推動者)

成為異質整合的系統架構共同設計者,與晶圓廠、IDM、Fabless 並肩開發新一代封裝架構與系統模組。


圖示意涵:

  • 每個階段的右向箭頭代表「能力升級與價值鏈上移」。
  • 最終目標是讓封裝廠成為 不僅是生產者,而是系統創新的共同設計者
  • 這條路徑也暗示了封裝廠在與晶圓代工(Foundry)、IDM 與 Fabless 競爭中的生存與轉型策略。

實際應用示例:

  • ASE 由傳統封測廠轉向發展 FOCoS 技術、與系統廠協同設計晶片模組
  • Amkor 與車用客戶合作開發耐高溫高可靠封裝設計
  • JCET 強化 SiP 設計中心,向 Fabless 提供整合設計模擬服務

Appendix: Key Terminology

簡寫 英文全名 中文說明
OSAT Outsourced Semiconductor Assembly and Test 封裝測試代工廠商
FOWLP Fan-Out Wafer-Level Packaging 晶圓級扇出封裝
TSV Through-Silicon Via 穿矽通孔,用於 3D 封裝中的垂直互連
RDL Redistribution Layer 重分佈層,用於重繪 I/O 線路
CoWoS Chip-on-Wafer-on-Substrate 台積電的 2.5D 封裝解決方案
SiP System-in-Package 系統級封裝,將多顆晶片整合為一模組
FOCoS Fan-Out Chip-on-Substrate ASE 發展的先進扇出型封裝技術