SiP模組設(shè)計漸受重視，在全球IDM大廠釋出代工訂單下，臺灣SiP供應(yīng)鏈因此受惠；又伴隨著應(yīng)用市場追求更高彈性、多元功能需求，模組設(shè)計能力成為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，不僅硬體供應(yīng)須完備，軟體能力也不可或缺。
2010年8月，臺灣封測雙雄之一的日月光，完成收購環(huán)隆電氣股分，堪稱臺灣近3年來最高金額的收購案，環(huán)隆電氣擁有系統(tǒng)封裝(SiP)模組設(shè)計、封裝及相關(guān)射頻的測試能力。為什么日月光如此中意環(huán)隆電氣的射頻模組技術(shù)？其實(shí)，SiP技術(shù)抬頭，封裝技術(shù)不再是SiP供應(yīng)鏈中舉足輕重的角色，模組設(shè)計能力反而出線。

SiP邁向?qū)I(yè)分工臺灣供應(yīng)鏈?zhǔn)懿毮?

SiP須由完整的供應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)，從上游晶片設(shè)計、模組設(shè)計，到后段封裝及測試，每一個環(huán)節(jié)的角色必須互相緊密配合，在維持內(nèi)部元件介面互通的原則下，增加SiP功能的豐富度。因此，提供SiP服務(wù)最大的挑戰(zhàn)是SiP各種元件資訊必須順暢地在供應(yīng)鏈中流通。不過，由于臺灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分工精密，不如許多國際整合元件制造商(IDM)具備化零為整的優(yōu)勢，缺少SiP元件資訊在內(nèi)部快速流通，以及加速上市時程的優(yōu)勢。

然而情勢急轉(zhuǎn)直下，資策會產(chǎn)業(yè)情報研究所(MIC)預(yù)估，2011年全球IDM大廠被迫釋出大量訂單，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)走向?qū)I(yè)分工，除了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)龍頭英特爾(Intel)之外，IDM僅著手研發(fā)較高整合性的產(chǎn)品，因此投資先進(jìn)制程的力道趨緩，轉(zhuǎn)而擴(kuò)大委外代工規(guī)模，逐漸走向輕晶圓廠(Fab-lite)。

驅(qū)使全球IDM大廠走向輕晶圓最主要原因，是垂直整合的策略缺乏成本競爭力，雖然較分工細(xì)的供應(yīng)鏈具有加速上市時程的優(yōu)勢，但整體成本效率不彰，必須遷就大規(guī)模、高產(chǎn)量的產(chǎn)品?，F(xiàn)實(shí)面讓IDM大廠驚覺自家生產(chǎn)部門欠缺獲利價值；另一方面，設(shè)計研發(fā)部門仍保持較高的利潤，因此，IDM走向轉(zhuǎn)型一途，生產(chǎn)制造的比重僅維持在一定的程度，多數(shù)產(chǎn)品仍選擇委外代工，交由更專業(yè)的廠商負(fù)責(zé)，臺灣分工精密的SiP供應(yīng)鏈勢力因此抬頭。

日月光研發(fā)中心副總經(jīng)理余國寵表示，SiP技術(shù)重視供應(yīng)鏈整合，以往臺灣產(chǎn)品在這一項(xiàng)服務(wù)十分吃虧，但隨IDM式微，臺灣廠商在SiP的供應(yīng)鏈地位漸顯，日月光更擔(dān)任SiP供應(yīng)鏈中封裝測試的要角。

觀察近年來的趨勢，IBM、摩托羅拉(Motorola)受產(chǎn)業(yè)精密分工現(xiàn)象波及，據(jù)了解，IBM在2010年約60%的營收來自服務(wù)，明顯降低生產(chǎn)制造部門的比重，藉此減緩受景氣循環(huán)的沖擊；超微(AMD)的生產(chǎn)制造比例逐年下滑，除高階中央處理器(CPU)仍親自操刀，繪圖處理器(GPU)多已委外代工；德州儀器(TI)則在40奈米制程之前止步，大部分的封裝也交由專業(yè)代工廠。

這股效應(yīng)同樣蔓延歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，連日本也難逃一劫。由于日本產(chǎn)業(yè)風(fēng)格保守，步入輕晶圓廠的速度較慢，競爭力不彰，近年遭鄰近的韓國企業(yè)三星(Samsung)重挫，包括瑞薩電子(Renesas Electronics)、東芝(Toshiba)、索尼(Sony)、Panasonic。瑞薩電子SiP開發(fā)部經(jīng)理海野雅史(圖1)表示，顧及市場需求不穩(wěn)定的風(fēng)險，瑞薩電子選擇降低自家產(chǎn)能，并以大面積晶圓搭配微小化的晶片，以提高產(chǎn)能效率。一旦求過于供，隨即采取委外代工的方式，同時達(dá)到建構(gòu)晶圓網(wǎng)路的策略。

圖1 瑞薩電子SiP開發(fā)部經(jīng)理海野雅史表示，瑞薩電子SiP以微小化為技術(shù)特色，積極搶攻消費(fèi)性電子。
CSP突破封裝技術(shù) 模組設(shè)計角色吃重

受IDM大廠轉(zhuǎn)型趨勢的影響，臺灣SiP供應(yīng)鏈逐漸抬頭。值得注意的是，封測廠雖然也逐步擴(kuò)大產(chǎn)能，但并非因此成為SiP供應(yīng)鏈中的焦點(diǎn)，反而是SiP模組設(shè)計服務(wù)的提供者更加受到青睞，主要的原因是封裝技術(shù)也逐漸變革。

佐臻董事長梁文隆表示，晶圓級封裝(CSP)和封裝級封裝(POP)技術(shù)的發(fā)展，使封裝技術(shù)門檻降低，封測廠失去掌握SiP模組的技術(shù)主導(dǎo)權(quán)，未來決定封裝元件優(yōu)劣的指標(biāo)僅剩良率；倒是SiP可透過模組設(shè)計增加產(chǎn)品彈性，足以決定SiP的整體功能配置和應(yīng)用發(fā)展，在這個全球?qū)I(yè)化的趨勢中脫穎而出。

CSP是目前業(yè)界發(fā)展出尺寸最小的封裝技術(shù)，幾乎可達(dá)到已知良裸片(KGD)的大小，相較之下，舊有的多晶片封裝(MCP)、COB(Chip On Board)等技術(shù)，其封裝尺寸皆相形見絀。隨CSP技術(shù)逐漸成熟，可望成為SiP內(nèi)部元件的主流封裝技術(shù)，而這樣的封裝技術(shù)通常在晶圓廠階段就已經(jīng)完成，并不會經(jīng)手矽品、日月光等封測廠。因此，SiP封裝技術(shù)逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，CSP封裝結(jié)構(gòu)幾乎順從規(guī)范，大幅縮短從晶圓廠到系統(tǒng)廠之間所耗費(fèi)的時間，并可針對不同應(yīng)用拼湊出不同的模組設(shè)計。若依此架構(gòu)發(fā)展SiP供應(yīng)鏈，處理器和記憶體之間的高速整合，以及射頻元件的設(shè)計成為較關(guān)鍵的議題，促使SiP模組設(shè)計地位漸顯。

梁文隆指出，臺灣產(chǎn)業(yè)分工精密，系統(tǒng)、封裝商鮮有交集，但SiP價值在于為整個產(chǎn)業(yè)鏈尋找共同目標(biāo)，且產(chǎn)品必須被市場大量應(yīng)用，模組設(shè)計商因此擔(dān)任SiP供應(yīng)鏈重要的中介者。佐臻逐步累積資產(chǎn)，從最初的元件供應(yīng)商，蛻變成射頻模組設(shè)計商，甚至后來內(nèi)部組成系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，補(bǔ)強(qiáng)自家更多SiP供應(yīng)鏈的周邊能力，唯一沒有投入的環(huán)節(jié)就是封裝。

這同時也解釋為什么日月光強(qiáng)調(diào)獲得SiP模組設(shè)計能力的重要性，日月光購并的環(huán)隆電氣擁有SiP射頻模組設(shè)計、模組封裝及相關(guān)射頻的測試能力，日月光可藉此強(qiáng)化模組設(shè)計能力，達(dá)到整合各式各樣無線通訊元件的產(chǎn)品，包括無線區(qū)域網(wǎng)路(Wi-Fi)、調(diào)頻(FM)、藍(lán)牙(Bluetooth)等。余國寵指出，SiP模組設(shè)計應(yīng)用將成為日月光未來最主要的開發(fā)市場。

加值效果大SiP模組廠扮要角

事實(shí)上，模組須具備的封裝技術(shù)和IC晶片所采用的封裝技術(shù)并不同，模組封裝十分著重表面黏著技術(shù)(SMT)并使用被動元件，因此僅需低階設(shè)備就可達(dá)成模組封裝。由此可知，SiP模組重視的并不是封裝技術(shù)，而是設(shè)計能力，進(jìn)而發(fā)揮相當(dāng)高的加值效果。

鉅景總經(jīng)理王慶善表示，SiP發(fā)展模式如同系統(tǒng)單晶片(SoC)，最初雖淪為代工，但到后來逐漸可提供解決方案、設(shè)計等，SiP將會從原本純粹的技術(shù)演進(jìn)成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，但不局限于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中任何一個環(huán)節(jié)。由于SoC發(fā)展到最后，勢必面臨異質(zhì)整合瓶頸，更加襯托SiP具備高附價值的特色，可發(fā)揮更大的整合特性，足以超越摩爾定律(Moore's Law)。

鉅景于2010年終推出全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、Wi-Fi和藍(lán)牙的解決方案。王善慶強(qiáng)調(diào)，不同的無線射頻技術(shù)須確立正確的市場定位，如GPS功能可以提供在地化服務(wù)(表1)。 [!--empirenews.page--]


余國寵認(rèn)為，廠商若要承接SiP模組設(shè)計的業(yè)務(wù)，必須具備完整的模組設(shè)計能力，尤其是各種層面的技術(shù)，才能在競爭激烈的SiP供應(yīng)鏈中取得優(yōu)勢，以提供低成本的服務(wù)吸引客戶，并與對手差異化，發(fā)揚(yáng)SiP的精神。也就是說，SiP模組廠商必須達(dá)成客戶具有成本效益的解決方案，并讓產(chǎn)品產(chǎn)生市場差異、提高現(xiàn)有產(chǎn)品制程良率、營運(yùn)商的效率、改進(jìn)設(shè)計規(guī)格，最重要地，產(chǎn)品能進(jìn)入量產(chǎn)階段并降低成本，同步掌握客戶未來產(chǎn)品的規(guī)畫。

余國寵表示，設(shè)計能力即SiP模組廠與晶片設(shè)計大廠溝通的語言，讓具備設(shè)計能力的兩造得以對話。一旦供應(yīng)鏈上下得以溝通，有助雙方取共識，并進(jìn)而促成交易。日月光透過先進(jìn)封裝技術(shù)、模組設(shè)計及原來具備的封裝規(guī)模，容易滿足客戶大產(chǎn)能的需求，可進(jìn)一步在后段封裝測試服務(wù)中扮演重要的角色。

先進(jìn)封裝加持SiP模組效能漲

日月光同時布局模組設(shè)計和先進(jìn)封裝技術(shù)，藉此達(dá)到相輔相成的效果。余國寵進(jìn)一步說明，所謂的先進(jìn)封裝技術(shù)指的是IC封裝及嵌入式(Embedded)技術(shù)，由于未來SiP模組技術(shù)具有很大的差異化，但進(jìn)入一般封裝服務(wù)的門檻相對降低，若能提供完整的解決方案，便可從設(shè)計的角度思考整體系統(tǒng)效能。

IC封裝技術(shù)屬于先進(jìn)封裝，最顯著的效果在于封裝尺寸微縮的程度、遮罩(Shielding)對于降低電磁干擾(EMI)的能力。由于目前主流的技術(shù)采用金屬引線(Metal Lead)，是透過焊接金屬加工所制造，誤差范圍及厚度皆大，作為電磁干擾的遮罩效果不佳。若采用密合式遮罩(Conformal Shielding)和封模(Moding)等IC封裝技術(shù)(圖2)，則可大幅提升效能，且維持小尺寸，尤其適合應(yīng)用在輕薄短小的行動裝置。此外，模組封裝也加入嵌入式技術(shù)，如整合被動元件(IPD)，由于很多被動元件占模組相當(dāng)大的面積，因此被動元件可采用內(nèi)埋技術(shù)，把元件植入基板內(nèi)部，以減少厚度。IC封裝技術(shù)最常應(yīng)用在無線通訊模組，如Wi-Fi、藍(lán)牙、GPS和調(diào)頻，因此適合手提式裝置應(yīng)用包括智慧型手機(jī)和平板裝置。

圖2 資料來源：矽品
先進(jìn)封模技術(shù)可以提升SiP模組微小化的效果。
和模組設(shè)計技術(shù)如同如積木般具有彈性，客戶可擁有高度客制化，以滿足不同的應(yīng)用需求。日月光布局許多先進(jìn)封裝技術(shù)，包括整合被動元件、嵌入式技術(shù)、三維(3D)IC、矽材基板(Silicon Interposer)，及無線射頻模組設(shè)計能力。余國寵認(rèn)為，當(dāng)與客戶進(jìn)行晶片封裝交流(CPI)的合作時，日月光將可利用不同層面的核心技術(shù)，發(fā)揮加速上市時程的優(yōu)勢，并滿足不同客戶的需求。若從應(yīng)用市場來看，先進(jìn)封裝

跳脫代工服務(wù)SiP模組爭取主導(dǎo)權(quán)

晶片設(shè)計業(yè)者每半年就推出新的晶片，導(dǎo)致模組廠必須配合更換SiP內(nèi)部的元件，加上晶片商的價格透明，迫使模組廠的價格容易被攤在陽光下。一旦市場定位錯誤，模組廠商的模組恐無法在競爭激烈的市場發(fā)揮效益，承受慘痛代價。

梁文隆感嘆地表示，臺灣SiP模組廠商都在替晶片設(shè)計商做代工，拚生產(chǎn)數(shù)量并刺激產(chǎn)能，大部分的SiP模組廠商幾乎都為單一廠商的元件系統(tǒng)作模組設(shè)計，如佐臻和德州儀器密切合作，射頻模組中的主要元件都由德州儀器提供。其實(shí)，與德州儀器的合作并非佐臻所能選擇，主要取決于德州儀器提供平臺、驅(qū)動器等協(xié)助的意愿。

晶片廠商雖是模組廠重要的合作夥伴，卻也成為無形的敵人，束縛模組廠商主導(dǎo)的能力。梁文隆指出，以前都是這些晶片廠主宰SiP供應(yīng)鏈，因?yàn)樗麄冋莆赵碓?，若要突破現(xiàn)狀，除了需要時間，必須以設(shè)計能力、經(jīng)驗(yàn)和市場規(guī)模說服更多晶片廠商。

佐臻下一步計劃整合不同廠商的晶片，并達(dá)成不同的元件間的互通性，發(fā)揮產(chǎn)品價值，進(jìn)而將SiP的商業(yè)模式發(fā)揚(yáng)光大。鉅景則已經(jīng)累積相當(dāng)廣泛的資源，包括記憶體和射頻元件，達(dá)成與不同晶片廠商合作，最主要的原因是經(jīng)驗(yàn)的累積。但現(xiàn)階段而言，多數(shù)SiP模組廠商仍選擇特定的晶片合作廠商，以Wi-Fi元件為例，供應(yīng)商包括德州儀器、邁威爾(Marvell)、創(chuàng)銳訊(Atheros)和博通(Broadcom)(圖3)。

圖3 海華推出WiGig的60GHz無線射頻模組，涵蓋雙模Wi-Fi晶片與60GHz架構(gòu)，可與Wi-Fi相容。

由于規(guī)模較大的手機(jī)系統(tǒng)廠傾向直接從晶片原廠取得元件，并不會透過模組廠商；因此SiP模組廠所提供的代工服務(wù)，必須拿到相對價格低的元件，進(jìn)而銷售給其他可獲得利潤的二線系統(tǒng)廠商。因此，SiP通訊模組技術(shù)廠商必須謹(jǐn)慎評估，衡量如何得到第二線、第三線廠商的支持，進(jìn)而擴(kuò)大自家市場規(guī)模。梁文隆強(qiáng)調(diào)，SiP并非一味追求微型化，最佳化才是SiP的目標(biāo)，決定整合什么元件到系統(tǒng)內(nèi)部，必須符合客戶需求和市場需求，實(shí)現(xiàn)加速上市時程的價值。

SiP設(shè)計最佳化必須考慮成本、功能及上市時間，以及允許系統(tǒng)廠商容易進(jìn)行設(shè)計變更。值得注意的是，產(chǎn)品歷經(jīng)設(shè)計變更時，核心部分不必太大調(diào)整，僅須維持良率并加速上市時間，即可發(fā)揮系統(tǒng)價值。若沒有在此架構(gòu)下，SiP就必須建置在印刷電路板上，導(dǎo)致額外增加一個載具。

添軟體研發(fā)能力SiP建構(gòu)完整行動系統(tǒng)

目前SiP重要的市場為嵌入式應(yīng)用，包括行動裝置、可攜式產(chǎn)品，最能夠反映出SiP技術(shù)應(yīng)用的方向。至于純粹的射頻SiP都具備通訊功能，屬于子系統(tǒng)，并非一個完整的系統(tǒng)功能。完整的系統(tǒng)架構(gòu)必須包含CPU或微處理器(MPU)，加上快閃記憶體、電源管理等，才算是完整的SiP系統(tǒng)。梁文隆指出，目前多數(shù)臺灣廠商提供射頻模組，必須依附于處理器，相較之下，佐臻專注在射頻模組設(shè)計和軟體及驅(qū)動器的支援，藉此掌握SiP技術(shù)的關(guān)鍵，避免淪為代工封裝技術(shù)，否則交由封測廠就可達(dá)成。

目前嵌入式產(chǎn)品都以安謀國際(ARM)平臺為基礎(chǔ)，其效能與日俱增，現(xiàn)已可以達(dá)到1G～1.5GHz，加上雙倍資料率(DDR)、快閃(Flash)記憶體及無線元件，完整的SiP不僅涵蓋硬體，軟體應(yīng)用能力也關(guān)鍵至極。

鉅景也提出相同的藍(lán)圖，整合中央處理器、數(shù)位訊號處理器(DSP)和記憶體，建構(gòu)完整的SiP系統(tǒng)。但王慶善強(qiáng)調(diào)，建構(gòu)類似的SiP平臺并非只靠硬體，必須同時掌握軟體能力，尤其行動裝置平臺多元，系統(tǒng)廠商的選擇考驗(yàn)SiP模組商的整合能力，鉅景提早投入Android平臺的研發(fā)，也發(fā)展Linux平臺環(huán)境。 [!--empirenews.page--]

整合處理器的SiP困難之處，在于系統(tǒng)和封裝廠商無法彼此搭配，且封裝需要有數(shù)量，SiP必須兼顧系統(tǒng)、封裝和射頻的能力，橫跨硬體和軟體，考驗(yàn)產(chǎn)業(yè)鏈多重技術(shù)的整合。

射頻技術(shù)繁雜模組測試設(shè)備投資須謹(jǐn)慎

對于臺灣SiP模組設(shè)計商而言，投資正確的元件是艱鉅的挑戰(zhàn)，因?yàn)閷⑦B帶影響測試設(shè)備的支出。除創(chuàng)意電子外，臺灣大部分提供SiP服務(wù)的廠商如鉅景、海華、科統(tǒng)、佐臻皆沒有產(chǎn)出晶片，若產(chǎn)品在市場上沒有達(dá)到一定程度的規(guī)模和產(chǎn)量，欲回收投資成本相當(dāng)不容易，因此須通盤考量眾多的因素。佐臻研二處副總經(jīng)理林文雄指出，SiP模組廠商主要的挑戰(zhàn)是測試設(shè)備的投資、各國射頻認(rèn)證及獲得基頻元件授權(quán)的高門檻。

SiP測試設(shè)備的投資中，通常新技術(shù)測試須委外代工，交由專業(yè)的測試廠執(zhí)行，若技術(shù)成熟，SiP模組廠將逐步添購測試設(shè)備。然而，無線射頻技術(shù)繁雜且發(fā)展快速，如2.4GHz無線射頻技術(shù)Wi-Fi就可細(xì)分?jǐn)?shù)種類別，且隨時間演進(jìn)更新，而各種測試設(shè)備皆不相同，目前已發(fā)展到5GHz或60GHz頻段。

林文雄表示，如果SiP模組廠商有意跟進(jìn)，必須了解市場的趨勢并掌握客戶需求，否則將入不敷出。此外，如果欠缺對特定技術(shù)的投資，恐降低與他人競爭的實(shí)力，容易陷入兩難(圖4)。

圖4 射頻測試項(xiàng)目繁雜，測試設(shè)備投資也是一大筆開銷，SiP模組廠商須審慎考量。
此外，無線射頻技術(shù)眾多，卻也是一種有限資源，具有相當(dāng)繁雜的測試規(guī)范，相關(guān)無線模組產(chǎn)品一旦輸入其他國家，恐面臨通過各國法規(guī)認(rèn)證的考驗(yàn)。由于無線射頻歸類于消費(fèi)性電子產(chǎn)品，每個國家擔(dān)心其無線電受到干擾，因此采取認(rèn)證機(jī)制，以確保某些頻道不被相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品干擾。

至于SiP模組廠商跨入3G/4G基頻處理器同樣困難重重，申請執(zhí)照得繳交可觀的保證金及報名費(fèi)用，晶片廠商也將評估SiP模組廠商是否具有設(shè)廠規(guī)模及產(chǎn)量，再決定開出新的CSP與否。再者，已經(jīng)有能力和資本投入的廠商勢必大有來頭，臺灣SiP模組廠相較下難以匹敵?；l也存在多重測試門檻，包括互通性(IOP)測試、營運(yùn)商相容性測試、個人電腦和印刷電路板行動測試，以及換手(Handover)能力測試等，必須隨處皆可連上基地臺，適應(yīng)各家廠商的交換器。

另外基頻除了不開放之外，另一個原因是媒體存取控制(MAC)基頻和射頻的部分皆落在2GHz頻段以下，都可以用單一制程生產(chǎn)，除了功率放大器，本身即可達(dá)到微型效果，加上目前主要的應(yīng)用載具是手機(jī)，考慮整合進(jìn)SiP的意愿低。

林文雄指出，佐臻設(shè)備投資主要投入無線通訊的研發(fā)設(shè)備，另在臺灣也有生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行試產(chǎn)，投資前，佐臻會制作一張投資清單，交由生產(chǎn)工廠依據(jù)市場的規(guī)模和價格進(jìn)行評估，再進(jìn)一步?jīng)Q定生產(chǎn)的意愿。

產(chǎn)品為達(dá)高量產(chǎn)，測試商設(shè)備必須二十四小時運(yùn)作。雖然提供類似射頻測試的廠商，并非如日月光和矽品的封測廠，但無線通訊的量測技術(shù)十分關(guān)鍵，條件是提供測試服務(wù)的廠商必須投資配合。一旦SiP模組整合處理器和射頻元件，還必須依照元件性質(zhì)分成不同階段測試，如應(yīng)用處理器(AP)模組為數(shù)位化的元件，可透過系統(tǒng)測試；CPU測試則是高速邏輯訊號量測；另外射頻元件的量測則自成一格，前段是做完硬體的SMT和封裝，后段是量測和射頻，兩類測試儀器迥然不同。