【圖解】張忠謀指路!晶圓價格戰有解?藏在台積竹南廠的「禁韓」封裝大絕

台積電去年創下史上最高營收,超車三星成為全球半導體龍頭。面對今年上半年市場消化庫存、海外設廠成本飆高、先進製程需求減緩和人才供應短缺,台積電還保有36年來的高速成長動能嗎?

2019年,在一次運動會上,台積電創辦人張忠謀在被問及摩爾定律(Moore's law)是否將走到盡頭時,以「柳暗花明又一村」來形容當時情況,一改過去曾預言摩爾定律將走到盡頭的說法。

張忠謀指出,5G、物聯網與AI等新興科技,將改變全球30至40億人口的生活型態,「我1988年時認為摩爾定律能再走20年,但現在還持續往3、5 奈米推進,因此『山窮水盡疑無路,柳暗花明又一村』,我認為就是摩爾定律。」

3年後,在2022年輝達(NVIDIA)GTC大會上,執行長黃仁勳一席「摩爾定律已死」言論掀起論戰。黃仁勳當時指出:「12吋矽晶圓當今的價格比過去昂貴很多。」意謂隨晶片生產成本提高,微縮帶來的效益已不如以往。

摩爾定律「生死」的論戰雖未有定論,但前方道路相當明確:台積電必須在推進效能、增加電晶體數量的同時,又兼顧成本價格,才能在下一個十年繼續坐穩晶圓代工龍頭位置。而關鍵就在於台積電的3D IC先進封裝技術(後簡稱3D IC)。

張忠謀與《晶片戰爭》作者Chris Miller 圖/天下雜誌提供
張忠謀與《晶片戰爭》作者Chris Miller 圖/天下雜誌提供

推升3D IC縮小術,幫客戶省大錢

無論是台積電總裁魏哲家,還是董事長劉德音,都多次在公開場合中提出先進封裝的重要性。3D IC是將縮小後的邏輯、感測晶片和記憶體等,透過2.5D/3D方式堆疊,並全數封裝在1顆IC內。

比起分別封裝再串接IC電路, 3D IC封裝能產生更好的效能。如此一來,台積電客戶能在最重要的晶片上採用先進製程,其餘屬於非核心的部分,就能選擇相對成熟的製程做搭配。

從成本來看,當前1片3奈米的12吋晶圓約2萬美元,和成本為6千美元的10奈米相比,混合搭配不僅可大幅降低成本,還能獲得較好的效能。不過,MIC資深產業分析師鄭凱安指出,當前先進封裝在散熱、良率等方面,仍須再優化。

英特爾(Intel)和三星(Samsung Electronics)等晶片製造廠,也早在多年前就布局先進封裝。一名業內人士指出,「很多人開玩笑說竹南廠嚴禁韓國人進入,因為三星也很想知道台積怎麼做的。」

先進封裝市價偏高,台積電目前僅服務採用7奈米以下製程的客戶,加上各廠規格不一,成本也還未達最大效益。台積電因此在2022年10月宣布成立「3D Fabric聯盟」,致力於標準化先進封裝規格,包含美光(Micron)、三星和SK海力士(SK Hynix)等都是會員。

台積電品質暨可靠性組織及先進封裝技術暨服務副總經理何軍也在日本國際半導體上指出,先進封裝成本過高的其中一項原因,是因為還未達到經濟規模,台積電也希望藉由3D Fabric聯盟建立標準,降低成本讓更多的客戶得以採用。

張忠謀

學歷| 美國史丹佛大學電機工程博士、美國麻省理工學院機械工程碩士
經歷| 台積電董事長暨執行長、工研院院長、通用儀器總裁、德州儀器集團副總裁暨半導體集團總經理
事蹟| 1987年創辦台積電,帶領台積從一家新創成長為世界級企業,並數次在先進製程競爭上做出重大決策,是台積在晶片微縮技術領先的關鍵推手,被稱作「台灣半導體教父」

責任編輯:傅珮晴、謝宗穎

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