臺灣先進封裝產業發展現況及趨勢
2025-02-24
前言
全球半導體產業發展日新月異，先進封裝技術已成為提升晶片效能與市場競爭力的關鍵。隨著摩爾定律逐漸逼近物理極限，單純透過縮小製程節點來提升效能與降低成本的方式已不再符合經濟效益。因此，各大晶圓代工與封測廠商積極投入異質整合與先進封裝技術，藉此提升晶片互連效率、降低功耗並加強系統整合能力，以滿足人工智慧（Artificial Intelligence, AI）、高效能運算（High Performance Computing, HPC）、5G 通訊與自駕車等應用需求。臺灣憑藉完整的半導體供應鏈，在先進封裝領域展現強勁的競爭力。台積電（TSMC）、聯電（UMC）、日月光（ASE）、矽品（SPIL）等企業積極導入新一代封裝技術，如扇出型封裝（Fan-Out Packaging, FOP）、2.5D/3D IC、異質整合系統級封裝(System-in-Package, SiP)以及共同封裝光學（Co-Packaged Optics, CPO），不僅大幅提升晶片的效能與功耗表現，也進一步鞏固臺灣在全球半導體封裝市場的領導地位。
全球先進封裝技術發展
傳統封裝技術以平面封裝為主，而先進封裝技術則透過水平或垂直堆疊多顆晶片來提升晶片性能並降低功耗，就像堆積木一樣，將不同製程和性質的晶片堆疊起來。先進封裝技術的發展正朝向多維度整合，其中，異質整合技術的應用日益普及，透過將不同功能的晶片（如邏輯晶片與記憶體）堆疊在同一封裝內，有效提升運算效能與降低功耗，已成為HPC與AI晶片設計的重要技術。先進封裝技術將朝更高密度整合、更短訊號傳輸距離與更低功耗的方向發展。全球主要先進封裝技術包含：
- 扇出型封裝（Fan-Out Packaging, FOP）：實現更高的I/O（輸入/輸出）密度晶片，其中I/O指的是晶片與外部裝置之間的數據傳輸通道，透過此技術可增加I/O數量與密度，提升訊號傳輸效率並減少延遲，大幅減少系統尺寸，省去傳統基板，並降低封裝體積，廣泛應用於5G、HPC與AI晶片。
- 2.5D/3D IC 封裝：2.5D是指將部分晶片堆疊、3D則是全部堆疊。透過矽穿孔（Through-Silicon Via, TSV）與晶片堆疊技術，使用中介層（Interposer）將不同功能的晶片垂直整合，提高運算效能與訊號傳輸效率，降低功耗。
- 異質整合與高密度封裝技術：全球封測龍頭艾克爾（Amkor）近年來積極投入異質整合與高密度先進封裝技術，專注於高密度扇出型封裝（High-Density Fan-Out, HDFO）及系統級（System-in-Package, SiP）先進封裝，並強化高頻寬記憶體（High Bandwidth Memory, HBM）封裝整合，與全球主要記憶體與GPU供應商合作，推動AI與HPC晶片的發展。
- 共同封裝光學（Co-Packaged Optics, CPO）：將光學元件和電子晶片（如處理器或交換器晶片）共同封裝在同一晶片或模組中，減少光路長度，降低能耗和提升數據傳輸速率。
臺灣先進封測發展焦點
臺灣在全球半導體產業中占據重要地位，特別是在先進封裝領域。隨著AI和HPC需求的增長，先進封裝技術成為產業發展的關鍵。以下是臺灣在先進封裝領域的幾個重要發展方向：
- 2.5D/3D IC以Chip-on-Wafer-on-Substrate（CoWoS）最熱門、供不應求：台積電在先進封裝憑藉CoWoS技術，已從單純的晶圓代工跨足封裝領域。CoWoS技術透過中介層整合多顆晶片於同一封裝內，提升訊號傳輸效能並降低功耗。CoWoS分成「CoW」和「WoS」兩個部分，「CoW」指的是「Chip-on-Wafer」，即是晶片堆疊，其技術層次高、利潤也較高；「WoS」指的是「Wafer-on-Substrate」，則是將晶片堆疊在基板上。另外，根據排列的形式，分為2.5D與3D兩種，目前主要應用於HBM 與AI運算晶片的整合。
- 扇出型封裝朝面板級發展：扇出型面板級封裝（Fan-out Panel Level Packaging, FOPLP）透過玻璃基板替代傳統圓形晶圓，可提高產能並降低成本。FOPLP的廠商進入形式有「面板業者跨足半導體封裝技術」及「Foundry（專業晶圓代工廠）和OSAT（專業封測代工廠）從晶圓級轉向面板級封裝技術」，前者如群創，後者如台積電、日月光、力成等。目前主要應用於成熟製程如車用、物聯網等。
- 異質整合與混合鍵合封裝技術：聯電積極布局先進封裝，其技術發展聚焦於晶圓堆疊混合鍵合（Wafer-on-Wafer Hybrid Bonding）與 PoP（Package-on-Package）封裝技術，以提升晶片互連密度、縮短訊號傳輸距離並提高封裝效率。此外，聯電加強HBM封裝整合，並推動異質整合系統級封裝（SiP），強化HPC與AI應用能力。
- 未來先進封裝的關鍵發展：將光電整合模組和晶片封裝在一起的技術，稱之為共同封裝光學（CPO），隨著生成式AI的浪潮，需要大量運算資源的雲端服務供應商面臨數據爆炸性成長，資料中心建置需求成為CPO主要驅動力，實現CPO的商業化應用將是未來重點方向。
結論
臺灣的先進封裝產業已成為全球半導體產業的重要支柱，隨著台積電等企業的積極布局，臺灣將持續鞏固其全球領導地位。未來，2.5D/3D IC、小晶片封裝與 CoWoS 技術將驅動封測市場成長，並帶動材料需求升級。臺灣在封裝產業的競爭優勢包括：
- 完整的半導體產業鏈：涵蓋IC設計、晶圓製造、封裝與測試，整合能力強。
- 台積電的技術領導地位：擁有全球最先進的2.5D/3D IC封裝技術，吸引國際企業合作。
- 政府政策支持：提供土地、人才與稅務優惠，促進產業聚落發展。
綜合來看，臺灣封裝產業將持續成長，並在全球半導體市場中扮演舉足輕重的角色。
資料來源： 工研院產服中心研析小組
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