台灣半導體構裝材料產業於全球貿易戰下之挑戰與機會

 

刊登日期:2020/2/5
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陳凱琪、邱國展/工研院材化所
 
美中貿易戰延燒至2019年,日韓貿易戰也是針對半導體用的關鍵原物料進行出口管制,這場膠著已久的貿易戰,關鍵就在5G與半導體。真正箭在弦上的是半導體產業,包括製程、設備、材料等技術,誰能掌握半導體,誰就能擁有最佳談判籌碼。因此,未來各國朝向「供應鏈自主化」發展已成新趨勢。在未來5G與AIoT產業趨勢領導下,相關材料的需求將越來越大,是挑戰亦是機會。我們應該善用我國在半導體構裝產業的優勢,積極布局先進構裝製程之材料技術,提升材料技術水準、完整半導體構裝上/中/下游產業,朝真正落實供應鏈自主化的方向努力。
 
【內文精選】
半導體構裝技術市場與構裝材料需求
2019年富士總研整理(圖一),全球IC構裝元件預估2019年達2,593億個,其中以FO-WLP構裝元件年平均成長率達12.9%為最大成長幅度、FC-CSP以年成長率8.4%居次。台灣的TSMC與ASE位居全球前三大構裝廠之列,然而這些關鍵構裝所需的關鍵封裝材料則大多掌握在日本,以MUF (Mold Underfill)封裝材料為例,日本市占率約為57.5%(圖二),占了全球一半以上的產能;FC-CSP構裝需要的Underfill封裝材料亦然,日本市占率約為69.8%(圖三),占了全球約七成的產能。
 
尖端構裝技術將是延續半導體系統整合的主要關鍵,因應下世代的通訊市場,有許多新的材料特性需求,國外封裝材料大廠大多仍處於小量送樣的階段,現在建立5G半導體封裝材料技術、布局專利,並結合國內相關上下游供應鏈、帶動國內的材料廠商進入高階封裝材料領域,是關鍵的時機。如圖四所示,5G時代的來臨帶動了互聯網與車聯網的蓬勃發展,面對高速、高頻的傳輸,需要多元的構裝元件來滿足,如高密度構裝、高頻運算、高溫、高可靠度等需求;而相對應的構裝材料(Packaging Materials)則需要具備低介電常數、低介電損失、高流動性、低翹曲、高導熱等特性。以下分別說明幾個關鍵材料的需求與趨勢。
 
圖四、5G通訊帶動IoT與車載通訊,需要多元的構裝技術
圖四、5G通訊帶動IoT與車載通訊,需要多元的構裝技術
 
3. 熱介面材料需求
高階車用電子、5G等相關應用模組的興起,在快速傳輸的環境下,解熱成為重要的課題。熱介面材料(Thermal Interface Materials; TIM)包含散熱片、相變片、散熱膏、間隙填充物、散熱黏合劑等。預估2020年增加至10.5億美元,每年有近乎10%的成長。TIM主要功用是填補兩種材料接合時所產生的微空隙及物體表面的孔洞,減少熱傳遞的接觸熱阻,如圖五所示。空氣孔洞的導熱係數只有0.026 W/m·K,等於是絕熱的介質,因此選用合適的熱介面材料維持熱傳導路徑,在模組中是相當重要的議題。
 
圖五、TIM於模組之功效
圖五、TIM於模組之功效
 
供應鏈自主化為生存之道
在日韓貿易戰中韓方吃虧,主要在於日方掌握了重要的關鍵原物料。有鑑於此,韓國正積極推動、加速半導體設備及材料國有化的腳步,規劃預估至2022年時,韓國境內生產製造裝置的占比,將從20%提升至30%,韓國政府亦規劃以每年一兆韓元(約8.7億美元)的預算,協助半導體材料開發。面對近日來的美、中、日、韓四國混戰,台經院指出…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
★本文節錄自《工業材料》雜誌398期,更多資料請見下方附檔。

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