台湾半导体产业结构完整，以其紧密延伸的晶片制造合作模式，在过去数年间已建立起完整的半导体制程供应链​​，并持续朝向高附加价值的高阶制程发展。而基于成本效益与缩短产品上市时程的考量，12吋晶圆厂已成为晶圆代工下一波的竞争主力。

在国际整合元件大厂纷纷将产能委外代工的趋势下，造就了台湾晶圆代工的亮丽表现。为了建立台湾半导体产业的竞争优势，国内晶圆代工两大龙头台湾积体电路及联华电子在新竹科学园区及台南科学园区皆开始投资兴建12吋晶圆代工制造厂，并进行小部份产能试产，加上国际级的整合元件大厂也都朝12吋晶圆的发展趋势前进，使得后段的封装制造厂为提供整合性一元化服务，也必须强化制程技术，以满足晶圆尺寸增加后，对于封装测试产业的多元需求。

12吋晶圆的优势

综观今日IC技术提升的关键因素，主要在于「制程线幅微缩」以及「晶圆尺寸加大」两方面。在「制程线幅微缩」方面，线幅每缩小一半，晶粒便增加4倍以上，故能大幅提高生产效能、降低生产成本并且提升IC功能。

而在「晶圆尺寸加大」方面，则是反应在降低生产成本与提高产能两大部分，相较于8吋晶圆，12吋晶圆的优势可直接表现于两方面，为下一波半导体发展的必然趋势！

1. 降低生产成本：

根据最基本的数学运算，12吋晶圆的表面积为8吋晶圆的2.25倍，也就是如果IC产品在8吋晶圆上平均可产出100颗IC，在相同良率的12吋晶圆厂，每片晶圆可产出225颗IC。而在生产成本不需提高两倍的前提下，却可产出多于两倍的晶粒，大幅降低生产成本。

2. 增加产能，提高良率：

12吋晶圆具备较大的尺寸面积，所产出的数量势必提升，不但可增加产能更能提高产品良率。

晶圆尺寸的应用趋势

就晶圆尺寸的应用趋势而言，6吋晶圆大多应用在中低阶的产品，特别是消费性电子产品的应用最为广泛。而8吋与12吋晶圆则应用在包括中央处理器(CPU)、绘图晶片与通讯晶片等高阶产品，尤其是12吋晶圆，还可应用在256M DRAM、1G DRAM、集积度高的嵌入式晶片或整合晶片之生产上，应用范围相当广泛。然而以目前国内外晶圆制造厂而言，仍以8吋晶圆为主流，但积极朝向12吋晶圆量产。

12吋晶圆的后段制程发展

因为12吋晶圆的竞争优势与对晶片应用朝向高阶发展的趋势，目前全球前段晶圆制造厂皆积极迈向12吋晶圆的发展方向，而对后段封装制造厂商而言，除积极研发先进技术以跟进制程脚步，在产线机台上也需一并配合调整。从上胶膜（Taper）、晶片研磨（Grinder）、黏片（Mounter）以至于晶片切割（Dicing Saw）等步​​骤，皆需进行机台的调整以配合12吋晶圆的加大尺寸。同时，负责确保整体制作流程顺畅及运输晶片于每个机台间的晶舟载入台（Load Port）也需加以调整，以协助台湾半导体产业建立起由前端至后端完整的12吋晶圆生产线。

除了晶圆尺寸的不断前进，随着产品轻薄短小的需求及可携式产品的推陈出新，IC晶片的效能与高度整合的需求越加扩大，对于半导体封装产业而言，目前正从晶片级尺寸封装延伸至晶圆级封装方向发展，发展出的封装技术包括晶圆级封装技术(wafer-level package)、晶圆凸块技术(Bumping)，以及目前各家厂商积极开发的覆晶技术(Flip Chip )等。并透过标准半导体制程设备所具备的快速调机时间，因应晶片缩小的调整弹性，以及晶圆级的高温筛选(burn-in)与测试能力，大幅降低制程成本，成为封装产业中极具革命性的发展趋势。而其中随着覆晶技术在全球导体市场的重要性日增，对于晶圆凸块技术的需求相对增加，使得晶圆凸块技术，已成为晶圆级构装中相当主流的技术，且对于未来整体高科技产业发展具有关键性的影响。

晶圆级封装技术发展的重要性

由于覆晶技术相较于传统封装方式面积缩小约30%-60%，电性表现较为优异，可提高抗杂讯干扰能力，适合应用在针对CPU、晶片组及绘图IC等高阶产品。而覆晶的关键技术- 晶圆凸块，也因为覆晶技术市场的逐步起飞，在封装产业的重要性与日俱增，广泛​​应用在0.13um铜制程、CPU、电脑与绘图晶片、Switching与蓝芽产品等需要高容量、高速率功能的高阶逻辑晶片上，更可应用于各项轻薄短小的无线通讯产品与先进的电子产品，为现阶段晶圆级封装的重要发展技术。

12吋晶圆凸块技术与覆晶封装的发展现况

以目前晶圆级封装的发展现况而言，覆晶技术仍有IC设计门槛高、基板来源不足与成本高昂等问题亟待解决，但对于晶圆凸块技术的发展脚步却快速前进。由于现阶段整合元件大厂（IDM）对于晶圆凸块的需求明显提升，使得各家封测大厂的8吋晶圆厂皆进入稳定量产阶段。以日月光来说，因应上游需求量的增加，目前8吋晶圆产出已逾10万片，而12吋晶圆厂也进入试产阶段，预估12吋晶圆凸块将在近期内大量量产。

基于目前6吋和8吋晶圆之印刷技和电镀技术各擅胜场，因此12吋晶圆凸块技术的发展也导向印刷技术(printing)及电镀技术(plating)。其中12吋晶圆的印刷技术之基础则延继6吋及8吋晶圆之印刷技术，另一方面也发展具独特优势的电镀技术。就这两项晶圆凸块封装技术来比较，印刷技术成本较低，较具有弹性，适用于大量与小量的生产。而若未来将朝向无铅化的封装趋势，印刷技术将较为适用。但就High Thermal与线宽(fine-pitch)能力而言，电镀技术则明显优于印刷技术。未来各家厂商可针对产品制程需求而选择适用之凸块封装技术。

虽然各家封装大厂积极朝向先进的晶圆级封装技术前进，但仍有许多的研发挑战尚待克服，以覆晶技术来说，由于与传统打线封装比较下多了underfill制程与reflow制程，推翻了过去传统封装技术，因此困难度增加，良率问题仍待考验，加上关键材料与制程无法掌握，使得发展过程面临困难重重。因此对目前​​封装厂商而言，当务之急即是掌握关键技术与投资基板的开发，以日月光为例，从基板制造、封装、前后段测试、模组与系统整合，提供一元化的解决方案，不但对于后段制程技术的掌握度高，更能因为掌握封装原料的来源，而大幅降低封装的高额成本。

《图一 完整一元化覆晶封装服务流程〈数据源：日月光〉》

台湾半导体供应链与机会点

《图二 完整一元化半导体制造服务流程〈数据源：日月光〉》

对于产品的高度整合性、低成本与完整系统结构的需求，使得半导体产业必须不断创造技术与制程上的革新，以顺利完成市场目标并带动资讯科技的发展潮流。台湾半导体产业的发展在历经多年的努力耕耘后，已发展出完整的上中下游产业链，更拥有全球前两大晶圆代工厂与封装测试厂商。以目前市场预估，至2005年，全球约有50%的12吋晶圆厂将位于台湾，足见台湾在12吋晶圆厂发展中扮演举足轻重的地位。

在目前台湾半导体前段制程不断加速建立12吋晶圆厂之际，需面临成本、设备和上市时程等方面的挑战，然而，后段的封装测试产业仍积极因应这股趋势提出解决方案。目前包括日月光、矽品及Amkor等封装测试大厂，皆积极推动12吋晶圆封装测试服务。以日月光为例，已率先提供12吋晶圆完整封测服务，在2002年第一季之产能可达十万片；此外，也提供完整一元化覆晶封装技术解决方案，更掌握12吋晶圆处理、检验及针测方面技术，以协助台湾半导体产业加速12吋晶圆发展脚步。

然而，效能与价格一直是电子制造业的两项发展动力。当半导体制造服务商持续改良制程之际，这两项议题仍将是重要的关键。 12吋晶圆的发展，将是未来高科技产品在品质与价格上能致胜的关键发展，但在发展的过程中仍面临高额建厂成本与研发技术鸿沟的困境与挑战，台湾半导体产业应把握目前拥有接近全球80%晶圆制造市占率，以及40-50%全球委外测试市占率之既有竞争优势，突破现阶段的制程瓶颈与挑战，打造台湾为全球12吋晶圆之发展重镇。

(作者为日月光半导体研发副总经理)