半導體產業價值鏈分析

產業價值鏈或價值系統，即在描寫上下游廠商在一系列價值活動上，分別所 佔的角色，整個企業價值鏈，從上游的供應商、企業本身、到下游的通路及真正 的用戶，串成一個完整的運作體系。

Porter (2001)把企業的價值鏈概念區分為經濟性與科技性，而價值活動分屬九 大部門，含五個主要活動及四大輔助活動，當執行某項活動的效益會影響到其他 活動的成本或效益時，連結點就會出現，並造成個別活動出現取捨效應。

圖 3-10 半導體價值鏈

資料來源: 本研究整理

半導體價值鏈，涵蓋的範圍可從 IC 設計、光罩、製造、封裝、測試，到出貨 給終端客戶。而相關且重要的直接材料亦包含其中。至於本研究是以 IC 的封裝作 業為主要的研究對象，也可從台灣半導體產品結構看到更清楚的關係，見圖 4-11。

圖 3-11 台灣半導體產業結構

IC設計 光罩 製造 封裝 測試 封裝 應用

長晶 晶圓切割 晶圓測試 晶圓切割

化學品

基板

導線架 其他材料

而整體來說，台灣半導體體系相當完整，從 IC 設計、晶圓、光罩、化學品提

半導體 友尚、世平、奇普仕、品佳、增你強、文曄、威健、維迪、敦吉、大 騰、聯瞻

IC 銷售

材料 崇越、華立、佶優

資料來源: 元大投信 2003/04 整理 第二節 半導體封裝產業簡介

積體電路（俗稱 IC）的使用範圍涵蓋通訊、國防、工業、資訊、運輸、消費 性等相關產品，產值約可達一仟陸佰億美元。在不景氣的 2002 年仍居領先的位 置，而相對的，半導體業亦是較蓬勃發展的行業，依產品封裝別約可分 DIL（Dual in Line）雙排腳，SO（Small outline）小外觀包裝、QFP（Quad flat package）四 面腳、BGA（Ball Grid Array）球距陣、PLCC（Plastic Leadless chip carrier）短腳 式、Flip Chip、Chip Scale Package 等主要包裝。其中於 2001/2002 年研發成本的 Wafer Bump、QFN、System on a Package、CSP，已在 2003/2004 年大量生產。另 外由於手機、電腦相關產業的蓬勃需求，2003 下半年及 2004 上半年，球距陣產 品的需求急速上升。相對的，基板亦水漲船高，帶動價格的調高。

圖 3-20 IC 產品進化圖

資料來源: 本研究整理

傳統的封裝製造流程，是銜接 IC 晶圓製造、晶圓測試，從晶片切割到產品成 型，再送到 IC 測試廠。而 BGA 流程的主要差異在於，原先的 IC 導線架變成 IC 基板，且後半段製程尚需加入錫球。

圖 3-21 IC 傳統封裝製造流程圖

圖 3-22 IC BGA 封裝製造流程圖

國內的封裝技術，從這幾年進步的水準來看，量產的技術部份，我國業界的 實力已可與大部分國外大廠並駕齊驅，滿足外界的需求。國內 2001 年的 BGA 封 裝，其球（腳）距已進入 1.0mm 的階段，腳數可高達 569 腳，而封裝體也可達 40×40mm 的大尺寸而不會有翹曲的問題，國內目前的技術大部分都可以滿足全球 量產產品的需求。但大部分的廠商仍以引進設備，從事量產為主，在新技術的研 發改進如 CPS、Thermal Enhanced 等仍以仰賴工研院等研發單位的技術移轉為主。

為了取得更先進的封裝技術，國內兩大領導廠商日月光及矽品，紛紛開始向外以 技術授權或是投資當地公司的方式，來取得較先進的技術，當中又以日月光取得 Tessera 的 Micro-BGA、矽品投資美國的 Abpac 較為引人注目。國內技術水準與美、

日等先進國家所作的比較，仍有一段落差。如 CSP、MCM、Flip Chip 等先進的封 裝技術，由於業界過去所做的研發工作並不多，因此，有些技術如 Flip Chip 等在 預期將快速崛起的情況下，業者就以投資海外公司的方式來取得相關的製造技

IC 基板 晶粒切割

蓋印

晶粒黏著 銲線 封膠

錫球焊接 沖切

切割

術。而至 2003/2004 年日月光及矽品已分居世界第一與第三封裝大廠。

表 3-20 我國積體電路封裝技術水準比較

封裝型態 衡量指標 我國水準 技術領先國 先進國水準 BGA Pin Count 量產 569Pin 美、日 試產 1152Pin QFP Lead Pitch 量產 0.4-0.5mm 日 量產 0.25-0.4mm TSOP Thickness 量產 1mm 美、日 量產 0.8mm MCM Lead Pitch 研發 9.8mil 日 研發 8mil CSP Ball Pitch 研發 0.5mm 美、日 已開始量產 資料來源: 工研院 IEK-IT IS 計劃（2001/05）

IC 分插入式 / 表面黏著 / 非接觸式等三種包裝，並有陶瓷、塑膠兩類主要 封裝方式，而從 IC 封裝流程看，大體上約可從切割到沖切彎腳，因使用材料關係，

在焊晶之後 / 鑄膠之後均有烤箱的使用（先進材料可有不同考量）。一般來講，

晶圓測試和研磨、切割大部份會由晶圓製迼廠商直接作業，但近來已有趨勢把研 磨、切割兩項製程移往封裝廠，因晶圓測試使用程式約與最終測試程式相同，目 前如外商飛利浦公司亦考慮把晶圓測試作業移往封裝 / 測試廠。

晶圓在晶圓廠生產後厚度約在 675µm 左右，因考慮封裝的包裝產品厚度而必 須加以研磨成 540µm / 380µm / 280 µm / 200 µm 或者不做研磨，依厚度之不同，亦 可考慮一次或二次研磨。

整片晶圓依良品率 / 尺寸大小（如 6” / 8” / 12”） / 晶體大小所產生的良好 產品約可從數十個到數千個，切割即是分割動作，把產品 1 顆顆分開，而其主要 考慮的是靜電防止（ESD）以避免產品傷損及切割道寬度控制，並把晶體百分之 百切開，以減少或防止未完全切割開所造成的晶體龜裂。

銲晶作業分二種，一是以影像系統辨認有藍點之不良品，另一則為謂的 Wafer Mapping（不點藍點作業），而產品銲在導線架上的方式也有二種，其一為銀膠

（Glue）粘著，另一為熱焊（eutetic）粘著，而其產品之不良大體上分銀膠過多 /

不足或晶破，熱焊式溫度大約在 400℃~500℃。Wafer Mapping 方式因可取消晶圓 點藍點的製程，縮短數小時的烘烤時間，但對封裝廠則需投資 Wafer Mapping 的軟 / 硬體，故目前大部份僅被使用於記憶性之產品，僅幾家大型半導體外商公司，

因有從晶圓製作到封裝測試廠，試圖或已經引進 Wafer Mapping 的銲晶方式。

銲線方式可分銲全線 / 鋁線 / 銅線，目前大部份作業還是以銲金為主，從 25µm 到 50µm，線軸從 200 公尺到 5,000 公尺，而其主要管制點為銲線溫度 / 銲 線時間 / 銲線頻率。其中銲銅方式因銅材價錢較便宜，在價錢壓力的考量下，亦 有部份廠商開始投入銅銲的發展，而銲線的主要不良是第一點銲不住 / 第二點銲 不住 / 球頸斷，銲線機的能力亦主宰高腳數產品 / BGA / LFBGA 之作業能力。

封膠分為陶瓷、塑膠兩種，其中塑膠包裝居大宗，舊式為使用大型傳統模，

因考慮較新型產品及提高產品品質，目前自動化封膠小型模（僅能生產 2 條到 4 條導線架）已被大量引進。至於主要控制參數為壓鑄溫度 / 壓鑄時間 / 封膠時 間，但其主要還是依據壓鑄用餅（ compound）之不同而定，而 BGA 之半模封膠吸 水性考量，更增加封膠機相當程度的困難。

蓋印方式分銀漆（INK）、鐳射（Laser），其中印漆式則考慮不會漏 / 掉漆，

鐳射則需控制鐳射深度。

電鍍目前有純鍍錫及錫鉛兩種。因考慮測試機刮錫的問題，錫鉛比已從 80%

比 20%改為 85%比 15%或 90%比 10%，設備也從傳統的鍍架（ rack）電鍍改為單條 式電鍍，此亦可增強電鍍鍍層厚度控制及改善（規格 7.5µm-50µm）

沖切彎腳機依導線架單條 / 多條（matrix）之設計方式而有不同的沖切方式

（如 Punch / roller Bend / cam Form），此站的品質要求為不能有毛邊 / 沖切不對 稱 / 平面度管制。而其中平面度在 QFP 產品尤其重要，至於 BGA 則有沖切

（punch）及切割（saw）二種方式。

第三節 全球半導體產業概況

小於 6%的正常誤差比例，故 Datarequest 的預估資料與時際該年度資料的差異程 度應可接受。

圖 3-30 全球 IC 市場模(應用別)

資料來源：Dataquest(2003/05),工研院 IEK-IT IS 計劃（2003/05）

而 2003 年實際半導體的銷售金額如附圖，可以發現明顯的成長曲線。取 5%

十二月份成長，則總體銷售額為 1233.96 億美元，與 Dataquest 的預估數據 1679.69 億美元，約有七成三的達成率，主因還是經歷 SARS 的蹂躪，景氣在 2003Q2 才

車用電子 11750 12854 15334 18537 19860 14.0%

國防太空 4353 4875 5764 6158 5634 6.7%

消費性 26783 29379 36151 42801 43430 12.8%

工業 10485 11798 14644 17348 15941 11.0%

通訊 36164 40386 51649 63843 61297 14.1%

資訊 65541 68677 83203 103036 92394 9.0%

2002 2003e 2004e 2005f 2006f 2002-2006 CAGR

圖 3-31 全球 2003 年半導體銷售額變化

資料來源: WSTS，電子時報整理(2004/01)

半導體設備及材料協會（ SEMI）矽製造研究部(SMG)報告顯示，2003 年全球 空白矽晶圓出貨量達 51.49 億平方英吋，與前 1 年相比約增加了 10％，但仍不及 2000 年上波半導體榮景時創下的出貨紀錄 55.51 億平方英吋。然展望未來時，在 12 吋晶圓需求帶動下，空白矽晶圓市場成長將可達到 2 位數。SMG 董事長 John Kaufmann 表示，現階段矽晶圓產能已呈現吃緊，市場需求還持續增加當中，推估 2004 年半導體廠商陸續導入 12 吋晶圓生產後，矽晶圓消化量將持續成長，預估 增加幅度可達 2 位數。雖然從出貨面積來看，2003 年矽晶圓消化量增加了 1 成左 右，但由於平均售價走跌，因此，從銷售額來看，2003 年空白矽晶圓銷售額僅成 長了 5.5％，為 58 億美元。2003 年第四季矽晶圓出貨量達 13.92 億平方英吋，與 前 1 季或 2002 年同期相比，分別成長了 6.5 和 23％。

圖 3-32 全球空白矽晶圓出貨量與銷售額變化

資料來源: SEMI SMG，電子時報整理(2004/02)

SEMI 統計顯示，拜南韓半導體廠商積極投資設備所賜，2003 年全球半導體 設備銷售額成長 12％，為 221 億美元，超乎 SEMI 稍早預期水平，2004 年該市場 將進一步增長 39％。值得注意，南韓在 2003 年超越台灣，成為僅次北美、日本 的全球第三大半導體設備市場，在全球所佔比例達 14％，採購總額 32 億美元。

Gartner Dataquest 預期，最可能的情況是 2004 年半導體設備市場成長 34％，

這種情況的發生機率約 60％，另在最樂觀的情況下，設備市場則可能大幅成長達 53％，發生比例約有 35％，但若是最糟的情形，設備市場也會較前 1 年成長 28

％，此種情況發生機會僅有 5％。

圖 3-33 北美半導體設備商接單 2003 年 7~12 月

資料來源: SIMI，電子時報整理(2004/2)

日本 I C 廠商的優勢在於擁有較高的製程技術與優良的品管制度，加上完整 的上下游電子電器產業體系與可靠的產品交貨期以及長期的產銷合作關係，但其 缺點在於廠商過於關注市場佔有率，而忽略資金流動性，致使負債比例普遍偏高，

日本 I C 廠商的優勢在於擁有較高的製程技術與優良的品管制度，加上完整 的上下游電子電器產業體系與可靠的產品交貨期以及長期的產銷合作關係，但其 缺點在於廠商過於關注市場佔有率，而忽略資金流動性，致使負債比例普遍偏高，