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半導體後段製程新戰場 揭密!台積電赴日的盤算 瞄準「這個技術」

2021-06-22
作者: 孫蓉萍

▲日本向台積電招手,希望避免日本半導體產業空洞化。(圖/取自台積電官網)

美中對抗下,半導體產業受到高度重視,但曾經風光一時的日本,在台韓勢力崛起後,產業的全球市占率僅有9%左右。為避免日本擅長的材料、設備等產業隨客戶到美國設廠,導致日本產業空洞化,日本經濟產業省積極邀請台積電到日本設廠。

回應日本的期待,台積電今年3月在日本成立了子公司「TSMC日本3D IC研究開發中心」。經產省5月31日更宣布,台積電將在茨城縣筑波市(相當於台灣的新竹科學園區)產業技術綜合研究所的無塵室內,興建研究用的生產線。今年夏季開始整建,明年正式投入研發。

半導體前段製程 已達極限

這項投資總工程費約370億日圓,經產省計畫補助逾半,達190億日圓。這項研發案,還有旭化成、基恩斯、信越化學工業、富士軟片、住友化學、島津製作所等日本約20家企業參與。

關於台積電應邀到日本設據點的原因,分析師指出,如果重點放在矽晶圓上製作積體電路的前段製程,因為要求快又精準,需要巨額投資,台積電已經遙遙領先日本廠商,並不需要在日本。但是在後段的封裝過程中,如何在堆疊時節省空間,是日本的強項,而且10年前,政府就帶頭在筑波投資這方面的技術。

先前半導體的技術競賽,指的都是前段製程如何縮小尺寸,但現在幾乎已經到達技術的極限。日本《鑽石周刊》分析,半導體業的遊戲規則正在改變,原本後段製程被認為附加價值低,現在卻和前段製程一樣躋身熱門領域;主要的戰場已經移到後段製程,而不再是一味地比線路的微細化了。

半導體若要功能更強、成本更低,就要另闢戰場。這時候脫穎而出的就是後段工程中的晶片3D封裝技術,因為它可以減少多餘的能源耗損,提高效率。例如講究輕巧的智慧型手機、AR或VR用的頭盔等,都適合用到這樣的技術。此外,去年開始大家都在講碳中和,也使這項技術高度受到重視。日本半導體業者指出,原本節省能源就是非做不可的事,但3D封裝技術現在變成最重要課題。

日本有多家企業,擁有3D封裝技術。在材料方面包括昭和電工材料(前日立化成)、JSR、揖斐電(Ibiden)、新光電氣工業等;製造設備有牛尾電機、佳能、迪斯科(Disco)、東京精密等,其中迪斯科和東京精密就獨占了半導體切割的設備市場。這些企業以及一些研究所和大學,都在台積電合作開發的名單中。

事實上,去年秋季全球半導體大缺貨時,用在電腦、遊戲機等設備的後段工程材料就供不應求。當時揖斐電還為此決定投資1800億日圓增產高性能IC封裝基板,預定2023年開始量產。業界人士透露,由於日本基板不足,曾導致部分外國半導體廠無法量產。

擅長研發材料 日本找利基

《Newspicks》網站指出,筑波是日本3D材料開發的重鎮,因此台積電對日本的期待,應該是瞄準新材料以及加工新材料的設備;而這也是擅長研發材料的日本,在半導體產業維持存在感的一個很好切入點。

日本分析師認為,半導體市場將走向兩極化。台積電在全世界的存在感日漸提升,未來應該把目標放在智慧型手機等科技設備、IoT、汽車相關半導體等;換句話說,台積電在最先進的領域,占有率勢必會擴大。

另一方面,其他企業可以主攻一些利基的半導體市場,對日本來說,這是絕佳機會。例如因為環保需求,使得電源管理愈來愈重要,日本就可以主打這一類半導體。事實上日本已經有些企業重新開始生產,如果日本企業能摒棄以往堅持獨力完成的習慣,結合日本國內的技術和材料,就可望生產出高效率又高機能的半導體。

經產省成功吸引了台積電到日本,應該是希望切磋琢磨的同時,也能鞏固日本企業在新一代半導體的優勢,在規模愈來愈大的半導體產業,繼續占有一席之地。

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