2023年ABF載板應用占比推估
2023年ABF載板應用占比推估
2020年ABF載板月產能分布
2020年ABF載板月產能分布
雲端、AI、5G網路布建、小晶片設計與先進封裝技術發展的長期趨勢下,ABF載板需求有望水漲船高。圖/路透、美聯社、Unsplash、    本報資料照片
雲端、AI、5G網路布建、小晶片設計與先進封裝技術發展的長期趨勢下,ABF載板需求有望水漲船高。圖/路透、美聯社、Unsplash、 本報資料照片

ABF載板為IC載板其中一種,主要應用於CPU、GPU、FPGA、ASIC等高運算性能IC,高運算性能IC已與一般人生活密不可分,且應用範圍日廣,加上半導體製程技術演進,預期ABF載板重要性將持續提升。2017年以來雲端應用興起,網路資料中心、網路工作站大量布建,直接刺激伺服器、交換器的出貨量,間接推升ABF載板需求,在雲端應用外,AI應用是另一個推升ABF載板需求的要角。

放眼未來,兩大應用的驅動力道不僅將延續,更有望逐步加強,雲端與AI應用之外,2020之後數年,將是5G與相關應用蓬勃發展的時代,在布建5G網路的過程中,勢必將消耗大量ABF載板,IC製造端為了延續摩爾定律,業界乃從設計與封裝下手,小晶片設計消耗的ABF載板比全微縮製程更多,先進封裝使用的ABF載板尺寸更大,且生產良率低,預期又會進一步提高ABF載板需求。估計2019~2023年全球ABF載板平均月需求量將從1.85億顆、成長至3.45億顆,年複合成長率達16.9%。

雲端、AI、5G共同推升需求

2010年以前,ABF載板需求主要由桌上型電腦、筆記型電腦驅動,CPU、GPU消耗大量ABF載板,可是2010年後桌上型電腦、筆記型電腦出貨量持續走跌,ABF載板需求也逐步下滑,直到2017年受惠於筆記型電腦復甦、雲端與AI應用興起,ABF載板需求出現連續三年成長。

2017~2019年筆記型電腦市場雖呈現復甦,惟成長力道有限,雲端與AI應用可說是推升ABF需求的主力,雲端應用之所以能推升ABF需求,主因在於架設雲端環境所需的資料中心、網路工作站有賴大量伺服器、網通設備、光通訊設備、電源設備與散熱設備驅動,其中伺服器、交換器搭載的IC即需要大量ABF載板。

在雲端應用外,AI應用是另一個推升ABF載板需求的要角,語音辨識、機器視覺、大數據分析等應用持續拓展,不僅加速AI伺服器布建,更全面刺激雲端與終端AI晶片的需求。

雲端與AI應用是建構未來社會不可或缺的條件,無論是工作、上學、生活、娛樂、城市治理、生產、金融、醫療、零售、交通、安防等,都將與雲端、AI應用建立起更深的連結,所需硬體設備需求也將提升,進而推動高運算性能IC出貨,並帶動ABF載板需求。以公有雲市場為例,市場規模有望從2019年830億美元、成長至2023年1,791億美元,年複合成長率達21.2%,全球AI晶片市場規模則有機會自2019年113億美元、成長至2023年418億美元,年複合成長率達38.7%,凡此成長趨勢都將為ABF載板帶來剛性需求。

除了雲端與AI應用外,5G與相關應用從2020年起開始蓬勃發展,5G網路布建過程勢必將進一步拉升ABF載板需求,主因是5G基地台可能採用的FPGA在三個以上,搭載的CPU約四~五個,同時還包含各類ASIC與更多射頻元件,再者,由於5G頻段高於4G、訊號傳輸距離與穿透能力都不如4G,5G基地台需求量約是4G基地台的1.75~2倍,去化ABF載板產能之效果也將顯著高於4G基地台,估計2019~2023年5G基地台出貨量有望從55萬台成長至670萬台,年複合成長率為86.8%,有望顯著驅動ABF載板需求。

小晶片、先進封裝將進一步去化ABF載板產能

IC製造端為了延續摩爾定律,業界已開始從設計與封裝下手,利用小晶片(Chiplet)設計與先進封裝提升電晶體數量。小晶片設計概念是將SoC中各單元如運算、儲存、訊號處理、數據流管理等逐一拆分,利用不同製程技術打造出小晶片,再將數個小晶片封裝成晶片網路,以提升運算效能。

近期最為人知的小晶片設計是AMD,AMD在2019年第三季針對x86架構伺服器推出的第二代EPYC處理器,將7奈米製程運算單元與14奈米製程的輸入/輸出、儲存單元,整合於同一塊基板,雖運算效能更高,但晶片尺寸也更大,消耗的ABF載板亦比全微縮製程更多。

在先進封裝部分,台積電先後推出的CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)封裝技術與整合扇出暨基板(InFO-oS)封裝,是利用中介層(Interposer)、矽穿孔(Through Silicon Via)或重分布層(Redistribution Layer)連結IC,再將其封裝於ABF載板,CoWoS主要應用於高效能運算,InFO-oS則以系統單晶片應用為主。

此外,英特爾也開發出類似台積電CoWoS封裝技術的嵌入式多晶片互連橋接(Embedded Multi-die Interconnect Bridge)技術,利用矽橋(Silicon Bridge)連結IC,並整合於ABF載板,無論是CoWoS、InFO-oS或EMIB,使用ABF載板面積勢必高於單一IC,加上布線複雜、生產良率低,預期會去化大量ABF載板產能。

蘋果推出ARM架構處理器Apple Silicon可能有單核和雙核配置的差異,雙核配置可能會採用台積電InFO-oS封裝技術,以兼顧成本與效能,而且,蘋果往往是新技術引領者,一旦大舉採用InFO-oS封裝,必然有助於提高該封裝技術滲透率,從而推升ABF載板需求。

整體而言,雲端、AI、5G網路布建、小晶片設計與先進封裝技術發展的長期趨勢下,ABF載板需求有望水漲船高。估計2019~2023年全球ABF載板平均月需求量將從1.85億顆、成長至3.45億顆,年複合成長率達16.9%。就應用類別來看,預期至2023年,PC(含桌上型電腦、筆記型電腦)消耗的ABF載板占總體約47%,伺服器、交換器約25%、AI晶片約10%、5G基地台約7%。

需求吃緊 台廠受惠最深

2010~2017年由於桌上型電腦與筆記型電腦衰退,導致ABF載板一度供過於求,為避免重蹈覆轍,供應商擴產步伐則相對穩健,2018年ABF載板需求又見提升,市場已出現供需緊俏情況,至2019年供給缺口更進一步放大。就供需情況來看,2019年主要ABF載板供應商的月產能總計約1.67億顆,平均月需求量則是1.85億顆,缺口近10%。

供應商雖已陸續提出擴產計畫,估計2019~2023年ABF載板產能年複合成長率有望達18.6%,但是整體來看,直到2023年ABF載板平均月產能總計仍僅3.31億顆,屆時可能無法滿足平均每月3.45億顆的需求,供需仍將緊張,換言之,ABF載板市場有機會迎接新一波延續數年的榮景。由於供應商計畫擴增的產能可能直到2021下半年才逐漸放量,預期2021年供需缺口接近約16%,是未來幾年供需缺口最大的一年。

分析2020年ABF載板產能分布,估計台灣廠商占比達46%居於首位,日本廠商占比約30%居次;在產品布局方面,台灣廠商已完整覆蓋CPU、GPU、FPGA、ASIC、射頻元件、先進封裝等各項目,較日、韓系廠商更為全面,預期台灣指標廠商欣興、南電、景碩,有望在ABF載板出現持續性供需吃緊的趨勢下顯著受惠。

其中,欣興是全球第一大ABF載板供應商、產品布局全面,可能是最大受益者,目前ABF載板營收占整體營收約30%,估計到2023年可提升至37%,在產能擴張部分,欣興2019年資本支出為92億元,2020年更大幅調升至240億元,約有六成資金用於擴增ABF載板產能。

南電ABF載板營收占整體營收約48%,顯著高於同業,預期ABF載板市場持續擴張,對營收的挹注也會相對顯著;此外,南電ABF載板以應用於GPU、ASIC與射頻元件為主,主要客戶包括AMD、NVIDIA、華為等,可望受惠於AI應用、5G網路布建帶來的需求,雖然主要客戶之一華為受到美國禁令而影響南電ABF載板成長性,惟5G網路布建期長,5G設備的ABF載板需求仍將持續走高,對南電影響或相對有限。

景碩ABF載板營收占整體營收約35%,主要應用包括GPU、FPGA,重要客戶有輝達、賽靈思、聯發科等,預期也將受惠於AI應用與5G網路布建,2020年景碩大幅擴產,月產能已從2019年600萬顆提升至1,200萬顆,目前仍持續上升中,估計產能規模可望在2023年與韓國SEMCO並列。(本文作者為拓墣產業研究院)

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