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中国台湾半导体产业的年度盛事SEMICON Taiwan 2022顺利落幕，今年展会共有700家国内外厂商参与，使用了2,450个展览摊位，更有超过5万名专业人士参展。由于参展需求十分热烈，历年来都只使用南港展览馆一馆作为主展场的SEMICON Taiwan，已有场地供不应求的情况出现。因此，据主办单位内部人士透露，2023年的SEMICON Taiwan很可能将进一步扩张到二馆，成为规模直追台北国际电脑展(COMPUTEX)的超大型专业展。
除了展览规模破纪录之外，今年的SEMICON Taiwan还有个值得一提的现象–国外来台参展人士的数量，比过去两年疫情期间明显增加许多。除了来自欧美的参展者明显增加外，来自日本、新加坡的参展者也多了不少。即便中国台湾还没完全解封，外国访客入台仍需执行3+4隔离检疫，但显然中国台湾半导体产业的商机，让这些外籍人士即便要忍受些许不便，还是愿意来台面对面拜访客户。
那麽，在这次半导体展期间，设备/材料业者端出了哪些新方案来协助半导体製造业应对未来的挑战呢？以下就是本刊的整理报导。
回应先进制程挑战 汉高主动出击
在本届SEMICON期间，胶材厂汉高(Henkel)针对先进封装应用，发表了最新的半导体级底部填充胶(CUF)Loctite Eccobond UF 9000AG，可提供强大的互连保护以及量产製造兼容性，赋能先进覆晶晶片的整合。
汉高在先进晶片技术的预涂胶水与胶膜底部填充材料领域发展已相当纯熟，而此次发展更拓展汉高在先进覆晶封装领域的后涂底部填充产品组合。除了推出新品外，汉高也改变了既有的客户合作模式，因而从单纯的胶材供应商，转变成与客户进行深度合作，为先进製程挑战提供客製化解决方案的合作伙伴。
汉高日本与中国台湾区电子事业部副总裁栗山健治(图1)表示，Loctite Eccobond UF 9000AG是一款突破传统配方框架，在高填料填充量与快速流动特性之间取得平衡的底部填充胶，可满足下一代半导体元件封装对于可靠性与体积的极致需求。该产品目前已经在最新可量产製造的製程环境中获得验证，包含5G晶片、资料中心所使用的高效能运算晶片以及记忆体，都是UF 9000AG锁定的应用目标。
图1 汉高日本与中国台湾区电子事业部副总裁栗山健治指出，为协助半导体业者应对先进製程带来的挑战，材料厂商可採取更主动的作为
值得一提的是，传统上CUF这类产品都是以专业封测厂(OSAT)为主要客户族群，但汉高在9000AG的推广上，採取直接面对IC设计客户的新作法。汉高主动出击，与中国台湾某家开发5G晶片的IC设计公司接触，了解其使用最先进製程的IC产品对CUF的需求后，发现市面上现有的CUF无法满足最先进製程对应力的严格要求，因此在汉高与该IC设计公司的联合主导下，邀集半导体製造价值链中的其他成员共同进行评估，最后决定在新款5G晶片的封装上导入9000AG。这项新作法也让汉高从单纯的材料供应商，转变成价值链中的合作伙伴。
栗山健治指出，这个案例也显示，为了应对先进製程所带来的挑战，材料供应商与价值链中的其他成员必须在产品研发的早期就展开深度合作，开发客製化的新产品来满足特定客户/应用的需求，而非被动地等待客户提出需求后，再开发出对应的标准产品。事实上，9000AG也只是一个产品的品名，汉高实际出货给客户的9000AG，有很大一部分会是在标准品的基础上进行过各种微调的客製化材料。
落实环境永续 贺利氏扩大採用回收金属
除了製程进步对材料带来新的挑战外，环境永续议题也对半导体产业链带来很大的压力，製造商必须设法减少自身的碳足迹，并避免使用含有禁用物质的材料。为协助半导体製造商应对环境永续的压力，贺利氏(Heraeus)在本届SEMICON Taiwan期间，发表了多款对环境更友善的焊接材料。
贺利氏先进封装焊接材料全球产品经理张瀚文(图2)指出，在系统封装(SiP)与异质整合的趋势下，封装业者需要能将焊点尺寸与间距缩得更小的技术解决方案。而且，不只是锡球植布这种相对昂贵的製程，成本较低的锡膏印刷焊点，也希望尺寸能做得越小越好。在此同时，为减少碳足迹跟避免使用带有禁用物质的原材料，封装业者也希望能找到可以简化製程，并且对环境更友善的新配方。
图2 贺利氏先进封装焊接材料全球产品经理张瀚文指出，协助客户实现更有利于环境永续的製程，是该公司追求的目标
为协助客户实现更环境友善的迴焊製程，贺利氏发表了两款新品，分别是可用纯水清洗，而且粒径为T7等级的Welco AP520锡膏，以及同样可水洗，并且不含卤素的AP500助焊剂。AP520让覆晶封装和表面黏著元件(SMD)的焊盘可以一体化印製，从而简化SiP封装的製程步骤，达到节省资本支出，并降低碳足迹的目标；AP500则不含被禁用的卤素，而且更容易清洗，可以把残留物所造成的缺陷降至最低。
张瀚文总结说，展望未来，客户对环境永续、绿色製程的要求，将会越来越严格。因此，贺利氏一方面会继续推出可以协助客户简化製程的新配方材料，另一方面也正在大力开发採用回收金属製成的锡膏、金线等材料。开採金属是碳足迹非常高的活动，如果能用回收的锡、金来製作封装材料，碳足迹至少可以减少到1/800，其节能减碳的效果是非常明显的。而为了确保回收原料能稳定供应，贺利氏正积极与材料回收业者，甚至珠宝业者展开合作，拓展回收金属的来源。
缺工成为普世现象 新方案提升OSAT自动化
在过去几年，疫情一方面对人流与物流的正常运作造成极大影响，另一方面又让市场对半导体元件的需求暴增，导致半导体业者都在大力扩张产能，让半导体产业人力短缺的问题变得更严重，尤其是自动化程度相对较低的封测厂，因为还有许多製程作业须仰赖人力执行，因此缺工问题变得更加严重。
K&S执行副总裁张赞彬就指出，半导体产业缺工已经是普世现象，不仅中国台湾如此，新加坡亦然。由于许多半导体製造商都在新加坡积极扩张产能，预期未来几年，新加坡的半导体产业将需要约5万名人力。但新加坡只是一个人口500多万的小国，如果不设法提高半导体产业的自动化程度，绝对找不到这麽多人才。
而且，相较于半导体前段製程，后段製程的自动化程度普遍更低，因此，后段业者对人力的需求会比前段更多，导致后段业者将遇到更大的人力缺口。提高后段製程的自动化，遂成为缓解人力短缺压力的希望之所在。
为了提高后段製程的自动化程度，K&S在SEMICON Taiwan展前，正式宣布与中国台湾乐宇精密合作，採用RGV物料输送系统(图3)，为广大半导体市场提供高度自动化的球焊机生产线解决方案。自动化物料输送系统利用计算机化的设备与机器人手臂， 协助优化产线料区的料盒、载具和生产设备之间的高效运送。
图3 K&S和乐宇联手，为后段製程提出自动化程度更高的解决方案
到目前为止，K&S和乐宇已经协助业界成功建立140条以上的RGV线焊生产线。该系统能减轻操作人员工作负荷，提高人机比，同时减少待机准备时间，有效地提高生产效率。此外，自动化上下料盒方式将加速实现全速生产。该系统不只适用于全新建造的产线，也能运用在现有的产线上。
张赞彬认为，以乐宇在RGV机器人系统方面丰富的工业经验，结合K&S的球焊解决方案，双方将有能力提供高效的物料输送系统，相信这次合作能使OSAT客户更好地实施工业4.0，同时为产品质量优化和产能提高助一臂之力。
高度自动化的球焊机生产线由高效的材料控製计划程序(MCS)控制，且该程序可直接与客户现有的生产执行系统(MES)连接，客户将因此大受脾益。
守护电力品质 伊顿推出新方案
半导体製造不仅需要充足的电力，更需要高品质的电力。为确保关键设备能获得高品质的电力，不断电系统(UPS)一直是半导体厂必备的基础设施。然而， UPS毕竟不是半导体厂的生财设备，因此，如何用更低的总体持有成本来布建UPS，成为半导体厂最关心的议题，也促使UPS业者伊顿(Eaton)不断推出对应的解决方案。
伊顿行销与技术支援协理江嘉伦指出，电力是半导体製造的基石，因此中国台湾各大科学园区内的高科技大厂，均已有超高压直供的馈线专线，其停电风险几近于零。但半导体製造不仅需要稳定的供电，更需要高品质的电力。因此，UPS在半导体厂中，最大的价值是提供高品质的电力。事实上，近几个月中国台湾科学园区所发生的电力事故，超过九成都只是压降，而非完全停电，但由于高科技製程对精准度的要求极高，产线各环节的连动紧密，机台对电压非常敏感，如果降压频率升高，造成的损失将不亚于停电。
UPS是守护电力品质的关键基础设施。在UPS系统的协助下，半导体厂裡的关键製程设备，大体上都不会遇到压降问题，而且电网裡的谐波也不至于干扰到机台的正常运作。但现有大型UPS 所张起的保护伞无法涵盖到厂内的所有设备，而且系统尺寸庞大，占用可观的厂区面积，也是一个问题。
因此，伊顿决定从两个方向著手，一是提高大型UPS的功率密度，让大型UPS可以支援更多负载；另一个思路则是将UPS与超级电容结合，把UPS系统小型化，让目前还不在传统UPS保护范围内的次要设备，也有抵抗压降的基本能力。
伊顿的93PR创新储能型UPS，就藉由导入碳化硅(SiC)元件，实现了更高的能量密度。
93PR UPS最多可以并联8个电源模组(图4)，提供高达4.8MW的容量，并具有97.5%的双转换效率，可以为半导体厂省下可观空间，还可搭配EnergyAware储能套件，实现削峰填谷的功能。
图4 伊顿93PR UPS所搭配的新款电源模组。由于採用碳化硅元件，模组的能源密度大幅增加
3S UPS则是以超级电容取代电池，实现极致小型化的工业用UPS。此一专为工业与高科技厂房等场域设计的新世代UPS没有体积庞大的电池，所以可採用壁挂式设计，让系统的占用空间、重量均大幅缩小，整机效率亦高于99%。这种UPS是专门用来对抗暂态压降事件的保护设备，即便电压突然归零，只要时间不超过1秒钟，负载都可正常运作。同时，因为是使用超级电容而非电池，所以只要一秒就能将电容充饱，继续守护负载设备。
