2022年3月，蘋果（Apple）於春季發表大會推出號稱「全球最強大的怪物型電腦晶片」M1 Ultra，再度引爆半導體對小晶片（Chiplet）的關注。蘋果資深硬體技術副總裁 Johny Srouji更指出：「M1 Ultra 是一款開創新局的 Apple 晶片，將再次震撼個人電腦產業。」
彈性組裝 經濟高效能
業界專家表示，M1 Ultra的小晶片設計，簡單來說就是將2顆CPU連在一起，發揮加乘的運算處理效果。其實，早在2020年超微（AMD）就開發了CCD（Core Chiplet Die）小晶片，採用7奈米製程，讓小晶片數量可以隨市場需求增減，例如用於伺服器的搭配8顆處理器，而桌機則用2顆處理器。
「這種高彈性的設計配置，不僅能加快晶片開發速度，更能大幅降低研發成本。」力成科技執行長謝永達向本刊表示。根據超微官方資料顯示，在14奈米的情況下，以小晶片生產的成本，相較於系統單晶片（SoC）設計方式，可節省近50％。
日月光研發副總洪志斌補充，使用小晶片主要目的在提升整體表現（如晶圓良率及成本），將原本單一面積很大的多核心晶片拆分成多個面積較小的晶片，這樣的作法不僅可減少單一過大面積的晶片成本，由於小晶片的良率較好，能整合出更經濟且高效能的產品。正因如此，IC設計業者對小晶片的興趣與接受度越來越高，尤其是一線IC設計業者。
趨勢底定 大咖紛出手
舉例來說，全球排名前五大的IC設計大廠中，就有超微、高通（Qualcomm）、輝達（nVIDIA）、聯發科四家陸續投入小晶片開發設計，其中，超微更是率先推出商用小晶片的IC設計大廠；法人報告指出，聯發科也預告其HPC產品將朝向小晶片架構發展，預計2023年上市。
深入分析，超微用小晶片作為反超老對手英特爾（Intel）的祕密武器，蠶食x86市場，市占率從2018年僅有10％多，一路狂飆到2022第一季的27.7％，創歷史新高；不僅如此，蘋果、谷歌（Google）、微軟（Microsoft）、Meta（前身為臉書Facebook）、亞馬遜（Amazon）等不同領域的科技巨擘，也紛紛喊出自研晶片規劃，以利產品或服務差異化，此舉勢必進一步動搖英特爾處理器霸主的地位。
「雖然x86架構預期在筆電處理器中仍將占據主流，但蘋果內部自研處理器的轉變，標誌著此格局將發生重大改變。」外商System Plus Consulting技術與成本分析師Ying-Wu Liu一語道破處理器市場的現況。
據 Transparency Market Research報告指出，2020年全球小晶片市場規模為11.1億美元，預計2031年市場規模上看472億美元，年複合成長率（CAGR）上看40.9％；主要成長動能來自全球消費電子產業對小晶片的需求上升，以及HPC運算需求。
眼看晶片、雲端及系統廠相繼投入小晶片拓展市場， CPU老大哥英特爾也不得不放下身段，跳下來加入小晶片戰局，鞏固龍頭地位。
高手結盟 追求標準化
值得一提的是，即便小晶片擁有成本低、開發快的優勢，但在系統開發上，仍得面對晶片間互聯互通的挑戰。工研院副總暨資深技術專家吳志毅表示，小晶片組合的是各家、各類型的晶片，晶片間就像是說著不同的語言，無法有效溝通，恐間接影響晶片的互聯性與效能。
有鑑於此，極力爭奪主導權的英特爾，今年3月登高一呼，攜手微軟、Google、台積電、日月光、高通、聯發科、創意電子等國際大廠，共同打造Universal Chiplet Interconnect Express（UCIe）聯盟，望藉此打造出標準化的小晶片溝通介面。
小晶片蔚為潮流，市場第一個聯想到的受益者就是協助超微、蘋果等生產晶片的台積電。殊不知， 除了台積電外，小晶片的崛起也引爆載板、封測與IP設計服務等半導體供應鏈龐大商機，吸引業者爭相布局。
洪志斌談到，從成長機會來看，小晶片的設計主要是把原本在晶片上大量的研發與製造成本，轉移到封裝上，因此會運用到許多先進封裝技術，如2.5D矽中介板（Silicon interposer）、扇出（Fan-Out）重新分布層（RDL）與橋接晶粒（Bridge Die）等等，將各種Chiplet晶片透過先進封裝製程精密地連接、整合在一起。
載板受惠 欣興擴產能
「當整合的晶片越多越精密，相關封測的製程與商機也就隨之大幅成長。另外，小晶片的設計也會搭配大尺寸與多層數的先進封裝基板，所以載板廠商也能在小晶片商機中受惠。」洪志斌詳細分析。
針對載板，力成科技執行長謝永達進一步向本刊說明，載板負責承載做好的晶片，越先進的製程與封裝技術，所使用的載板面積越大；與此同時，小晶片的興起，將不同製程、不同功能的裸晶封裝在一起，以提升運算效能，這種設計方式所消耗的ABF載板數量也會跟著增加，為台灣相關業者帶來龐大商機，包含欣興、景碩與南電等的訂單，未來都將應接不暇。
根據國票投顧的分析報告，台灣載板廠商全球市占率約43％，居於首位，有望在ABF載板供需吃緊的趨勢下顯著受惠。因此，ABF載板廠近期紛紛擴大資本支出、積極擴充產能，如全球最大ABF載板廠欣興，2022年即擬砸404億元資本資出擴產。
力成主推 扇出型封裝
ABF載板供不應求，為封測業者力成開啟一扇窗，帶來龐大商機。謝永達表示，力成扇出型封裝能取代ABF載板承載晶圓，其線寬、線距與功耗效能遠比ABF載板好，可以舒緩ABF載板產能不足的問題，特別是ABF的投資昂貴，建廠需要較長時間，短時間難以有效因應小晶片需求。
謝永達透露，為改善ABF載板不足問題，就連載板廠也想跳下來做扇出型封裝。他指出，原用於小晶片的ABF載板數量可能需疊加12層或更多層數，若採用扇出型封裝，能有效減少載板層數，或搭配幾層BT載板即可使用，現在力成就在研發這方面的案子。
本刊側面了解，許多國際大廠都已和力成接觸，如英特爾、超微、Google等，這不僅反映出小晶片需求日益增多，也顯示力成技術實力備受肯定。
看到小晶片業務開始發酵，謝永達感慨萬千地說，力成2016年就開始研發扇出型封裝，此先進製程封裝技術挑戰性很大，投入超過100億元資本支出，2019九年才正式量產，這一路走來如人飲水，但看準小晶片是未來的晶片趨勢之一，仍義無反顧地投資。
據Yole預估，2020年整體封裝市場產值約446.5億美元，2026年可望成長至685億美元，年複合成長率約7.4％。值得注意的是，受惠於高效能運算晶片需求，2026年先進封裝產值將成長至100億美元，年複合成長率將高於平均，達19.5％，其中以2.5D/3D成長最高。
IP設計 創意挺神山
「進入16奈米以下的演進，在小晶片與後段封測階段有很大變化，前面的台積電往前衝、衝太快，其實封測廠已有點跟不上，中間斷層須由先進封裝技術來銜接。」謝永達有感地說。
相較於台積電、載板與先進封裝廠商，專攻矽智財（IP）、台積電轉投資的IC設計服務業者創意電子，是較常被市場忽略的小晶片商機受益者，而創意電子之所以能抓住小晶片商機，正是源自其與台積電長期針對先進封裝技術的緊密合作。
「進入先進製程後，晶片商需要創意的機率會提高。」創意財務規劃暨投資人關係部副處長林新洲如此表示。創意技術副處長李智強補充說道，創意服務的對象，基本上愈來愈多是需要先進製程與封裝技術的客戶。事實上，若只會設計IP，而不懂後段的封裝製程，就難以關照晶片設計的細節，設計出的IP可能無法使用，或者良率不佳。再者，越先進的製程研發，所需投入的成本就越高，因此晶片研發「成功率」也成為系統廠開發晶片的關鍵指標，而這些都需要長時間經驗和技術的堆疊，才能符合後面小晶片客製化的發展趨勢。
李智強向本刊表示，創意與台積電長期緊密合作，甚至在台積電早期投入先進製程研發時就已加入，彼此一起驗證相關技術、互相優化，創意的IP優化，與台積電的製程優化整合，讓平台順利work（運作）。
依李智強所言，創意此刻正站在巨人的肩膀上，跟著台積電一起迎接小晶片商機。
綜觀小晶片市場已經起步許久，如今標準、廠商已陸續布局跟上。當被問及小晶片要起飛了嗎？謝永達笑著說道：「我們已經裝了翅膀！」他的回答或許正是業者共同的心聲，小晶片展翅高飛的時刻即將到來。
