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542.【達人聊產業】先進封裝良率守護者!AOM 遍尋晶圓 defect ft. 倍利科黃建中總經理

AI 晶片驅動先進封裝需求激增,HBM 堆疊封裝一旦良率失控損失代價遠超傳統單顆晶片,迫使封裝廠在製程中段大量建置 AOM 量測站;台廠倍利科技深耕 IPQC 光學量測八年,正從昔日兩家日系廠商壟斷的市場中搶下一席之地。

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重點摘要

  • AOM(自動化光學量測)與 AOI(自動化光學檢測)的核心差異在精度與用途:AOM 放大倍率最高達 150 倍、可量測到數百奈米,但視野小、速度慢,適合製程中段 IPQC 的精密量測;AOI 則以速度取勝,適合出貨前大量全檢;兩者市場近年隨先進封裝複雜度提升而逐漸交融。
  • AI 晶片採用 2.5D/3D 堆疊封裝,HBM 記憶體與邏輯晶片緊密疊合後,若任一工序良率出問題,旁邊的 HBM 也可能一起報廢,損失代價遠超傳統單顆晶片,促使封裝廠在更多製程站點建立 AOM 量測站,成為倍利科技訂單在 AI 起量後快速放大的直接原因。
  • 倍利科技 2014 年由太陽能廠新日光分拆成立,初期與交大電機系林晶登教授的影像處理實驗室合作,先做高速公路 AI 影像監控,後轉進半導體光學量測,歷經八年補齊光機電軟業五大技術領域,在日系廠商壟斷九成市場的格局中逐步取得認證與份額。
  • 業界三種不可見光(IR、螢光、X 光)正被引入先進封裝檢測,但 X 光照射 HBM 後三至六個月可能引發記憶體結構形變、導致漏電,業界因此以低劑量 CT 為開發方向,目前 X 光仍只能抽驗,無法做到全線 inline 全檢。
  • 倍利科技 2018 年跨入醫療影像,開發低劑量 CT(LDCT)肺部篩查 AI,歷時兩年半取得 TFDA 認證,成為台灣目前唯一同類產品取得美國 FDA 認證的公司,已售予台灣約四五十家醫院;醫療僅占整體營收約 1%,半導體佔 99%。

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AOM 與 AOI 的差異:量測 vs. 檢測

AOM(Automated Optical Metrology,自動化光學量測)在 AOI(Automated Optical Inspection,自動化光學檢測)的基礎上,加入精確尺寸量測功能。黃建中以顯微鏡做比喻:放大倍率可達 150 倍,精度達數百奈米,但景深(可清晰拍攝的深度範圍)因此縮減到 1 至 2 毫米以下,視野極小,全檢速度極慢。

AOI 以高速全檢為主要訴求——例如 OSAT 廠出貨前每顆都要過一遍,需要幾十台設備並排運作。AOM 則專注於製程中段的 IPQC 站別,每條產線所需台數遠少於 AOI,過去市場規模有限,因此大廠投入資源不多,長期由兩家日本公司壟斷全球約九成份額。

「AOM」這個名詞約自 2025 年才開始通行,此前業界統稱 OM(Optical Metrology)。近年隨先進封裝複雜度提升,AOM 與 AOI 的使用場景逐漸交疊,界線也開始模糊。

AI 浪潮如何引爆 AOM 需求

半導體品質管控分三段:IQC(來料品管)、IPQC(製程中段品管)、OQA(出貨品管)。過去 IPQC 所需 AOM 台數少、市場規模有限,廠商投入意願低。

AI 晶片改變了這個邏輯。2.5D、3D 堆疊封裝(如 CoWoS、SoIC)將 HBM 記憶體與邏輯晶片緊密疊合,若任一工序出錯,旁邊的 HBM 也可能連帶報廢——損失的不是一顆晶片,而是整批昂貴堆疊元件。高損失風險讓封裝廠不得不在更多站點設置 AOM 量測,直接帶動倍利科技的設備出貨量。

倍利科技的發展歷程:從太陽能到半導體

倍利科技 2014 年由太陽能廠新日光出資成立。創辦人黃建中與共同創辦人看到影像處理技術的應用潛力,透過舊識關係找到交通大學電機系林晶登教授的實驗室——該團隊約有八位博士及五六位碩士,已完成台灣高速公路與快速道路的 AI 影像監控系統,利用每 1.5 公里一支攝影機偵測逆向行駛、火燒車等路況異常。

評估過林地種樹、小湖別墅等退休規劃後,創辦團隊決定留在半導體相關領域。2016 至 2017 年切入半導體市場,初期引進日本半自動 OM 設備並升級為全自動,後來應客戶要求開始自研設備,陸續補齊光學、機構、電控人才,完成光機電軟業五大技術整合。黃建中提到,早期進工廠連無塵室防護衣怎麼穿都不知道,對倍利科技的工程師而言是很大的心態轉換。

目前業務分布:台灣約 70-80%,韓國約 10-15%(大型 OSAT 廠),中國大陸與東南亞共 5-7%。

光源技術與 X 光的挑戰

倍利科技目前以可見光(RGB)為主。業界常用的不可見光分三種:IR(紅外線)、螢光、X 光。IR 可穿透部分結構,遇到金屬層就無法繼續;X 光穿透力最強,可透視多層堆疊,但存在破壞性風險。

黃建中說明:鎢靶發出的 X 光照射 HBM 後,若被材料吸收後造成結構形變,三至六個月後記憶體可能開始漏電,資料因此損毀。業界因此參考醫學低劑量 CT(LDCT)的思路,研究如何用更低的 X 光劑量看清所需結構,目前仍在開發階段。現有 X 光設備的晶圓處理速度(WPH)不足以支援全線 inline 全檢,只能以抽驗方式運行;隨著 3D IC 量體增加,X 光量測站點數量預期會線性成長。

可見光加 IR、可見光加螢光的組合是目前業界較普遍的整合方案,X 光則多以獨立設備形式出現。

圓形晶圓到方形面板的轉變

封裝載板從圓形晶圓轉向方形面板(如 CoPoS,Chip on Panel on Substrate)後,夾取與吸附方式需要重新設計:圓形晶圓受力均勻,方形面板四角應力分布不同,翹曲(Warpage)問題更為嚴重。對於背面不能接觸的元件(如部分 CPU),只能從側邊框住,而非底部吸附。

高倍率鏡頭景深極淺,若面板有翹曲,移動過程中焦距就會偏移,必須動態調整。黃建中表示,機構設計是面板化最主要的挑戰,軟體與演算法部分的難度則與圓形晶圓相近。

In-situ 檢測的趨勢與現實困境

業界討論將光學量測模組直接嵌入製程設備(In-situ),省去獨立 AOM 占用廠房面積(Footprint)的成本,並減少晶圓在設備間搬運的損耗。倍利科技五六年前已開始承接此類整合專案,然而五六年來都未能從這塊獲利:即使設備型號相同,不同出廠年份的元件就可能有差異,需逐台適配,開發成本難以回收。

嵌入整合的另一個困難是責任歸屬——若出問題,客戶難以判斷是量測 AI 的問題還是製程設備本身的問題,部分封裝廠因此傾向要求製程設備商自行整合檢測功能,讓倍利科技轉型成設備商的光學模組供應商。黃建中表示倍利科技仍希望維持直接對封裝廠的銷售關係,因為封裝廠才是最終掏錢的決策者。

醫療影像跨界:LDCT 肺部篩查

2018 年,一位台大醫學院資深教授找上倍利科技,委託開發低劑量 CT(LDCT)肺部篩查 AI。黃建中承諾三個月內交付,實際花了約半年完成。

倍利科技隨後決定將其商業化,歷時約兩年半走完取證流程(醫材銷售商執照、製造商執照、GMP 認證、TFDA 認證),成為台灣目前唯一同類產品取得美國 FDA 認證的公司,並已售予台灣約四五十家醫院,提供客製化 SOP 讓醫師依需求調整靈敏度。

目前醫療業務占整體營收僅約 1%,半導體占 99%;醫療發展速度比半導體慢,主因在於認證週期長(至少兩年半),且醫院採購決策鏈較複雜。

競合格局與投資觀察指標

KLA 在其投資者日中表示,後段製程控制(Process Control)的成長性將追上甚至超越 WFE(晶圓廠設備)成長率——這與黃建中對 IPQC 需求前景的判斷一致。

黃建中建議,觀察倍利科技的前瞻指標可追蹤大型封裝廠(先進封裝廠、OSAT 廠)的擴廠計畫與方向,倍利科技通常能提前半年至三年看出業績成長或衰退趨勢。倍利科技目前業務與技術發展均鎖定先進封裝,鎖定這塊的擴產規模即可推估 AOM 量測設備的需求方向。

精選語錄

「它做壞的不是一顆晶片的問題,是它連旁邊的 HBM 都可能要報廢掉。」——黃建中說明先進封裝良率失控的高代價

「我們是一個 AI 公司,但是光機電是我們的兵器。」——黃建中定義倍利科技的核心定位

「HBM 被 X 光打了之後,它以後三個月半年有可能開始漏電,你 memory 漏電的話,你資料就爆掉。」——說明 X 光檢測對先進記憶體堆疊的潛在破壞風險

時間軸

(逐字稿無明確時間戳,以內容順序呈現)

  • 開場 AOM 基本概念:與 AOI 的功能差異、景深與精度的 trade-off
  • 半導體品管三階段架構(IQC、IPQC、OQA)與 AOI 的歷史發展
  • AI 晶片帶動 HBM 堆疊封裝、IPQC 需求爆發,AOM 名詞約自 2025 年通行
  • 倍利科技公司歷史:新日光分拆、交大林晶登教授團隊、高速公路影像監控
  • 半導體轉型:日系設備升級、自研設備、光機電軟業五大領域整合
  • 前段 vs. 後段製程檢測差異;市場格局(日系壟斷、台韓中東南亞客戶分布)
  • 光源技術深探:可見光、IR、螢光、X 光;X 光劑量對 HBM 的破壞機制
  • 圓形晶圓到方形面板(CoPoS):翹曲問題與機構設計挑戰
  • In-situ 嵌入式檢測趨勢:五六年開發經驗、尚未獲利的困境
  • 醫療 LDCT 肺部篩查:2018 年緣起、TFDA 與 FDA 認證、醫院部署現況
  • 投資觀察指標:追蹤先進封裝廠擴廠計畫,鎖定先進封裝方向

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