ABF载板需求飙升 台湾成全球最大赢家

ABF载板为IC载板其中一种,主要应用于CPU、GPU、FPGA、ASIC等高运算性能IC,高运算性能IC已与一般人生活密不可分,且应用范围日广,加上半导体制程技术演进,预期ABF载板重要性将持续提升。2017年以来云端应用兴起,网络数据中心、网络工作站大量布建,直接刺激服务器、交换器的出货量,间接推升ABF载板需求,在云端应用外,AI应用是另一个推升ABF载板需求的要角。

放眼未来,两大应用的驱动力道不仅将延续,更有望逐步加强,云端与AI应用之外,2020之后数年,将是5G与相关应用蓬勃发展的时代,在布建5G网络的过程中,势必将消耗大量ABF载板,IC制造端为了延续摩尔定律,业界乃从设计与封装下手,小芯片设计消耗的ABF载板比全微缩制程更多,先进封装使用的ABF载板尺寸更大,且生产良率低,预期又会进一步提高ABF载板需求。估计2019~2023年全球ABF载板平均月需求量将从1.85亿颗、成长至3.45亿颗,年复合成长率达16.9%。

云端、AI、5G共同推升需求

2010年以前,ABF载板需求主要由桌面计算机、笔记本电脑驱动,CPU、GPU消耗大量ABF载板,可是2010年后桌面计算机、笔记本电脑出货量持续走跌,ABF载板需求也逐步下滑,直到2017年受惠于笔记本电脑复苏、云端与AI应用兴起,ABF载板需求出现连续三年成长。

2017~2019年笔记本电脑市场虽呈现复苏,惟成长力道有限,云端与AI应用可说是推升ABF需求的主力,云端应用之所以能推升ABF需求,主因在于架设云端环境所需的数据中心、网络工作站有赖大量服务器、网通设备、光通讯设备、电源设备与散热设备驱动,其中服务器、交换器搭载的IC即需要大量ABF载板。

在云端应用外,AI应用是另一个推升ABF载板需求的要角,语音识别、机器视觉、大数据分析等应用持续拓展,不仅加速AI服务器布建,更全面刺激云端与终端AI芯片的需求。

云端与AI应用是建构未来社会不可或缺的条件,无论是工作、上学、生活、娱乐、城市治理、生产、金融、医疗、零售、交通、安防等,都将与云端、AI应用建立起更深的连结,所需硬设备需求也将提升,进而推动高运算性能IC出货,并带动ABF载板需求。以公有云市场为例,市场规模有望从2019年830亿美元、成长至2023年1,791亿美元,年复合成长率达21.2%,全球AI芯片市场规模则有机会自2019年113亿美元、成长至2023年418亿美元,年复合成长率达38.7%,凡此成长趋势都将为ABF载板带来刚性需求。

除了云端与AI应用外,5G与相关应用从2020年起开始蓬勃发展,5G网络布建过程势必将进一步拉升ABF载板需求,主因是5G基地台可能采用的FPGA在三个以上,搭载的CPU约四~五个,同时还包含各类ASIC与更多射频组件,再者,由于5G频段高于4G、讯号传输距离与穿透能力都不如4G,5G基地台需求量约是4G基地台的1.75~2倍,去化ABF载板产能之效果也将显著高于4G基地台,估计2019~2023年5G基地台出货量有望从55万台成长至670万台,年复合成长率为86.8%,有望显著驱动ABF载板需求。

小芯片、先进封装将进一步去化ABF载板产能

IC制造端为了延续摩尔定律,业界已开始从设计与封装下手,利用小芯片(Chiplet)设计与先进封装提升晶体管数量。小芯片设计概念是将SoC中各单元如运算、储存、讯号处理、数据流管理等逐一拆分,利用不同制程技术打造出小芯片,再将数个小芯片封装成芯片网络,以提升运算效能。

近期最为人知的小芯片设计是AMD,AMD在2019年第三季针对x86架构服务器推出的第二代EPYC处理器,将7奈米制程运算单元与14奈米制程的输入/输出、储存单元,整合于同一块基板,虽运算效能更高,但芯片尺寸也更大,消耗的ABF载板亦比全微缩制程更多。

在先进封装部分,台积电先后推出的CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)封装技术与整合扇出暨基板(InFO-oS)封装,是利用中介层(Interposer)、硅穿孔(Through Silicon Via)或重分布层(Redistribution Layer)连结IC,再将其封装于ABF载板,CoWoS主要应用于高效能运算,InFO-oS则以系统单芯片应用为主。

此外,英特尔也开发出类似台积电CoWoS封装技术的嵌入式多芯片互连桥接(Embedded Multi-die Interconnect Bridge)技术,利用硅桥(Silicon Bridge)连结IC,并整合于ABF载板,无论是CoWoS、InFO-oS或EMIB,使用ABF载板面积势必高于单一IC,加上布线复杂、生产良率低,预期会去化大量ABF载板产能。

苹果推出ARM架构处理器Apple Silicon可能有单核和双核配置的差异,双核配置可能会采用台积电InFO-oS封装技术,以兼顾成本与效能,而且,苹果往往是新技术引领者,一旦大举采用InFO-oS封装,必然有助于提高该封装技术渗透率,从而推升ABF载板需求。

整体而言,云端、AI、5G网络布建、小芯片设计与先进封装技术发展的长期趋势下,ABF载板需求有望水涨船高。估计2019~2023年全球ABF载板平均月需求量将从1.85亿颗、成长至3.45亿颗,年复合成长率达16.9%。就应用类别来看,预期至2023年,PC(含桌面计算机、笔记本电脑)消耗的ABF载板占总体约47%,服务器、交换器约25%、AI芯片约10%、5G基地台约7%。

需求吃紧 台厂受惠最深

2010~2017年由于桌面计算机与笔记本电脑衰退,导致ABF载板一度供过于求,为避免重蹈覆辙,供货商扩产步伐则相对稳健,2018年ABF载板需求又见提升,市场已出现供需紧俏情况,至2019年供给缺口更进一步放大。就供需情况来看,2019年主要ABF载板供货商的月产能总计约1.67亿颗,平均月需求量则是1.85亿颗,缺口近10%。

供货商虽已陆续提出扩产计划,估计2019~2023年ABF载板产能年复合成长率有望达18.6%,但是整体来看,直到2023年ABF载板平均月产能总计仍仅3.31亿颗,届时可能无法满足平均每月3.45亿颗的需求,供需仍将紧张,换言之,ABF载板市场有机会迎接新一波延续数年的荣景。由于供货商计划扩增的产能可能直到2021下半年才逐渐放量,预期2021年供需缺口接近约16%,是未来几年供需缺口最大的一年。

分析2020年ABF载板产能分布,估计台湾厂商占比达46%居于首位,日本厂商占比约30%居次;在产品布局方面,台湾厂商已完整覆盖CPU、GPU、FPGA、ASIC、射频组件、先进封装等各项目,较日、韩系厂商更为全面,预期台湾指标厂商欣兴、南电、景硕,有望在ABF载板出现持续性供需吃紧的趋势下显著受惠。

其中,欣兴是全球第一大ABF载板供货商、产品布局全面,可能是最大受益者,目前ABF载板营收占整体营收约30%,估计到2023年可提升至37%,在产能扩张部分,欣兴2019年资本支出为92亿元,2020年更大幅调升至240亿元,约有六成资金用于扩增ABF载板产能。

南电ABF载板营收占整体营收约48%,显著高于同业,预期ABF载板市场持续扩张,对营收的挹注也会相对显著;此外,南电ABF载板以应用于GPU、ASIC与射频组件为主,主要客户包括AMD、NVIDIA、华为等,可望受惠于AI应用、5G网络布建带来的需求,虽然主要客户之一华为受到美国禁令而影响南电ABF载板成长性,惟5G网络布建期长,5G设备的ABF载板需求仍将持续走高,对南电影响或相对有限。

景硕ABF载板营收占整体营收约35%,主要应用包括GPU、FPGA,重要客户有辉达、赛灵思、联发科等,预期也将受惠于AI应用与5G网络布建,2020年景硕大幅扩产,月产能已从2019年600万颗提升至1,200万颗,目前仍持续上升中,估计产能规模可望在2023年与韩国SEMCO并列。

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