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2025年3月29日

半導體MEMS探針卡自動植針設備、自動化設備公司,創新服務(7828.TW)

受惠於國產化,未來台股半導體設備、材料公司新掛牌會一直很熱絡。這邊就來簡單理解一下半導體MEMS探針卡自動植針設備、自動化設備公司,創新服務(7828.TW)。Technoprobe有投資創新服務,持股為9.37%。創新服務(7828.TW)目前已經申請登錄興櫃。


創新服務(7828.TW),從事半導自動化設備開發、製造及銷售業務,目前主要產品為 MEMS 探針卡自動化設備(包括自動植針、檢測、鑽孔、返修…等設備)、IC FT 測試 PoGo Pin Test Socket 自動化檢測、植針及返修設備、應用於半導體與光電產業之精密自動化設備,以及先進封裝市場高密度銅柱端子模組。


公司主要商品之銷售地區以台灣為主,其他銷售地區也擴及中國、日本、馬來西亞。目前客戶涵蓋國內外主要的探針卡製造商、晶圓代工廠商(Foundry)與封裝測試廠(OSAT)。


創新服務過去十年以來深耕 MEMS 探針卡自動化植針及相關自動化技術並提供全球非記憶體探針卡廠商自動化植針設備與代工服務,成功在 7nm 晶圓製程以下之先進 MEMS 探針卡市場獲得全球晶圓大廠全面導入自動化植針設備,同時亦獲全球非記憶體 MEMS 探針卡大廠Technoprobe投資與策略合作,無論是探針卡自動植針技術、產能、市佔排名,亦或整卡全自動化相關設備均維持在全球設備市場之領先地位。


現階段創新服務在高階探針卡的探針卡植針製作技術已相當成熟,後續除了持續與全球最大晶圓代工廠與全球最大 MEMS Probe Card 廠的緊密合作與策略結盟外。經營策略將注重在研發投入及技術創新性,接下來將開始提供精密探針的雷射微加工技術(塑針、整平、清潔)和自動化檢測、返修服務,未來將可快速檢測探針卡並進行返修、大幅降低返修成本、提高維修效率和品質。


以下是創新服務的自動化設備產品:

(1)半導體MEMS探針卡自動化設備

(a)MEMS自動化植針設備

本設備應用於晶圓測試用MEMS Probe Head自動組裝作業,日產能約5,000~10,000 Pins,可完全取代冗長的人工組裝作業、且大幅縮短P/H產出時間、提升P/H品質,對於國內外各大探針卡業者有著極大之生產效益。


(b)五軸雷射鑽孔機

本設備主要適用於半導體探針卡微孔加工、切割等相關精密加工應用。


(c)雷射塑針設備

本設備主要適用於半導體探針卡製造,應用於探針塑針、整平與清潔。


(d)探針整列擺針機

本設備主要應用於探針整列、分選、與擺盤作業,亦可視為Probe Head組裝之前段作業。


(f)探針卡自動化返修線

探針卡自動化精密維修整體解決方案、提供快速檢測、更換組件、對位組裝與品檢等整線設備功能。


(g)Pogo Pin檢測&自動換針機

本設備應用於彈簧針自動植針、以及後段維修作業,除了擁有超高速植針處理外,也可進行自動抓取NG針、自動換針作業。


(2)半導體、光電產業精密自動化設備

(a)精密雷射切割設備

精密雷射切割設備可在極短時間內聚焦高能量,實現超精密微加工。由於其極短的脈衝寬度,幾乎無熱影響區,能有效減少材料燒蝕與熱應力,提高切割品質與精度。


(b)Mini LED自動化檢測與雷射返修設備

本設備用於Mini LED返修工站,對LED晶粒進行測高、雷射解焊、焊點錫高鋪平、焊點補錫、藍膜取晶後置放於基板以及雷射焊接等多合一功能。設備全程搭配精準的光學測高及視覺量測系統,於維修過程各站進行量測,提供完整IPQC檢測資料及返修晶粒各工站的作業參數,並可於作業前進行自我檢測校正各CCD、沾錫模組、晶粒吸嘴、藍膜頂針模組以及雷射參數等輸出是否異常以確保機台精準度。


(c)精密雷射除膠機

本設備用於Mini Led 燈板雷射除膠工站,對LED晶粒上膠後進行測高、對位、雷射除膠,以及除膠後的視覺檢查。 


設備全程搭配精準的AOI光學測高及視覺量測系統,於雷射除膠過程中及完成後進行視覺監控,量測除膠後XY軸與深度之資料,不傷阻焊層,為一全自動化晶粒雷射除膠之精密設備。


(d)MEMS Mirror自動化精密組裝設備

此設備涵蓋MEMS精準定位與組裝、磁石模組點膠等,可實現1mm、4mm、8mm直徑高精度MEMS Mirror模組化封裝,確保產品穩定性與一致性。設備整合視覺定位技術,達成微組裝精度±0.2°,並搭載智慧視覺檢測系統,將原需7道工站縮減至3站,大幅提升生產效率,終端產品應用於雷射LIDAR、機器人、消費電子、車載顯示等領域需求。


(3)先進封裝高密度銅柱端子

高密度銅柱端子適用於先進封裝有機載板、玻璃基板以及晶圓級先進封裝製程,應用於高深寬比、高導電、高散熱、異質整合封裝、功率模組封裝等銅柱導通連結應用。


產業概況

(1)半導體探針卡產業

半導體測試是半導體製造過程中的重要環節,通過使用專業測試設備和技術,對半導體晶片、晶圓及封裝後的元件進行電子性能、功能特性等方面的檢測,以確保產品符合設計要求和品質標準。


其貫穿於半導體製造的前段、中段和後段環節,包括設計驗證(Product Design)、晶圓測試(CP)、 晶片成品測試(FT)等階段。IC 測試則可分為兩階段,一是進入封裝之前的晶圓測試(CP),主要測試晶片上晶粒的電性。另一則為 IC 封裝成為成品後的測試,主要在測試 IC 功能、電性與散熱是否正常,以確保品質。


探針卡測試則為晶圓製造與晶片封裝的重要節點,可以直接影響晶片良率及製造成本,對於半導體產業具有重要意義。探針卡在晶圓測試(CP)階段,對晶片上的每個晶粒進行針測;測試座則是最終測試階段(FT)的測試卡,主要針對封裝腳位 I/O Pin 的點位進行接觸測試。


下圖針對晶圓級 CP MEMS 探針卡以及 IC 封裝後 FT 測試探針測試座(socket)的結構做分析:


探針卡(Probe Card)是一片佈滿探針的精密測試結構,為測試機台和待測晶圓間測試分析的重要介面;每一種類型的 IC 都需要針對其規格、腳位、特性需求製作出相對應之探針卡。


探針卡的工作原理係藉由設置於探針卡上的探針(probe needles)與待測晶片(Devices Under Test,DUT)上的銲墊(pad) 或凸塊(bump)接觸進行針測(Probe test),輸入及輸出晶片訊號以進行電性量測,再配合周邊測試儀器與軟體控制達到自動化量測。 


以 MEMS 探針卡為例,其主要以探針頭(Probe Head),由探針及陶瓷卡組成,中間則是 MLO多層有機載板中介層連結到下層的 PCB 電路板,最後則是由固定座將整張探針卡予以固定。晶圓製作完成後,需要透過探針卡測試晶圓品質,檢測出品質優良、或不良(瑕疵或故障)的 IC;後續製程中,將汰除品質不良的 IC,而只有品質優良的 IC 進入後續的封裝階段。 


晶圓經過探針卡針測之後,再切割成獨立的晶粒,再將合格的晶粒繼續進到後段 IC 封裝製程進行封裝,以保護晶粒免於受損並提升電性連接與散熱效果。基於晶粒封裝的成本在整體 IC 生產上佔比較高,尤其高階先進封裝製程不斷衍進,高度整合化、薄型化、高功能及低功耗封裝逐漸為各家晶片廠所採用,未來高階封裝的成本勢必提高,因此減少封裝浪費的半導體晶圓探針卡檢測技術已經成為 IC 產業中重要的環節。


Final Test 則是 IC 經過封裝後須測試 IC 運作是否正常,包含檢查電流、電壓等規格;另外還包含系統級測試(System Level Test),主要為結合軟體檢查 IC 主要功能以及最終的老化測試(Burn-in Test),在高溫環境下進行相關的信賴性測試。FT測試的探針卡結構主要是由Pogo Pin彈簧針接觸元件、同軸測試座以及 PCB 電路板組成,同樣的在 IC 最終的封裝後以探針卡上的探針(Spring Probe)與待測 IC 封裝上的銲墊(pad)或凸塊(bump)接觸進行針測(Probe test),輸入及輸出晶片訊號以進行電性量測,再配合周邊測試儀器與軟體控制達到自動化量測。


近年來隨著 SoC 和微處理器設備的Flip Chip如 HBM、AI GPU、ASIC、 Controller IC 等產品晶圓製程及封裝技術進步,帶動 IC I/O 數大幅提升,並縮小 pad 間距;FT 測試亦隨著先進封裝發展逐漸往超高 pin count 數以及探針尺寸微縮的趨勢前進,因此 IC 晶圓測試與封裝後最終測試的高精度、高密度探針卡及測試座需求重要性日益提高。


由於晶圓探針卡與半導體產業發展趨勢緊密相連,半導體市場的興衰將影響晶圓探針卡發展的趨勢走向。預測 2025 年,終端市場持續復甦以及受惠於 Generative AI 帶動,短期資料中心相關AI 半導體需求強勁,長期則受惠於 AI PC、AI 智慧型手機、邊緣端應用需求大增的情況下,預期半導體產業將表現持續正向成長趨勢,預估 2025 年市場規模可達 6,632 億美元,年成長率11.3%。更預測在 2026 年,年成長率可達 7.7%,並帶動推升全球市場規模上看 7,143億美元。


(2)半導體探針卡產品產業

探針卡主要應用於 DRAM、NAND Flash、CIS、CPU、GPU、FPGA、 射頻晶片、類比晶片等各類晶片的晶圓測試環節。不同類型的晶片由於其功能、性能、lead數量和佈局等方面的差異,對探針卡的要求也各不相同。


例如,對於高性能的 CPU 和 GPU 晶片,由於其lead數量多、測試信號複雜,需要使用高密度、高精度的探針卡;而對於一些簡單的類比晶片,對探針卡的要求相對較低。由於每一種晶片的lead排列、尺寸、間距變化、頻率變化、測試電流、測試機台有所不同,針對不同的晶片都需要有定制化的探針卡。


探針卡具有高複雜性、高精密型、高定制化等特點,其根據晶圓測試的需要在極其有限的面積內裝配大量探針,從數百至數萬支探針,這些探針一方面需要保持精確的水平度與正位度外還要保證探針裝配的一致性、精準性,倘若針位偏移或探針損壞均會影響探針卡的可靠性並對待測晶圓產生損傷。 


探針卡測試為半導體晶圓測試不可或缺的重要環節與關鍵產品,其零組件探針頭、載板、PCB 需要高度整合,技術門檻高且專利佈局完善,主要供應商佔據大部分市場佔有率,其餘為眾多小型業者。 


從產品結構來看,探針卡產品主要分為 MEMS 探針卡(微機電探針卡)、 垂直探針卡、懸臂探針卡等。


傳統懸臂式探針卡技術門檻低、探針 pin 數較少,主要應用於 DDIC 產品,競爭十分激烈;而垂直式探針卡、微機電探針卡主要用於先進製程半導體裝置所需之測試解決方案,由於具有極高的準確性、可重複性且無變異性,主要用於測試細間距凸點晶圓以及 SoC 和微處理器的Flip Chip晶片如 HBM、AI GPU、ASIC、Controller IC 等產品。


其中,MEMS 探針卡具有精密度高、測試效率高、耐用性強、穩定性好等優勢,為目前高階高性能晶片的主流產品。


根據 Techinsight 資料顯示,2023 年全球探針卡市值約為 21.09 億美元 (-17.0%YoY),記憶體市場約為 8.26 億美元(+2.6%YoY),非記憶體市場約為 12.70 億美元美元(-26.1%YoY)。從應用面觀察,系統單晶片 SoC、 CPU、GPU 等邏輯類運算晶片為主要市場,2023 年佔非記憶體探針卡市場約 40~50%;記憶體市場中,仍以 DRAM 為主流,約佔 60~65%。 


2023 年全球非記憶體探針卡中,以產品類別觀察,懸臂式探針卡 (Cantilever ProbeCards, CPC)市值達 2.07 億美元(-14.3%YoY)、垂直式探針卡(Vertical Probe Cards, VPC)達 2.76 億美元(-23.5%YoY)、微機電探針卡(Micro Electro Mechanical Systems, MEMS)達 6.62 億美元(-17.0%YoY), 其中微機電探針卡漸成主流,佔比超過非記憶體探針卡五成。 


根據Techinsight 預估,2024/2025年全球探針卡市值約為22.98/25.46 億美元(+9.0%YoY/+10.8%YoY),記憶體探針卡市值約為 9.27/11.66 億美元 (+12.2%YoY/+25.8%YoY)。非記憶體探針卡市值約為 13.60/13.67 億美元 (+7.1%YoY/+0.6%YoY),其中 2024 年 MEMS 探針卡達 7.24 億美元,佔比超過 52%。預估 2024~2028 年整體探針卡市場 CAGR+10.1%,記憶體/非記憶體市場 CAGR+13.2%/+2.6%。


從區域性分析,Maket.US(2024/10) 資料顯示在 2023 年,亞太地區 (APAC)則佔據了全球探針卡市場的主導地位,市場佔有率超過 38.9%,產值達到 10 億美元。進一步從長期趨勢分析,Maket.US 提供了半導體晶圓探針卡未來十年的成長預估,在 2024 年至 2033 年的預測期內,複合增長率 (CAGR)為 9.9%,2033 年市值將樂觀預期成長到約 67 億美元。


根據 Techinsight 資料顯示,2023年全球探針卡廠商排序為 Formfactor 24%、Technorprobe 21%、MJC 12%、旺矽(MPI)6%、JEM 6%、其他 31%。而非記憶體探針卡廠商排序為 Technorprobe 35%、Formfactor 29%、旺矽(MPI)10%、Nidec SV Probe 6%、JEM 5%,其他 15%。


(3)MEMS 探針卡產業

MEMS(微機電系統)探針卡作為半導體測試領域中的核心元件之一,其市場和技術發展深受半導體行業整體進步的驅動,主要用於測試細間距凸點晶圓以及 SoC 和微處理器設備的Flip Chip晶片如 HBM、AI GPU、ASIC、Controller IC 等產品,綜合分析未來 MEMS 探針卡的成長主要受下列原因驅動:


(a)先進製程技術演進及晶片微縮,帶動 IC I/O 數增加: 

半導體技術發展隨著 IC 設計複雜度提升,以及半導體製程、封裝技術日益演進。由於晶片製程持續微縮,從 12nm 進步至 7nm 以下,甚至達未來 2nm 及 A16 製程,加上後段封裝由傳統覆晶封裝,提升至晶圓級封裝(Wafer Level Chip ScalePackage,WLCSP)、2.5D/3D 應用等,探針卡的結構設計複雜度及針腳數(Pin count)提升、mini. pitch 及 pad size 微縮(40um/25um)、更高的精度和複雜度以及 MEMS 針的高強度要求, 將增加對高密度、高性能 MEMS 探針卡的需求增加。 


(b)AI Server 市場爆發,帶動半導體測試需求提升 

隨著 AI 伺服器與高效能運算(HPC)市場快速成長,台灣半導體製造商正在加快擴產,對測試設備與探針卡的需求同步增加。 Gartner 資料顯示, 2024/2025 年全 AI 半導體市值將成長為840/1149 億美元(+56.3%YoY/+36.8%YoY)。主因則是受惠於生成式 AI 相關晶片需求帶動,短期資料中心相關 AI 半導體需求將仍供不應求,中長期則預測 AI PC、AI 智慧型手機、邊緣端(Edge AI)需求將大幅興起,預估 2028 年 AI 半導體市值可達 1965.5 億美元,2023~2028 年 CAGR +29.6%。


此外,2025 年度國際 CSP(雲端服務供應商)如 Amazon、Google、 Microsoft、Meta 為了減少成本並降低對 NVDA 依賴,持續擴增資本支出,建置 AI 資料中心,AI ASIC 開案持續開出;加上各國主權 AI 相繼抬頭、浮現下一波 AI ASIC 晶片強大需求。 


由於 AI 晶片普遍採用高單價的先進封裝技術,KGD(Known Good Die) 的重要性不言而喻,這些晶片需要複雜的測試解決方案並採用高性能之探針卡。因此預其將會更進一步帶動微機電(MEMS)高階探針卡出貨。


(c)5G 及 IoT 物聯網 

5G 和 6G 技術推動高頻、高性能晶片的測試需求增加,MEMS 探針卡需支持更高頻率測試以因應 5G 網路的高速擴展;同時物聯網設備 (IoT 設備)的加速普及將帶動對低功耗、高可靠性晶片的測試需求。 


(d)汽車電子 

電動汽車(EV)與自駕技術的普及將推動對功率半導體和感測器等高性能計算晶片的測試需求,亦將進一步將推動高階探針卡市場的發展。


(4)先進封裝產業銅柱連結(Cu Pillar Pin Interconnection)產業

在 2023 年經歷調整後,先進封裝市場在 2024 年復蘇並持續增長。先進封裝的各個子市場,包括Flip-Chip、系統級封裝(SiP)、扇出型封裝(Fan Out)、晶圓級晶片尺寸封裝(WLCSP)、嵌入式片(Embedded Die)以及 2.5D/3D 封裝,均呈現出正增長,推動著先進封裝行業向前發展。 


Yole 市調顯示先進封裝(AP, Advanced Packaging)市場預計在 2023 年至 2029 年間以 11%的年複合增長率(CAGR)增長。預計到 2029 年先進封裝市場規模將會達到 695 億美元。 


2023年,先進封裝約佔整個積體電路封裝市場的44%,並且由於各種大趨勢,如 AI(人工智慧)、HPC(高效能計算)、Automotive(汽車)和 AIPC (人工智慧個人電腦),其市場佔有率正在穩步上升。


銅柱連結導通技術(Cu Pillar Pin Interconnects)因其優異的電子和熱性能首先在 2023 年及 2024 年開始應用於先進封裝的 SiP(System in Package)、 雙面立體封裝、異質封裝以及立體封裝。


其中因空間高度之需求,高深寬比的導通連結銅柱開始逐漸取代傳統的錫球載板堆疊(Solder Bump Frame Board)技術和電鍍銅技術(Cu Plating)以換取更高的立體空間高度及更微縮的 I/O 腳位與佈局(Lay Out),藉以形成更為 compact、更多元件整合以及最短導通路徑和更加的散熱表現,並已開始成為先進封裝的主流互連方案的重要選項之一。


其主要優勢包括: 

(a)I/O 密度:相比於錫球、銅柱可以實現更小的間距(fine pitch),滿足高密度互連需求。 

(b)更好的電子性能:相比於錫球,銅的導電性優異,能減少信號損耗。

(c)優異的熱性能:相比於錫球,銅的熱導率高,有助於散熱,適合高功率以及大電流 power 類封裝應用。 

(d)機械穩定性:相比於錫球,銅柱結構更堅固,能承受更高的機械應力。 

(e)相比電鍍銅:銅柱能達成能達成更高的深寬比封裝需求,結構穩固無孔隙、氣泡以及電鍍的化 學製程汙染 。


銅柱產品尺寸微小,現階段直徑最小可達 60um,高度可達 3mm 以上,可依照封裝實際需求進行設計與製造。銅柱材料熱膨脹係數 17.7(10-6 /K),熱傳導係數 380(W/mK),導電率 99%,遠優於傳統導通之錫球焊料方案。 


傳統導入銅柱移植於 PCB 載板僅能使用打件一次轉移單針銅柱,效率差且移植後經過迴焊爐製程無法確保銅柱之正位度與平面度,更甚者出現漏失 pin 以及倒 pin 等影響終端成品良率。為確保在載板上單一晶片上的銅柱在整體封裝過程中不出現傾倒、missing pin 及缺 pin 的情況,使用暫態基板以及巨量移轉銅柱技術將數以萬計的銅柱 pin 快速、有效的一次性移植至暫態基板上所需的 pattern ;並透過可熱黏膠等方式予以固定,以形成一具有高密度銅柱的基板,最終經過視覺檢測後進行單顆高密度銅柱端子模塊的裁切,再以元件載帶或 Tray 盤包裝出貨。 


封裝廠於封裝製程前段可使用打件(SMT)技術將每一顆高密度銅柱端子移植到載板的每一顆相對的晶片上進行 reflow 製程,如此將可確保銅柱最終移植到基板的良率與效率,最終再利用清洗製程移除暫態基板或利用研磨整平製程將暫態基板移除以完成高密度銅柱的移植,整體製程相較傳統打件植銅柱能更具生產效益與良率,對於先進封裝製程更能有效掌控每根銅柱的移 植良率與追溯,確保最終封裝良率與品質。


以下是高密度銅柱端子技術的應用比較,目前適合用於 Sunstarte 載板等級、 玻璃基板等級晶圓級封裝上高深寬比導通連結以及高導電、導熱需求應用。


未來包含掌上型消費性電子產品如智慧手機、手錶、平板中的 SiP 模組、WiFI 模組、AI 晶片模組整合的電感 power module、2.5D、3D 封裝的中介層導通 皆是銅柱高密度端子可應用的範疇。透過銅柱優異的導熱導電性能以及高密度互聯優勢,可在先進封裝中實現更小間距、更高深寬比、提升異質材料整合密度以及熱管理與可靠性。隨著高性能計算、AI、5G 通信和汽車電子等領域的快速發展,高密度銅柱互聯導通技術將繼續扮演關鍵角色,並在未來幾年內保持強勁增長。


產業上、中、下游之關聯性

公司主要產品包括晶圓 MEMS 探針卡植針及相關設備、MEMS 探針卡自動化返修相關設備以及先進封裝高密度銅柱端子模組等。


探針卡相關設備部分,由於精密設備中機械業加工過程複雜,所需零組件數量眾多,故於生產 過程中部分零件加工係由協力廠商負責製造。就其所屬行業上下游關聯情形觀之,公司研發、設計組裝並銷售各式晶圓探針卡相關設備予半導體晶圓測試廠及探針卡廠等產業之下游廠商,而上游則為零組件及原料供應體系,包括 PCB、探針、顯微鏡、精密自動化控制元件與視覺系統等供應商。


自動化返修代工部分,須借助公司自行開發專用高精密自動化設備輔助檢修,故公司由上游取得精密探針卡相關材料,再由公司使用自動化設備進行整卡檢測與修復,下游則是返還檢修後的探針卡給下游 IC 產業客戶或探針卡客戶。 


先進封裝高密度銅柱端子模組部分,則由公司利用自行研發之專用生產設備並組立後透過向上游元件及材料商採購關鍵材料,再以自行研製之專用自動化整線設備進行模組產品生產,最終販售至下游之封裝產業或 IC 設計及製造業。


茲將公司主要產品相關之上、下游關聯性列示如下:

創新服務,是一家半導體MEMS探針卡自動植針設備、自動化設備公司。2024年營收為4.1億,ROE為29%,毛利率80.26%,負債佔資產比率29.4%。銷售以半導體自動化設備佔93.20%,其他佔6.8%。其中,半導體自動化設備毛利率為80.21%,其他毛利率為80.88%。銷售區域以台灣佔58.47%,中國佔37.95%,馬來西亞佔3.58%。創新服務研發費用佔營業比例26.76%。


競爭

全球探針卡市場高度競爭,各探針卡廠商有其專精擅長的產品技術與合作的客戶。

(1)探針卡自動化植針機設備與相關自動化返修設備

鑒於市場 AP(手機處理晶片)晶片需求量逐漸攀升,配合未來 5G 晶片, AI繪圖處理晶片等三大趨勢發展下,MEMS Probe Card 成為炙手可熱的需求,而在半導體晶圓代工廠需求推波助瀾下,10奈米以下製程以台灣半導體產業市佔率最高,超過全球 70%以上高階晶圓製程皆由台灣廠囊括,在此產業環境下,台灣晶圓代工廠引領全球最大 MEMS 探針卡廠進行開發與合作, 率先導入公司的全自動化 MEMS 探針植針技術和設備,進而建立了公司的技術領先優勢。爾後於 2023~2024 年間,全球其餘 MEMS 探針卡廠持續跟進,皆開始全面將人工植入方式轉為使用全自動化植針機處理。 


MEMS 探針卡自動化植針目前為寡佔市場,技術門檻高且競爭廠家極少,創新服務為全球探針卡自動植針機製造領先廠商,目前僅少數探針卡廠商擁有自行研發之自動植針設備(如:美商福達電子股份有限公司(美商 FormFactor 分公司)、中華精測科技股份有限公司、義大利商 Technoprobe 集團等廠商),但在植針效率與功能上,創新服務產品仍具有競爭優勢。 


創新服務為建立競爭優勢,持續投入研發能量,除了開發雙臂植針效率之自動植針設備外,更開發其他先進功能以建立競爭優勢,包含:

(2)半導體先進封裝高密度銅柱端子

創新服務開發出可一次性將超過上萬根微型銅柱移轉至載板上之銅柱巨量移轉技術(Cu Pillar Pin Mass Transfer Technology),結合此巨量移轉技術,能夠以全自動化流程完成微銅柱的精確定位與植入操作,另可根據不同產品需求進行設計,適用於不同規格和尺寸的微銅柱,提升產品應用範疇。


同時進一步透過研製專用生產設備,涵蓋巨轉、返修、視覺精密檢驗、裁切封裝等製程,開發全球第一套使用全自動化生產之高密度銅柱端子模組生產線,可在不更動客戶既有生產流程下,使用高密度銅柱端子產品以既有元件打件黏著方式(SMT)將端子模組有效移轉到基板(Substrate)上,可有效維持銅柱的位置與水平精度,最終再將高密度銅柱端子的暫態基板移除,完成銅柱巨量移轉過程。 


高密度銅柱端子模組的整廠生產設備為公司自行開發,並已申請相關專利,同時與全球封裝領導廠商合作,在各種應用上已建立完整驗證報告,確認相較於現有產業常用錫球 frame board 堆疊技術具有競爭優勢,因此被列入未來先進封裝製程重要導入技術。目前銅柱移轉技術主要競爭對手有如下。


高密度銅柱端子產品現階段主要針對 PoP (Package on Package)封裝、雙面封裝及 Power Module垂直電子導通封裝上需要高深寬比之高導電性與散熱性應用做開發。目前公司已導入手持式消費性電子產品銅柱導通及 power 模組元件的開發案,相較於其他包含利用錫球製作的 Frame Board 以及常見的電鍍銅導通技術,採用巨量移轉技術的高密度銅柱端子具有以下的技術競爭優勢:

競爭利基

(1)AI影像辨識與分析

公司具備先進的光學影像系統與視覺AI影像辨識技術,在機器視覺領域,公司自行研發AI演算法進行模型訓練、調校與優化,並能針對客戶指定之需求,進行快速精準辨識與定位,可顯著提升辨識準確度;此外亦可支援 3D影像建模技術,實現即時監控以達成更精密的產品檢測與品質控制。 


(2)台灣地利優勢  

公司立基於台灣領先全球之完整半導體上下游供應鏈與地緣優勢,不僅能迅速取得先進的技術與關鍵材料,更能因應全球市場需求的快速變化,提供客戶高度靈活且具成本效益的解決方案。透過與客戶的緊密合作,協助客戶不斷創新,從而共同建立長期且持續的競爭優勢,協助客戶在全球市場建立領先優勢。 


(3)超精密加工技術 

公司專精於半導體探針卡、異質整合與立體封裝之超精密加工、組裝、 返修與檢測技術,包含高精密自動化組裝;飛秒、皮秒雷射加工以及微元件巨量移轉及材料等技術應用;對於先進半導體材料極精細的加工需求,如鑽孔、植針、探針修整、清潔、解焊、切割等掌控關鍵技術know-how。 


(4)關鍵技術自主

公司團隊累積多年半導體先進測試、異質封裝及光電領域自動化設備設計、製造及生產經驗,擁有完整的研發團隊,涵蓋精密機械、自動化科技、材料、軟體硬體、電子、資訊、光電等。全方位的技術整合力與掌握自有關鍵技術,可快速根據客戶需求量身打造解決方案,從影像處理到設備整機優化及整線自動化方案, 融合了AI、光學檢測與精密加工技術,滿足半導體客戶對各類高效能自動化設備之需求。

發展趨勢

(1)MEMS 探針卡自動植針機設備:

隨著晶片性能的不斷發展,晶圓測試要求不斷提升,更為極端的電子性能、顯著減小的接觸焊盤間距、不斷增加的接觸焊盤密度、更嚴苛的機械精度、更極限的工作溫度、 更緊湊的生產週期、同時測試多個晶片的高並行性以及更便捷的維修和維護等。為因應以上發展趨勢,半導體晶圓 MEMS 探針卡需配製更小間距、更精細的測試要求並進一步優化探針幾何設計。 


現有 7 奈米製程以下的手機晶片、繪圖晶片、可程式邏輯閘陣列 (FPGA)等高階邏輯晶片線寬線距微縮到 60 微米以下,隨著晶片算力持續升級及尺寸往不斷縮小,IC 接合墊(bond pads)亦隨之微縮,使得 pad pitch(間距:兩個接合墊中心點距離)下降;探針卡的測試探針截面積尺寸以及探針間距也需縮短,使得針腳數增加,因此探針卡的探針及規格大小也必須跟進微型化趨勢,更為精密之探針卡需求應運而生。 


公司過往與晶圓代工廠及 MEMS 探針卡廠之合作上,可觀察 2024 年高階 MEMS 探針卡平均針數(Pin Count)可介於 5~ 8 萬針,2025 年預測可達 7 萬針以上,2026 年更將衝上 10~15 萬針,凸顯探針卡針數增加的斜率越來越陡,且 Bump 間距也不斷微縮,讓整體測試難度增加。


也由於針數提升,探針的重量及施加應力(Contact force)增加,探針設計難度也隨之增加。同時先進封裝趨勢使得 pad 設計往 Micro Bump 發展,因應不同設計,探針接觸設計也越來越多樣化。如此一來將增加自動化植針技術的挑戰,除了開發可因應微間距、同時需適用於不同款式MEMS 探針外,兩款不同形式探針的自動植入以及更精密的探針尺寸、彎曲程度、水平度與正位度量測與自動拔針等需求,大幅提升了 MEMS 探針自動植針的技術門檻。


公司已深耕十餘年半導體 MEMS 探針卡自動化植針技術,並透過與全球晶圓代工領導廠商之合作成功以自動化植針技術取代人工植針,並持續優化自動化植針及相關技術,現階段已可達成每日植針數超越 5000 pin,預計2025年第二季將全面提升技術,可提升至每日植針數超越10000 pin 的目標,持續保持公司技術競爭優勢。


(2)MEMS 探針卡自動化返修設備

現階段半導體技術演進快速,客戶晶片目標一年一代,且持續採用新製程與新技術,導致測試系統與待測晶圓間的連接挑戰增加,常造成高階 MEMS 探針卡在嚴苛之電性、熱能、大電流環境下出現燒針、探針毀損、短路等異常造成不良率提升,且因高階 MEMS 探針卡維修難度升高勢將延長返修時間。


為加速整卡出現異常之返修效率,MEMS 探針卡維修的製程急需以全自動化取代人工及部分半自動設備,以期大幅提升返修效率與品質管控,減少人工二次損害。


(3)高密度銅柱端子

公司過去耕耘 MEMS 探針植針技術、Micro LED 巨量移轉技術、精密雷射加工技術,因觀察高密度銅柱導通技術將於多種先進封裝方案中得到廣泛應用進而投入開發,其預期可發展之應用包括:


(a)Flip Chip:銅柱是 Flip Chip 封裝的主要互連方式,用於連接晶片和基板。 

(b)2.5D/3D 封裝:在 2.5D/3D 封裝中,銅柱用於晶片與中介層(Interposer) 或晶片與晶片之間的垂直互連。 

(c)晶圓級封裝(WLP):銅柱技術在晶圓級封裝中實現高密度 I/O 連接。 

(d)異質封裝構整合:銅柱用於連接不同製程節點的片,實現異質封裝構整合。


由於高密度銅柱端子在先進封裝中須先完成一次性的巨量移轉,在每個晶片內的微銅柱需求數量與體積大小隨著各終端應用不同而有所區別,從 EMI 防護,power 模組導通的 70 pin 以下的數量再到 100 pin ~200 pin 級距以上的 SiP、WiFI 模組的導通,更進一步到 Pannel Level 等級或晶圓等級上升到超過數千 pin 等級的連結導通,銅柱移植技術皆須能滿足巨量化、高良率、高精度的移轉。


公司歷經三年已成功開發全產線自動化微銅柱移轉製程及封裝測試製程,全線自動化設備皆由公司自行設計、開發、組裝,相關規格技術要求皆與下游台灣封裝大廠及 IC 晶片商進行討論,目前技術水平已達先進封裝產業之要求,並預計在明年開始正式邁入量產。

有利因素

隨著全球半導體晶圓廠的產能持續攀升,市場對晶圓針測需求顯著增加,這為探針卡行業帶來了重要的成長機會。


由於晶圓測試在半導體製造過程中的複雜度,精密度與可靠性的要求不斷提升,探針卡植針的數量和技術難度也隨之增加,尤其針對高階晶片所需之 MEMS 探針卡市場,屬於高技術障礙與寡佔市場,一旦建立技術競爭優勢並形成穩固之策略結盟, 並再透過國際探針卡公司的策略投資,將可創造有利之發展局勢。