星期五, 19 12 月, 2025
台股產業台股:讀懂「晶背供電」:半導體下個黃金十年,投資贏家藏在台積電(2330)供應鏈

台股:讀懂「晶背供電」:半導體下個黃金十年,投資贏家藏在台積電(2330)供應鏈

當晶片微縮的物理極限日益逼近,延續了半個世紀的摩爾定律(Moore’s Law)彷彿一條逐漸走到盡頭的道路,全球半導體產業正站在一個關鍵的十字路口。過去,我們習慣於透過縮小電晶體來提升晶片效能,但如今這條路徑的成本與難度呈指數級增長。為了解決這個困境,一場源自晶片最底層的電源架構革命——「晶背供電」(Backside Power Delivery, BSPDN)技術,正悄然成為延續半導體產業榮景的下一個黃金十年關鍵。這不僅是一次技術升級,更是一場牽動全球晶圓代工龍頭台積電、美國巨頭英特爾(Intel)以及韓國三星(Samsung)未來王座的世紀豪賭。對於身處半導體供應鏈核心的台灣投資者而言,理解這場技術變革的深層意涵,將是發掘下一個世代「隱藏冠軍」的必經之路。

為何傳統晶片設計已到極限?「晶背供電」的革命性突破

要理解晶背供電為何如此重要,我們必須先看懂現代晶片的內部結構。我們可以將一枚高階晶片想像成一棟擁有數十億個房間(電晶體)的超高層摩天大樓。傳統的供電方式,是將電力從大樓的「屋頂」(晶圓正面)接入,然後透過錯綜複雜、多達六七十層的微小電線網路,將電力逐層向下輸送到每一個房間。

然而,隨著房間越蓋越小、越蓋越密集,這套「屋頂供電」系統開始出現兩大致命瓶頸。首先是「電阻爆增」,當電線變得比頭髮絲還細數萬倍時,電流通過的阻力急劇上升,就像原本寬敞的高速公路變成了擁擠的鄉間小路。其次是「電壓衰減」(IR Drop),電流在漫長的傳輸路徑中不斷損耗能量,導致真正送達底層電晶體的電壓嚴重不足,就像水管太長、水壓不夠,無法驅動最末端的設備。這不僅影響晶片運作速度,更造成大量的能源浪費。

晶背供電技術的誕生,正是為了解決這個根本性的難題。它的核心理念極具顛覆性:與其讓電力在擁擠的正面線路中長途跋涉,不如直接在摩天大樓的「地下室」(晶圓背面)建立一座專屬的發電站,透過寬敞的專用電梯(背面通孔)將電力直接、高效地送達每一個房間。

這種設計帶來了三大革命性優勢:第一,大幅縮短供電路徑,從根本上解決了電壓衰減和功率損耗問題,讓晶片更省電、更穩定。第二,釋放了晶圓正面的寶貴空間。原本被電源線佔據的區域,現在可以容納更多的訊號線,等於是將原本的鄉間小路拓寬成多線道高速公路,大幅提升資料傳輸效率與晶片運算密度。第三,整體性能、功耗與面積(PPA)顯著優化,讓晶片在未來進入2奈米甚至1奈米以下的世代,有了持續演進的可能。因此,晶背供電已不再是選項之一,而是所有頂尖玩家的必經之路。

三強爭霸:台積電、英特爾、三星的技術策略與時間賽跑

在這場攸關未來十年領導地位的競賽中,三大巨頭各自選擇了不同的策略與時間表,上演了一場精彩的技術博弈。

英特爾的奇襲:PowerVia技術搶佔先機

近年來積極重返榮耀的英特爾,將晶背供電視為其彎道超車的關鍵武器。在其野心勃勃的「四年五個節點」計畫中,預計於2024年底至2025年量產的Intel 20A及18A製程,將率先導入其名為「PowerVia」的晶背供電技術。英特爾的策略是「速度優先」,希望藉由率先將此技術推向市場,展示其技術領導力並贏得客戶信任。PowerVia的架構相對折衷,電流從晶背導入後由側面接觸電晶體,在提升供電效率與簡化製程複雜度之間取得平衡。此舉無疑是對市場投下的一枚震撼彈,展現了英特爾重奪技術王座的強烈決心。

台積電的王者之策:A16製程與Super Power Rail的後發優勢

相較於英特爾的急行軍,全球晶圓代工龍頭台積電則採取了更為穩健的「後發制人」策略。台積電計畫在2026年下半年量產的A16製程節點中,導入其獨家的晶背供電方案「超級電軌」(Super Power Rail, SPR)。根據目前已披露的資訊,台積電的SPR技術可能採用更為先進但也更複雜的「背面接面」(Backside Contact)架構,即電流從晶圓背面直接垂直注入電晶體的核心區域。這種設計能最大程度地釋放正面佈線空間,實現最佳的效能與功耗表現。

台積電的策略,是犧牲短期的市場先機,換取技術上的極致完美與更高的量產良率。業界普遍預期,一旦台積電的A16製程成熟,其在相同功耗下的速度將提升8-10%,或在相同速度下功耗降低15-20%,邏輯密度也將顯著提高。這場競賽就像一場馬拉松,英特爾率先衝出,但台積電正憑藉其深厚的技術積累與製造紀律,準備在後半段發力超越。

三星與日本Rapidus的追趕之路

韓國三星作為另一大巨頭,其晶背供電技術預計將在2027年的SF2Z(2奈米)製程中導入,時程上相對落後。這也反映了三星近年在先進製程上面臨的挑戰。然而,值得關注的是來自日本的國家隊「Rapidus」。這家由豐田、索尼、NTT等八大日企共同出資,並與IBM合作的半導體新創,目標是在2027年量產2奈米晶片,其技術藍圖中同樣包含了晶背供電。這不僅是日本重振半導體製造雄心的重要指標,也凸顯了晶背供電技術在全球地緣政治與國家戰略層面的重要性。台灣的投資者應將Rapidus視為一個觀察指標,它的成敗將影響未來全球半導體製造的版圖。

新戰場下的「隱藏冠軍」:台灣供應鏈的黃金機遇

晶背供電這項複雜的新製程,如同在蓋好的大樓地下室進行大規模結構改造,催生了對一系列特用材料與精密加工的龐大需求,也為台灣的供應鏈帶來了前所未有的黃金機遇。其中,化學機械研磨(CMP)與再生晶圓是兩個最直接受惠的領域。

化學機械研磨 (CMP) 的新挑戰與商機

CMP製程就像是超精密的「拋光研磨」,在半導體製造中用於確保每一層結構的絕對平坦。在晶背供電製程中,晶圓需要被極度薄化至僅剩數百奈米,並在其背面沉積新的金屬電源層,這對CMP的要求達到了前所未有的高度。任何微小的表面不均,都可能導致整片晶圓報廢。

台灣的中砂(Kingstone)公司,正是這個領域的佼佼者。其生產的鑽石碟是CMP製程中的關鍵耗材,負責修整研磨墊,確保其平坦度與研磨效率。中砂憑藉其高強度、高一致性的產品,已成功切入台積電等一線大廠的先進製程供應鏈。在全球市場,中砂的競爭對手包括美國的Entegris,以及日本的Resonac(原昭和電工)與Fujimi等材料巨頭。隨著晶背供電成為主流,對高階CMP耗材的需求將呈現結構性增長,這為中砂提供了絕佳的擴張機會。

再生晶圓:先進製程不可或缺的「綠葉」

再生晶圓,如同其名,是將半導體製程中用於監控、測試的晶圓回收,經過精密清洗、拋光、加工後,使其恢復到接近全新晶圓的狀態以供重複使用。在晶背供電製程中,由於需要將生產晶圓與一片「載片晶圓」(Carrier Wafer)暫時黏合,以在極端薄化過程中提供機械支撐,這使得對高品質再生晶圓的需求大幅增加。

台灣的昇陽半導體(Phoenix Silicon)是此領域的領導廠商,其再生晶圓的加工與拋光能力備受肯定。在全球再生晶圓市場,其主要競爭對手是來自日本的RS Technologies。隨著2奈米世代的到來,不只再生晶圓的使用量會增加,其加工難度與附加價值也將同步提升。對於昇陽半導體而言,晶背供電趨勢不只帶來了訂單量的增長,更是產品組合升級、提升獲利能力的契機。

結論:抓住典範轉移中的投資脈絡

晶背供電技術的崛起,標誌著半導體產業正從「微縮競賽」轉向「結構創新」,這是一次深刻的典範轉移。英特爾的積極搶攻與台積電的穩紮穩打,預示著未來幾年先進製程的競爭將更加白熱化。這場巨頭之戰的結果,不只將決定誰是下一個十年的技術霸主,也將重塑全球科技產業的樣貌。

對台灣的投資者而言,這場變革的意義遠不只於關注龍頭企業的股價。更深層的機會,蘊藏在因應這場技術革命而崛起的新供應鏈需求中。從CMP耗材到再生晶圓,這些過去被視為「配角」的領域,如今正因晶背供電技術而躍升為先進製程中不可或缺的關鍵環節。理解這條從晶片架構創新,到製程需求改變,再到材料與設備商機浮現的完整產業鏈,將是我們在半導體下一個黃金十年中,掌握投資先機的核心所在。

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