前言
先進封裝技術是提升半導體效能與支援生成式AI、高速運算的關鍵,戰略地位愈加凸顯。政府與產業界均深刻認知其重要性,並展現一致推動方向。具體而言,2025年9月,就在SEMICON Taiwan 半導體國際展30週年擴大辦展、吸引來自65國逾1,200家企業參展期間,多家企業宣布共同成立SEMI 3DIC先進封裝製造聯盟,展現產業鏈聯手布局。再者,經濟部報告指出:生成式AI與高速運算推升資料中心流量自2010至2024年成長逾70倍,而先進封裝正是支撐此增長的核心。種種事例顯示,公私部門已形成高度共識,並積極推動先進封裝技術發展。
眾所周知,台灣是全球先進封裝製造的重鎮,因此成為眾多國內外企業申請相關專利的戰略要地。透過分析台灣相關專利之申請情況,應可探知先進封裝技術產業鏈的專利布局與趨勢。為此,本所團隊特於近期進行分析,現將分析結果提出分享,希望對於產業決策有所助益。
技術簡介
為了克服摩爾定律的瓶頸,以提升系統晶片的整體運作效能,先進封裝技術主要是將多個不同的晶片,以鄰接及/或堆疊的方式,整合於單一個封裝體中。相較於傳統封裝技術,先進封裝技術能縮短晶片之間電連接結構的距離,進而降低能量損耗,達到高效能運算。
先進封裝技術的類型主要包括:覆晶型封裝、2.5D IC封裝、3D IC封裝……等;再者,也可依據全球領導廠商各自的研發方向,大致區分為以台積電發展的CoWoS、FOWLP、3D封裝;三星電子發展的I-cube、X-cube;及英特爾發展的EMIB等技術。
以下萃取出與先進封裝技術有關的字詞作為關鍵字進行檢索,包括:封裝、晶片、2.5D封裝、3D封裝、CoWoS、FOWLP、扇出、扇入、Fan-Out、堆疊、覆晶、中介層、RDL、I-cube、X-cube、矽穿孔、TSV、EMIB、中介層、SoIC、矽橋、混合鍵結……等,並對先進封裝技術在2011年後於台灣申請的專利案進行趨勢分析(檢索日期:2025年10月27日)。
專利趨勢分析
(1) 專利申請趨勢
圖1是專利申請趨勢圖。橫軸代表年份,縱軸代表專利案數量。其中,藍色直條表示當年專利案的總數,橘色折線圖表示台灣專利申請人的專利案數量。
需先說明的是,由於專利法規定專利案在申請後18個月早期公開,及核准繳費後公告,而不會即時公開或公告,所以有部分2024~2025年申請的專利案基於尚未公開或公告的因素,而未能納入分析。
從圖1可以看出,從2020年開始,每年的專利案數量明顯呈現穩定增加的狀態,表示先進封裝技術是發展中的產業。特別是,代表台灣申請人專利案量的橘色折線圖,不僅持續上升,還於2023年高達總量的近50%,顯示台灣申請人於近年積極地發展先進封裝技術。

圖1
(2) 申請人分析
圖2是2011年到2025年,專利案量前20大申請人統計結果。
從統計結果得知,前20大申請人分布在台灣、美國、日本、南韓。其中,主要技術布局的前3大專利申請人為台積電、英特爾、三星電子,表示先進封裝技術的專利案量以發展不同封裝類型之領導廠商為大。
而前4~20大申請人,主要著重於封裝製造、封裝測試、封裝材料、半導體製造、顯示器製造、IC設計、網路服務,顯示涵蓋先進封裝技術的上游供應鏈及下游產品應用端,都積極進行先進封裝技術的專利布局。
其中,日本申請人味之素公司,雖未列入前20大申請人,但自2011年開始,於先進封裝技術的專利案量累計已超過100件。味之素是超過百年的公司,創業之初以食品增味劑味之素(又稱「味精」)最廣為人知。並在公司創立超過50年後,發現味之素的副產品可應用於電子產業,並作為絕緣層材料。而後,味之素公司就持續發展零件用薄膜與樹脂用組成物至今,為重要的先進封裝材料供應廠商。
因此,即使是看似與先進封裝無關的領域,在持續研發中,也可擴展事業版圖,成就新一片的天地。

圖2
(3) 台灣申請人分析
參閱圖3,為自2011年起專利案量累計超過50件的台灣申請人,計有16位申請人。其中,台積電佔約52%,另有約48%專利案的申請人分布於學術界與業界。這些積極進行專利布局的台灣申請人,涉及與先進封裝技術相關領域有:半導體先進封裝、先進封裝測試製造、封裝材料及成品測試、積體電路載板製造、半導體製造、記憶體封裝、應用於AI人工智慧及無線通訊等的IC設計、顯示器、系統級IC設計……等。

圖3
(4) IPC概覽
參閱圖4,為前10大3階IPC專利案量統計圖。IPC為國際專利分類(International Patent Classification)的簡稱,供各國專利局用於分類專利案件的技術領域。透過前10大3階IPC(國際分類號)的統計資料可以得知,先進封裝技術以電學、物理及化學領域為主,並著重於半導體裝置、製造及處理半導體裝置的方法或設備。

圖4
參閱圖5,為前10大5階IPC專利案量統計圖。5階IPC與3階IPC的差異在於將技術領域更加細緻地分類。從統計資料可以看出,多數案件的技術重心落在:半導體裝置中引線及導電結構的連接技術;在半導體材料上製造電極;半導體裝置的密封方法與設備;半導體固態裝置的通電結構;由焊接組成的半導體裝置;在絕緣基板上或內有多個半導體晶片互連結構;半導體裝置中由一個組件向另一個組件通電的裝置。

圖5
(5) 台灣近5年前10大IPC比較
下表的左列為台灣申請人近5年的前10大5階IPC統計資料;下表的右列為全部專利案的前10大5階1IPC統計資料。相比較發現,H01L 23/535與H01L 23/528也進入前10大5階IPC,而這二個IPC分類號代表半導體裝置的內部互連(例如:穿接結構),及互連結構的布置。表示在先進封裝技術領域中,半導體裝置的內部互連技術,近年被台灣申請人重視的技術趨勢之一。

結論
依據先進封裝技術的台灣專利布局分析得知不僅先進封裝技術的領導廠商與各國大廠持續大量布局台灣專利。
其次,進行先進封裝技術之專利布局的主要專利申請人,除了先進封裝技術的製造及先進封裝測試服務廠商之外,先進封裝技術的上游供應鏈及下游產品端,亦進行封裝技術的專利布局,顯示先進封裝技術的專利布局,應有益於廠商間的合作。而從國際專利分類IPC統計資料的技術分類可知,涉及先進封裝技術的半導體裝置、製造方法及設備,都屬於專利布局的重要項目。
以台灣申請人來說,近年來,台灣申請人較以往更加積極地進行先進封裝技術的專利布局,且申請人分布於學界與業界,雙方可考慮以授權方式合作或共同進行相關產品及設備的製造與研究,將能有效推進先進封裝技術的研發時程。進一步地,在先進封裝技術中,「半導體裝置的內部互連技術」的專利案量擠進台灣申請人的前十大5階IPC,可作為未來發展先進封裝技術之製造與設備的指標之一;再加上秉持專注且持續研發的動能,將有助於現在或未來位居趨勢產業的重要角色。