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封装大战再起,谁又是最大赢家?

來源: 半导体行业观察 2019/5/3 流覽量:234 關鍵字: 封装 芯片

伴随着时光的流逝,摩尔定律也逐渐老去。但芯片却没有随之降低其对轻薄、功能及效能的追求。可以说,高集成度,“芯”之所欲也;小型化,亦“芯”之所欲也。两者如何兼得,也成为了超越摩尔定律下的新挑战。在这其中,先进封装的到来,为半导体行业带来了新的活力。

    为了在45nm甚至更小的节点上,将更多的功能塞进芯片,半导体业者逐渐将目光投向了封装。由此,封装除了固定、保护芯片、散热等功用外,还担负着另一层重任——即如何将芯片做得更轻、更薄、更小型化,以符合智能产品的发展趋势。

封装市场格局

    纵观如今的封装市场,我们发现,主流封装技术仍以打线封装为主。同时,伴随着5G、IOT等新兴技术的发展趋势,倒装封装(Flip chip)的比例正在逐渐提高。另外,还有一个不容忽视的事实是,从2016年开始,台积电凭借其扇出型晶圆级封装(FOWLP)独揽苹果订单以后,扇出型封装也开始成为了封装业界的兵家必争之地。

    倒装技术与扇出型技术同为新崛起的封装势力,这两者之间有什么不同?相比倒装封装技术,扇出型封装技术运用再分布层技术,可有效提高I/O脚位数,不仅可以使产品达到更轻薄的外型,成本也相对便宜,因此成为近年最受关注的先进封装技术。据WSTS和Yole的数据显示,全球先进封装产业2016年到2022年的整体营收年复合成长率可将达到7%。其中,扇出型封装是成长最快的先进封装技术,到了2022年,扇出型封装市场规模预计将会超过30亿美元。

   而单就扇出型封装而言,目前主要分为扇出型晶圆级封装(FOWLP)和扇出型面板级封装(FOPLP)。FOWLP以台积电的技术为主,在市场上已经得到了应用,与之相关的消息也层出不穷。相比于FOWLP的“大张旗鼓”,FOPLP的则显得有些低调,除了三星宣布将致力于FOPLP的研发以外,市场上鲜有FOPLP的消息。

    这不禁让我们迫切地想了解下,同样身为扇出型封装的一员,FOPLP的发展近况。

扇出型面板级封装的挑战

    或许,我们还不清楚什么是扇出型面板级封装,它与扇出型晶圆级封装有什么区别,又凭什么可以与扇出型晶圆级封装一争高下?

    据Manz集团/亚智科技暨电子元器件事业部总经理林峻生介绍,面板级封装是一种从晶圆和条带级向更大尺寸面板级转换的方案。扇出型晶圆级封装采用的是晶圆技术,而扇出型面板级封装则采用的是印刷电路板和显示器技术。

    众所周知,晶圆越造越大,我国也在12吋晶圆上做了很多部署。而未来,硅片也不会止步于12吋。由硅片到封测,这两者之间的联系甚是紧密。而扇出型面板级封装的出现,正是基于更大的晶圆尺寸的需求。与晶圆级封装所采用的圆形载具相比,面板级封装所采用的矩形载具拥有更高的载具使用率(95%)。由此,扇出型面板级封装能带来远高于扇出型晶圆级封装的规模经济效益。加之,扇出型晶圆级封装的成本居高不下,也促使了许多厂商将重点技术转向面积更大的方型载板。市场预计,这种封装形式将在未来12吋以上的晶“圆”中大有可为。其潜在的成本效益和更高的制造效率,吸引了市场的关注。

    同时,从市场预期上看,FOPLP的规模似乎并不小。据Yole在2018年发布的 《板级封装(PLP)技术及市场趋势-2018版》报告中则指出,FOPLP市场将在2017~2023年期间以79%复合年增长率(CAGR)在2023年增长至约2.79亿美元。但从这个数字来看,与扇出型封装整体的30亿美元的市场相比较,FOPLP的市场规模仍然会低于FOWLP。

FOPLP在大规模的应用上,还存在着哪些挑战?

    据Manz集团/亚智科技股份有限公司资深销售处长简伟铨介绍,翘曲、组装精度、材料冲击、芯片位移、标准化问题、生产能力、设备投入开发都是FOWLP所面临的挑战。同时,FOPLP还尚处于早起阶段,目前有许多解决方案仍待研究。其中,印刷电路板级玻璃基板的板面形式是主要研究方案,但是其基板尺寸还尚未标准化,也成为了FOPLP在应用中的挑战之一。

挑战以外的机遇

    挑战总与机遇并存。目前,FOPLP还未形成固定的市场格局。但也不乏,各大厂商都在此加紧了投入。

林峻生认为,FOWLP与FOPLP之间的竞争与主要在于成本之间竞争。随着终端产品的演进,无论是FOWLP还是FOPLP,都必然要从低阶应用走向高阶应用。就目前而言,FOPLP主要计划以低阶应用为切入点进入市场,而FOWLP则以高阶应用为主。随着FOPLP技术的成熟,未来,这两者之间的较量,也将在高阶应用展开。

    同时,简伟铨也认为,同一家封测厂商不太可能同时专注于开发FOWLP、FOPLP两种技术。FOPLP是否会被封测厂商所认同,则取决于终端客户的买单。对于国内FOPLP的发展机会,简伟铨则认为,国内封测厂可能会更倾向于以后的差异化发展。

    除此之外,近些年来对于半导体行业来说,跨界发展早已不是个新鲜的名词。同样对于封测行业来说更不是,由于先进封装的崛起,我们已经看到了不少跨界而起的明星。Manz本身作为一家全球领先的高科技设备供应商之一,早已在太阳能和储能等领域取得了不错的成绩,公司跨界半导体行业发展FOPLP,其主要的优势在于公司在面板和PCB领域具有超过30年的经验,容易对接FOPLP所使用的基板。其次,Manz具有FOPLP湿法化学制成解决方案已导入客户量产线,公司具有多元化的技术可快速实践于FOPLP制程。

    Manz不仅掌握RDL工艺中的关键湿法化学工艺、电镀等设备,还提供自动化、精密涂布及激光等工艺设备,从而实现高密度重布线层。全方位FOPLP生产设备解决方案可适用于不同尺寸、材料及工艺的生产需求。

    Manz集团/亚智科技先进封装技术项目经理蔡承佑针对翘曲问题对我们进行了详细的解析。根据他的介绍,在面板级扇出型封装生产制程中,载板翘曲几乎是所有相关设备都会面临的问题,也关系到产能及制程良率。利用输送类型(Conveyor type)的湿制程设备,载板翘区压制设计,可以保证载板在传输过程维持平整,减少破片率。

    而从Manz身上,我们也不禁联想到,未来可能会有更多的面板封装厂商跨界来开发FOPLP。毕竟,这两者之间,就差了个电镀设备以及与IC设计厂商之间的联系。而我们都知道,设备和材料,是半导体行业发展的基石。抓住FOPLP设备和材料的开发,也许就抓住了未来半导体行业的先机,但这条路很漫长。

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