晶圓級先進(jìn)封裝技術是各大封測廠商技術必争目标
今年SEMICON上海展N5館中國(guó)大陸三大封測廠及晶方科技皆有參展,各大封測廠的展示重點主要是顯現企業自身所具備的封裝技術的多樣性及完整性,尤其凸顯晶圓級封裝技術及SiP技術,具備晶圓級先進(jìn)封裝量産能(néng)力成(chéng)爲專業IC封測代工業者(OSAT)的技術競争目标,而具備SiP封裝技術則體現對(duì)潛在客戶的客制化能(néng)力。
從技術特點上來看,晶圓級封裝技術可分爲FIWLP(Fan-In WLP扇入型晶圓級封裝)、FOWLP(Fan-Out WLP扇出型晶圓級封裝)兩(liǎng)種(zhǒng),相對(duì)于FI,FO可不受芯片面(miàn)積的限制,將(jiāng)I/O bumping通過(guò)RDL層擴展至IC芯片周邊,在滿足I/O數增大的前提下又不至于使Ball pitch過(guò)于縮小。
圖表1 FIWLP與FOWLP示意圖
資料來源:集邦咨詢,2019.04
目前晶圓級封裝約占整個先進(jìn)封裝(主要包括Flip Chip、Embedded Die in Substrate、FIWLP、FOWLP、2.5D/3D)20%的份額,扇入型封裝器件主要爲WiFi/BT集成(chéng)組件、收發(fā)器、PMIC和DC/DC轉換器,全球主要參與者日月光、矽品、長(cháng)電科技、德州儀器、安靠、台積電約占全球FIWLP 60%的份額。而扇出型封裝可分爲低密度扇出型封裝(小于500個I/O、超過(guò)8um的線寬線距)及高密度扇出型封裝,其中低密度扇出型封裝主要用于基頻處理器、電源管理芯片、射頻收發(fā)器,高密度扇出型封裝主要用于AP、存儲器等具備大量I/O接腳的芯片。相對(duì)而言,扇出型晶圓級封裝的參與者較少,長(cháng)電科技、台積電、安靠、日月光約占全球85%的份額。
值得一提的是,扇出型封裝新進(jìn)玩家華天科技繼推出自有IP特色的eSiFO技術後(hòu),于今年的SEMICON China新技術發(fā)布會上推出了eSinC(埋入集成(chéng)系統級芯片,Embedded System in Chip)技術。eSinC技術同樣采用在矽基闆上刻蝕形成(chéng)凹槽,將(jiāng)不同芯片或元器件放入凹槽中,通過(guò)高密度RDL將(jiāng)芯片互連,形成(chéng)扇出的I/O後(hòu)制作via last TSV實現垂直互連。eSinC可以將(jiāng)不同功能(néng)、不同種(zhǒng)類和不同尺寸的器件實現3D方向(xiàng)高密度集成(chéng)。
圖表2 華天科技eSinC示意圖
資料來源:華天科技,集邦咨詢,2019.04
随着未來電子産品高性能(néng)、小尺寸、高可靠性、超低功耗的要求越來越高,晶圓級封裝憑借固有的、無可比拟的最小封裝尺寸和低成(chéng)本(無需載闆)相結合的優勢,將(jiāng)驅使晶圓級封裝技術應用到更多的新興的細分市場,比如5G毫米波器件、MEMS、ADAS汽車應用等領域。
1)具有前道(dào)工藝的代工廠在先進(jìn)封裝技術研發(fā)方面(miàn)具有技術、人才和資源優勢,因此在高密度扇出型集成(chéng)(尤其在3D集成(chéng))方面(miàn)將(jiāng)來還(hái)是以Foundry廠主導,台積電將(jiāng)是主要的引領者;
2)在扇入型及低密度扇出型方面(miàn)主要以OSAT、IDM爲主,而且随着時間的推移,進(jìn)入的OSAT廠將(jiāng)越來越多,各企業將(jiāng)展開(kāi)差異化競争;
3)爲了進(jìn)一步降低封裝成(chéng)本,不少廠商在做panel-based研發(fā),預計兩(liǎng)年後(hòu)的SEMICON China將(jiāng)出現panel-based技術的發(fā)布。
先進(jìn)封裝有望帶動國(guó)産設備進(jìn)一步提高國(guó)産率
本次SEMICON China有關封裝設備的展覽中,傳統封裝設備以國(guó)際大廠設備爲主,而在先進(jìn)封裝領域則中國(guó)廠商展覽數目較多,包括北方華創、上海微電子、中微半導體、盛美半導體等,其中北方華創可爲Flip Chip Bumping、FI、FO等封裝技術提供UBM/RDL PVD以及爲2.5D/3D封裝提供高深寬比TSV刻蝕、TSV PVD工藝設備;上海微電子展示用于先進(jìn)封裝的500系列步進(jìn)投影光刻機;盛美半導體則發(fā)布了先進(jìn)封裝抛銅設備和先進(jìn)封裝電鍍銅設備。
先進(jìn)封裝生産過(guò)程中將(jiāng)用到光刻機、蝕刻機、濺射設備等前道(dào)設備,但是相對(duì)于前道(dào)制造設備,先進(jìn)封裝所用設備的精度、分辨率等要求相對(duì)較低,以光刻機爲例,上海微電子用于先進(jìn)封裝所用步進(jìn)光刻機分辨率約爲其用于前段制造光刻機分辨率的十分之一。
根據集邦咨詢統計,2018年中國(guó)先進(jìn)封裝銷售額爲179.2億元,約占2018年中國(guó)封測總銷售額的8.9%,遠低于全球先進(jìn)封裝比例30%,未來中國(guó)先進(jìn)封裝的成(chéng)長(cháng)空間巨大,中國(guó)設備廠商在不斷研發(fā)前段設備的同時,切入精度、分辨率較低的後(hòu)段設備,是帶動國(guó)産設備進(jìn)一步提升國(guó)産率的一大機遇。
圖表3 扇出型晶圓級封裝所用設備及主要廠商
資料來源:集邦咨詢,2019.04
國(guó)産測試機設備廠暫難以在AI、5G新興産業相關主題中分一杯羹
在本次展會上,國(guó)際測試機龍頭企業愛德萬(Advantest)、泰瑞達(Teradyne)推出在AI、5G等新興産業中先進(jìn)的測試解決方案,其中愛德萬V93000可擴充式平台,具備每腳位1.6Gbps快速的資料傳輸速率、主動式溫度控制(ATC)等功能(néng),采用最新IC測試解決方案和服務來支持AI技術;而Teradyne重點推出的适用于AI及5G測試機US60G可達60Gbps串行接口測試。
目前全球集成(chéng)電路FT測試機主要掌握在美日廠商手中,美國(guó)泰瑞達、科休和日本愛德萬約占全球FT測試設備80%市場份額。中國(guó)本土企業如長(cháng)川科技、北京華峰測控雖通過(guò)多年的研究和積累,在模拟/數模測試和分立器件測試領域已經(jīng)開(kāi)始實現進(jìn)口替代,但在SoC和存儲等對(duì)測試要求較高的領域尚未形成(chéng)成(chéng)熟的産品和市場突破,基本隻用于中國(guó)本土封測廠中低端測試領域。
如今在AI、5G等新興産業下,芯片集成(chéng)度更高、測試機模塊更多,國(guó)際寡頭憑借技術優勢、人才優勢、市場優勢,大有強者恒強的趨勢。同時由于在SoC芯片測試領域涉及到算法、硬件設計、結構設計等多個領域技術的綜合運用,在單一平台上實現多功能(néng)的全面(miàn)綜合測試且有效控制測試時間,存在非常高的技術壁壘,本土企業起(qǐ)步較晚,需要通過(guò)自主創新進(jìn)行整體系統研發(fā),在高端測試領域實現國(guó)産化道(dào)路遠阻。