芯耀
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板級封裝并非一種新技術(shù)
市場上有一種說法，2016年蘋果放棄三星，轉(zhuǎn)而讓臺積電獨攬A10大單，這波操作既打擊了晶圓代工巨頭三星，又刺激了封測大廠日月光，而這個事件背后最大的功臣是臺積電獨有的晶圓級扇出封裝InFO技術(shù)。但奈何三星和日月光當(dāng)時都拿不出能和InFO技術(shù)抗衡的FOWLP技術(shù)，于是開始將目光投向了FOPLP技術(shù)，也就是我們常說的扇出型面板級封裝技術(shù)。
事實上，F(xiàn)OPLP技術(shù)的產(chǎn)生要遠(yuǎn)早于巨頭目光的鎖定，可以說，過去10年都是在儲備，2017年才能成為板級封裝的元年。以做板級封裝設(shè)備的亞智科技來說，他們早在10年前就開始布局板級封裝設(shè)備，直到2017年才開始出貨，從中國臺灣地區(qū)的半導(dǎo)體封測廠開始，到后來的國內(nèi)各大廠商，包含OSAT（外包半導(dǎo)體組裝測試廠商）、功率器件IDM、PCB廠、載板廠和顯示器生產(chǎn)制造商等，這也算是從設(shè)備的窗口見證板級封裝這幾年的發(fā)展進(jìn)程了。
我們可以發(fā)現(xiàn)，這些廠商中除了OSAT廠可能和處理器領(lǐng)域還能掛上鉤以外，其余的廠商幾乎都來自功率器件、面板和載板PCB領(lǐng)域。這意味著三星、日月光當(dāng)時想要用FOPLP技術(shù)來挑戰(zhàn)InFO技術(shù)的嘗試多半是失敗的。
的確，在過去幾年中，三星和日月光已經(jīng)基本沒有實際投入運轉(zhuǎn)FOPLP產(chǎn)能了，因為當(dāng)FOPLP在實際投入使用時出現(xiàn)了很多問題。比如：標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，每家板級載體的尺寸都不一樣，導(dǎo)致生產(chǎn)和檢測設(shè)備的需求更偏定制化；板級尺寸大了影響RW、材料涂布和清洗，同時面板翹曲率大大抬升，在一定程度上反而降低了生產(chǎn)效率。因此，經(jīng)過幾年的試錯過程，業(yè)界漸漸發(fā)現(xiàn)FOPLP現(xiàn)階段并不適合用于封裝邏輯芯片等面積較大的芯片，反而在功率器件、傳感器芯片和射頻芯片等小面積芯片上有較好的表現(xiàn)，導(dǎo)電性能、散熱性能和成本均具優(yōu)勢。
板級封裝技術(shù)找到新市場定位
近幾年，AIoT、5G、自動駕駛和光伏儲能行業(yè)的發(fā)展，大大拉動了功率器件、傳感器芯片和射頻芯片市場的需求。
根據(jù)Prismark的預(yù)測，到2026年，5G&物聯(lián)網(wǎng)、車用電子將成為唯二增加市場占有率的應(yīng)用，占總體半導(dǎo)體營收近30%；其中，在車載領(lǐng)域，伴隨著汽車新四化的演進(jìn)，以往一輛傳統(tǒng)汽車使用500-600顆左右的芯片，如今平均每輛車所需芯片數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了1000顆-2000顆，因此車用芯片將成為芯片成長率最高的應(yīng)用類別。
圖 | 全球半導(dǎo)體市場應(yīng)用 vs 銷售額 (US$ Bn)
圖源：Prismark，亞智科技
另根據(jù)日本研調(diào)機構(gòu)富士經(jīng)濟(jì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2035年全球純電車銷售量有望較2021年跳增12倍，占整體新車銷售量比重將超過50%。而相較于傳統(tǒng)汽車，xEV每臺所使用的芯片為傳統(tǒng)汽車的四倍成本，其中功率芯片是xEV核心器件，比例與價值將超過整車的50%以上。
因此，從應(yīng)用市場的角度來看，未來FOPLP技術(shù)前景廣闊。究其核心在于，在眾多先進(jìn)封裝技術(shù)之中，板級封裝技術(shù)因具備大產(chǎn)能且更具成本優(yōu)勢，是目前高速成長功率器件、傳感器、通信等車規(guī)級芯片生產(chǎn)的最佳解決方案。
根據(jù)亞智科技分享的一組數(shù)據(jù)：在扇出型封裝技術(shù)中FOWLP面積使用率<85%，F(xiàn)OPLP面積使用率則>95%，可放置芯片數(shù)高于晶圓，且芯片成品率逐漸提升。以加速生產(chǎn)周期及降低成本考慮下，封裝技術(shù)開發(fā)方向已由FOWLP部分轉(zhuǎn)向可在比300mm晶圓更大面積的方形面板上進(jìn)行FOPLP，面積使用率為晶圓的5.7倍。
三大類廠商正在FOPLP技術(shù)中尋求機遇
哪里有市場，哪里就有廠商的投資布局，目前半導(dǎo)體OSAT（外包半導(dǎo)體組裝測試廠商）、IDM（集成器件制造商）、晶圓代工廠 （Foundry）、PCB廠、載板廠和面板廠都在試圖從FOPLP技術(shù)中尋求機遇。
圖 | 板級制程提供更具產(chǎn)能與成本競爭力之封裝整合導(dǎo)線層
- 半導(dǎo)體OSAT、IDM、晶圓代工廠
對前段 IDM、代工半導(dǎo)體廠來說，向下游整合，能提供整顆芯片封裝完成，是一種有利的商業(yè)模式。對后段封裝廠來說，利用既有的經(jīng)驗，快速切入FOPLP 技術(shù)，可以顯著提升在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中的地位。前、后段半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投入的最終目的皆是找尋具有競爭力的生產(chǎn)成本、提升產(chǎn)品的競爭力。
- PCB廠、載板廠
當(dāng)前，芯片、封裝與PCB的同步設(shè)計及同步研發(fā)越來越重要，對PCB廠來說，發(fā)展FOPLP的優(yōu)勢是可以通過制程知識，以及設(shè)備的升級、改造來快速跨入先進(jìn)封裝技術(shù)市場。此外，要清楚的認(rèn)識到，PCB以及載板封裝材料供貨商正在隨著FOPLP技術(shù)的演進(jìn)而流失掉原本的市占率。因此，載板廠必須調(diào)整研發(fā)方向，逐漸向前段制程跨進(jìn)及布局，才可在技術(shù)急速演進(jìn)的潮流中，持續(xù)地扮演關(guān)鍵性的地位。
- 面板廠
以目前已量產(chǎn)的12寸 (300mm) 晶圓來看，可使用面積僅約為3.5代 (620mm ×750mm ) 玻璃基板的15%，這凸顯除了玻璃基板在面積上的優(yōu)勢。目前面板廠有許多競爭力低的3.5代產(chǎn)線，由于生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益低落，藉由設(shè)備改造、升級加上原有的制程經(jīng)驗也可快速投入先進(jìn)封裝FOPLP，這將顯著降低生產(chǎn)成本且減少資本支出，以產(chǎn)出較具競爭力之封裝用RDL產(chǎn)品。
不過，機遇和挑戰(zhàn)總是如影隨形。亞智科技亞洲區(qū)研發(fā)部協(xié)理李裕正透露：“系統(tǒng)級封裝對于線寬線距的要求不會低于現(xiàn)在的2.5D封裝，當(dāng)然它可以稍微的放寬，但以目前板級封裝能提供的解析度來看，做樣品應(yīng)該沒有問題，但是要實際上的量產(chǎn)，還有很多問題需要克服。所以對于封測廠來說，未來基于細(xì)線路的互聯(lián)導(dǎo)線層做進(jìn)一步的系統(tǒng)級整合是未來板級封裝的發(fā)展方向之一。”
亞智科技亞洲區(qū)銷售副總經(jīng)理簡偉銓補充道：“對于面板廠而言，線寬、線距理論上不是問題，但缺少后段封裝的技術(shù)跟能力，也缺少了跟產(chǎn)業(yè)界的連接，他們想投入，但要想辦法去補足這些缺失，比如去找封裝相關(guān)領(lǐng)域的人和design house需求方做深入的研究?！?/p>
“對于載板廠來說，當(dāng)Fan-out起來的時候，載板廠的生意就會受到一些壓縮，雖然到2024年的影響還不是很大，但后續(xù)肯定會影響，所以載板廠正在積極地投入班級封裝技術(shù)，它走的路線比較像RDL first，也就是將原來提供載板給客戶的模式轉(zhuǎn)換成提供鍍好RDL的載板給客戶去做封裝，從而提供更多的產(chǎn)品給客戶來增加營收。與此同時，為了防止載板的生意被壓縮，載板廠甚至開始在做一些玻璃基板的研發(fā)?！?/p>
“對于IDM廠來說，它們本身有自己的產(chǎn)品，有自己的封裝技術(shù)，可以主導(dǎo)市場，因此只要板級封裝技術(shù)可以幫助這些廠商將性能做得更好，產(chǎn)品做得更有競爭力，IDM廠商就會更積極地投入?！?/p>
設(shè)備是半導(dǎo)體相關(guān)廠商探索FOPLP市場的基礎(chǔ)
無論是哪種類型的企業(yè)布局，都離不開設(shè)備的加持。據(jù)悉，亞智科技掌握了先進(jìn)封裝的關(guān)鍵黃光制程、電鍍等設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度重布線層，并與國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行過多次深入合作，涵蓋產(chǎn)、學(xué)、研，旨在有效推進(jìn)國內(nèi)板級封裝的建設(shè)。
圖 | 亞智科技板級扇出型封裝相關(guān)解決方案與設(shè)備
近期，亞智科技還推出了新一代板級封裝中的細(xì)微銅重布線路層(RDL)生產(chǎn)線，生產(chǎn)面積達(dá)業(yè)界最大基板尺寸700mm x 700mm，創(chuàng)下板級封裝生產(chǎn)效率的新里程碑。
從客戶反饋方面來看，亞智科技新一代板級封裝 RDL生產(chǎn)線不僅僅可以提升生產(chǎn)效率，同時也能兼顧成本及產(chǎn)品性能。該生產(chǎn)線采用大面積電鍍制作精密的RDL層銅線路，克服了電鍍與圖案化均勻度、分辨率與高度電氣連接性的挑戰(zhàn)，涵蓋傳統(tǒng)強項濕法化學(xué)工藝的洗凈、顯影、蝕刻、剝膜與關(guān)鍵電鍍銅設(shè)備，同時實現(xiàn)了全線的自動化生產(chǎn)。
圖 | 由亞智科技新一代板級封裝RDL自動化生產(chǎn)線試生產(chǎn)的產(chǎn)品
此外，亞智科技還積極整合材料商、上下游設(shè)備商，為客戶提供完整的RDL生產(chǎn)設(shè)備及工藝規(guī)劃服務(wù)，從自動化、材料使用與環(huán)保多維度協(xié)助客戶打造高效生產(chǎn)解決方案并優(yōu)化制程良率及降低制造成本。
關(guān)于亞智科技的未來規(guī)劃，李裕正表示：“短期內(nèi)，亞智科技并沒有更大尺寸的基板配套設(shè)備研發(fā)規(guī)劃，而是將致力于持續(xù)提升電鍍的均勻性，從當(dāng)前的90%提升到95%，從而提高電信號和電流傳送的精準(zhǔn)度；長期來看，會針對一些產(chǎn)能的需求，加大對高電流密度電鍍和雙面電鍍加大投入，來進(jìn)一步提升整個生產(chǎn)的效能?！?/p>
“此外，對于面板廠而言，他們的舊設(shè)備包括3.5代、4.5代和5代，在亞智科技的規(guī)劃中，3.5代目前沒有問題，因為和700mm x 700mm相差不大，但對于4.5代和5代這么大的面積而言，我們還需要做更多的市場調(diào)研和觀察，目前沒有決定要投入?！?/p>
