先进封装“风云又起”

爱集微 · 电子工程世界·2020-12-13 00:00

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尽管封装业算是大陆半导体业的“最强项”,但伴随着先进封装的演进,以及各方势力纷纷拍马赶到,先进封装江湖“风云再起”。

据Yole Developpement的数据显示,2018年到2024年,先进封装市场的复合年增长率为8.2%,预估在2025年先进封装将占据整个市场的半壁江山。细究其驱动力,正是由于先进封装可提高封装效率,降低封装成本,提供更好的封装性价比,正以不可阻挡之势成未来封测行业的主流。相应地,围绕先进封装的“抢位赛”亦愈演愈烈。

进阶

追溯起来,半导体封装技术的发展可分为四个阶段,从最初的DIP到PGA,再到BGA、CSP,再进阶到如今先进封装风行,包括倒装芯片(FC)、硅通孔(TSV)、嵌入式封装(ED)、扇入型晶圆级封装FIWLP、扇出型晶圆级封装FOWLP、系统级封装(SiP)等各有拥趸。

先进封装势起亦由下游推动。江苏中科智芯集成科技有限公司销售&市场总监吕书臣指出,未来先进封装发展速度会越来越快,主要是因为终端产品对晶圆封装的轻便性、移动性、多能化、高频、低成本、可靠性及灵活形状因素有越来越高的要求。

而且,随着摩尔定律越来越接近极限,异构集成以及包括5G、AI、HPC和IoT在内的行业大趋势,进一步推动了先进封装的采用。吕书臣认为,从晶圆制造角度来追求以上因素不管从物理特性还是投资成本上都是不可实现的,因此先进封装在整个产业链中的重要性将越来越突出。

可以说,先进封装已成为未来封测行业增长的主要来源。据智研咨询报道,从2017年到2023年,半导体封装市场的营收将以5.2%的年复合增长率增长。其中,先进封装市场CAGR将达7%,而传统封装市场CAGR仅为3.3%。

而在不同的先进封装技术中, 各机构也演绎出不同的猛进之势。智研咨询指出,3D TSV和FOWLP风头最劲,将分别以29%和15%的速度成长,而FC将以近7%的CAGR成长,此外FIWLP的CAGR也将达到7%。另一分析机构Yole更为乐观,预测2017~2022年,全球先进封装2.5D&3D、FOWLP、FC等技术的收入年复合增长率分别为28%、36%、8%,明显领先于传统封装表现。

逐鹿

先进封装的巨大前景,使得众多厂商“蜂拥”而至。除传统的OSAT和IDM厂商之外,晶圆厂、基板/ PCB供应商、EMS / ODM等以其他商业模式运营的厂商均在向这个领域进军,让这一赛道骤然拥堵。

曾经,OSAT和IDM厂商两大劲旅在封测市场力拼。IDM(整合一体化制造服务)与OSAT(外包封装测试)是传统半导体封测行业中的两种商业模式。IDM如英特尔、三星都属于这一模式,OSAT则侧重为客户提供代工封装测试服务,如台湾巨头日月光、美国安靠,大陆长电科技、华天科技、通富微电等都属于OSAT。

据Gartner数据,在封测行业中OSAT与IDM收入于2013年达到平衡,各占50%,在后续的发展中OSAT模式逐渐超越IDM模式。据数据显示,封测业2017年收入533亿美元,其中IDM企业实现收入252亿美元,同比增长5.4%,占比47%;OSAT封测实现收入281亿美元,同比增长8.5%,占比53%。

但这一局势伴随着各方势力的强势介入,先进封装的发展呈爆炸式向各个方向发展,而每个开发相关技术的公司都将自己的技术独立命名注册商标,如台积电的InFO、CoWoS,日月光的FOCoS,安靠的SLIM、SWIFT等,显现出诸候争霸的新态势,先进封装版图也将生变。

如在晶圆级封装OSAT企业将面临来自上游晶圆厂如台积电等的跨界竞争;在系统级封装OSAT企业将受到EMS企业如富士康等侵蚀部分市场份额。加上SEMCO(三星电机)、Unimicron、AT&S等基板和PCB厂商向高级封装领域进行拓展,在面板级扇出封装和有机基板中的嵌入式die领域大做文章,让先进封装格局再起波澜。

对于这些势力的角逐,厦门云天半导体科技有限公司总经理于大全比较看好晶圆厂、IDM以及OSAT。晶圆厂在2.5D和3D TSV等高端晶圆级封装领域有优势,因有前道环节的技术基础,更容易进行切入和融合;而OSAT经过多年的发展,具备较大规模,多种技术能力和众多客户,在SiP、WLCSP和Bumping/FC等封装技术方面锁定胜局;基板厂商因有载板,在嵌入式封装(ED)和模块化方面可获得一定优势;而EMS/ODM切入这一领域,需要重构供应链,面临技术、资金和客户资源等问题,还需要看厂商的定位和发展策略。

尽管各方势力均参与角逐,但于大全分析没有哪种技术将一统江湖,也没有哪方势力能独步天下,市场的蛋糕足够大,他们将在各自的擅长领域中继续驰骋。

而从细分项3D堆叠来看,业界知名专家则更示好晶圆厂,认为他们有深厚的技术和雄厚的财力,在3D封装领域更需要先进的芯片制造专业知识以及大量的计算机模拟来实现精确的堆叠,传统OSAT厂商相对难以介入。

对于未来这些封装技术的走向,于大全更看好晶圆级封装、系统级封装的增长潜力。他分析道,随着摩尔定律的快速逼近物理极限,以及5G、AI、IoT时代的到来,催生了对高性能芯片、系统集成器件和模块的需求,相应地带动了上述封装技术需求。目前先进封装两个重要的技术,一是基于硅通孔三维封装,可以用于高性能处理器和存储器集成、三维芯片堆叠以及CMOS图像传感器的封装集成;另一个是三维扇出型封装,具有广泛的应用前景。

布局

在先进封装风起云涌之际,国内的封测企业也在加快追赶。

毕竟,从中国大陆方面上看,封测是我国集成电路产业中发展比较完善的一个领域。长电科技、华天科技与通富微电是我国在封测领域的佼佼者,这些企业正深入参与到先进封装的角逐中来。

而且,全球半导体产业正进入以中国为主要扩张区的第三次国际产能转移。随着我国集成电路新增产线的陆续投产,未来数年国内集成电路产业增速将处于较高水平。国内本土封装测试企业在政策资金的支持下也将快速成长,预计到 2026年我国集成电路封装测试行业规模将超过5000亿元。

在市场前景和技术进步的合力驱动下,以三大封测巨头等为代表的大陆封装企业近几年在技术研发和先进装备方面进行了大量的投入,产品档次逐步从低端向中高端发展,比如长电科技在SiP封装、2.5D/3D封装以及晶圆级封装不断加大研发投入与产出,华天科技则在WLCSP、TSV、Bumping、Fan-out、FC等多个技术布局,通富微电则拥有Bumping、WLCSP、FC、BGA、SiP等先进封测技术,并在2D、2.5D封装技术研发上取得突破,各有斩获。

除领头企业在跑马圈地之外,大陆一些新兴企业也在加快布局。目前中科智芯封装工艺产线已经实现WLCSP/Cu Pillar及Fan-out产品的量产,一期产能12000片/月。而云天半导体则密切关注5G市场应用,创新开发了多种先进封装及系统集成技术,技术覆盖了从滤波器等射频前端器件三维封装、玻璃通孔技术、三维无源器件技术,以及面向毫米波芯片的扇出集成技术和AiP系统集成方案。于大全预计明年新厂房投产之后,每月4/6英寸产能将突破8000片/月,同时每月8/12英寸产能突破5000片/月,后年将进一步提升。

甬矽电子(宁波)股份有限公司副总经理徐玉鹏在最近举办的ICCAD上透露,公司已拥有FC、SiP等先进封装技术,在2021年之后还将投入2.5D~3D等FOWLP技术。未来,甬矽电子将紧跟封测技术发展趋势,推出多方位/多封装技术的方案。

尽管成就不俗,但仍要指出的是,从整体来看,尽管封测三大巨头在先进封装营收或占据三四成,但大陆整体封测企业在先进封装的营收占比仍低于全球平均水平41%,更低于台湾封测企业79%的水平。

特别如吕书臣所指,在一些高端封装方面,比如存储类的3D堆叠封装、2.5D硅基转接板系统封装、高密度低间距bumping封装、Fan-out/Panel FO方面仍存较大的差距。

为进一步提升大陆封测企业的封装水平,吕书臣建议,一是国内设备、材料企业要给予支持,为先进封测提供强有力的后勤保障。二是国内设计企业要尽可能将封测产业链转移至国内(目前确实也是在这样做),对国内封测厂尤其是新建立的先进封测厂给予支持,因为技术/良率是通过大生产做出来的,没有投片量支持很难在工艺稳定性上有所提升。三是国内设计软件能力要提高。四是封测人才培育力度要加大。


关键字: 封装 编辑:北极风 引用地址: //news.eeworld.com.cn/xfdz/ic519614.html

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