晶圓級(jí)先進(jìn)封裝技術(shù)是各大封測廠商技術(shù)必爭目標(biāo)
今年SEMICON上海展N5館中國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(diǎn)主要是顯現(xiàn)企業(yè)自身所具備的封裝技術(shù)的多樣性及完整性，尤其凸顯晶圓級(jí)封裝技術(shù)及SiP技術(shù)，具備晶圓級(jí)先進(jìn)封裝量產(chǎn)能力成為專業(yè)IC封測代工業(yè)者(OSAT)的技術(shù)競爭目標(biāo)，而具備SiP封裝技術(shù)則體現(xiàn)對(duì)潛在客戶的客制化能力。
從技術(shù)特點(diǎn)上來看，晶圓級(jí)封裝技術(shù)可分為FIWLP（Fan-In WLP扇入型晶圓級(jí)封裝）、FOWLP（Fan-Out WLP扇出型晶圓級(jí)封裝)兩種，相對(duì)于FI，F(xiàn)O可不受芯片面積的限制，將I/O bumping通過RDL層擴(kuò)展至IC芯片周邊，在滿足I/O數(shù)增大的前提下又不至于使Ball pitch過于縮小。
圖表1? FIWLP與FOWLP示意圖
資料來源：集邦咨詢，2019.04
目前晶圓級(jí)封裝約占整個(gè)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為WiFi/BT集成組件、收發(fā)器、PMIC和DC/DC轉(zhuǎn)換器，全球主要參與者日月光、矽品、長電科技、德州儀器、安靠、臺(tái)積電約占全球FIWLP 60%的份額。而扇出型封裝可分為低密度扇出型封裝（小于500個(gè)I/O、超過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(chǔ)器等具備大量I/O接腳的芯片。相對(duì)而言，扇出型晶圓級(jí)封裝的參與者較少，長電科技、臺(tái)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(shù)后，于今年的SEMICON China新技術(shù)發(fā)布會(huì)上推出了eSinC（埋入集成系統(tǒng)級(jí)芯片，Embedded System in Chip）技術(shù)。eSinC技術(shù)同樣采用在硅基板上刻蝕形成凹槽，將不同芯片或元器件放入凹槽中，通過高密度RDL將芯片互連，形成扇出的I/O后制作via last TSV實(shí)現(xiàn)垂直互連。eSinC可以將不同功能、不同種類和不同尺寸的器件實(shí)現(xiàn)3D方向高密度集成。
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
隨著未來電子產(chǎn)品高性能、小尺寸、高可靠性、超低功耗的要求越來越高，晶圓級(jí)封裝憑借固有的、無可比擬的最小封裝尺寸和低成本（無需載板）相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，將驅(qū)使晶圓級(jí)封裝技術(shù)應(yīng)用到更多的新興的細(xì)分市場，比如5G毫米波器件、MEMS、ADAS汽車應(yīng)用等領(lǐng)域。
1）具有前道工藝的代工廠在先進(jìn)封裝技術(shù)研發(fā)方面具有技術(shù)、人才和資源優(yōu)勢(shì)，因此在高密度扇出型集成（尤其在3D集成）方面將來還是以Foundry廠主導(dǎo)，臺(tái)積電將是主要的引領(lǐng)者；
2）在扇入型及低密度扇出型方面主要以O(shè)SAT、IDM為主，而且隨著時(shí)間的推移，進(jìn)入的OSAT廠將越來越多，各企業(yè)將展開差異化競爭；
3）為了進(jìn)一步降低封裝成本，不少廠商在做panel-based研發(fā)，預(yù)計(jì)兩年后的SEMICON China將出現(xiàn)panel-based技術(shù)的發(fā)布。
先進(jìn)封裝有望帶動(dòng)國產(chǎn)設(shè)備進(jìn)一步提高國產(chǎn)率
本次SEMICON China有關(guān)封裝設(shè)備的展覽中，傳統(tǒng)封裝設(shè)備以國際大廠設(shè)備為主，而在先進(jìn)封裝領(lǐng)域則中國廠商展覽數(shù)目較多，包括北方華創(chuàng)、上海微電子、中微半導(dǎo)體、盛美半導(dǎo)體等，其中北方華創(chuàng)可為Flip Chip Bumping、FI、FO等封裝技術(shù)提供UBM/RDL PVD以及為2.5D/3D封裝提供高深寬比TSV刻蝕、TSV PVD工藝設(shè)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(jī)；盛美半導(dǎo)體則發(fā)布了先進(jìn)封裝拋銅設(shè)備和先進(jìn)封裝電鍍銅設(shè)備。
先進(jìn)封裝生產(chǎn)過程中將用到光刻機(jī)、蝕刻機(jī)、濺射設(shè)備等前道設(shè)備，但是相對(duì)于前道制造設(shè)備，先進(jìn)封裝所用設(shè)備的精度、分辨率等要求相對(duì)較低，以光刻機(jī)為例，上海微電子用于先進(jìn)封裝所用步進(jìn)光刻機(jī)分辨率約為其用于前段制造光刻機(jī)分辨率的十分之一。
根據(jù)集邦咨詢統(tǒng)計(jì)，2018年中國先進(jìn)封裝銷售額為179.2億元，約占2018年中國封測總銷售額的8.9%，遠(yuǎn)低于全球先進(jìn)封裝比例30%，未來中國先進(jìn)封裝的成長空間巨大，中國設(shè)備廠商在不斷研發(fā)前段設(shè)備的同時(shí)，切入精度、分辨率較低的后段設(shè)備，是帶動(dòng)國產(chǎn)設(shè)備進(jìn)一步提升國產(chǎn)率的一大機(jī)遇。
圖表3 扇出型晶圓級(jí)封裝所用設(shè)備及主要廠商
資料來源：集邦咨詢，2019.04
國產(chǎn)測試機(jī)設(shè)備廠暫難以在AI、5G新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)主題中分一杯羹
在本次展會(huì)上，國際測試機(jī)龍頭企業(yè)愛德萬（Advantest）、泰瑞達(dá)（Teradyne）推出在AI、5G等新興產(chǎn)業(yè)中先進(jìn)的測試解決方案，其中愛德萬V93000可擴(kuò)充式平臺(tái)，具備每腳位1.6Gbps快速的資料傳輸速率、主動(dòng)式溫度控制（ATC）等功能，采用最新IC測試解決方案和服務(wù)來支持AI技術(shù)；而Teradyne重點(diǎn)推出的適用于AI及5G測試機(jī)US60G可達(dá)60Gbps串行接口測試。
目前全球集成電路FT測試機(jī)主要掌握在美日廠商手中，美國泰瑞達(dá)、科休和日本愛德萬約占全球FT測試設(shè)備80%市場份額。中國本土企業(yè)如長川科技、北京華峰測控雖通過多年的研究和積累，在模擬/數(shù)模測試和分立器件測試領(lǐng)域已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，但在SoC和存儲(chǔ)等對(duì)測試要求較高的領(lǐng)域尚未形成成熟的產(chǎn)品和市場突破，基本只用于中國本土封測廠中低端測試領(lǐng)域。
如今在AI、5G等新興產(chǎn)業(yè)下，芯片集成度更高、測試機(jī)模塊更多，國際寡頭憑借技術(shù)優(yōu)勢(shì)、人才優(yōu)勢(shì)、市場優(yōu)勢(shì)，大有強(qiáng)者恒強(qiáng)的趨勢(shì)。同時(shí)由于在SoC芯片測試領(lǐng)域涉及到算法、硬件設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域技術(shù)的綜合運(yùn)用，在單一平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)多功能的全面綜合測試且有效控制測試時(shí)間，存在非常高的技術(shù)壁壘，本土企業(yè)起步較晚，需要通過自主創(chuàng)新進(jìn)行整體系統(tǒng)研發(fā)，在高端測試領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)化道路遠(yuǎn)阻。