針對(duì)5G通訊毫米波(mm-Wave)開(kāi)發(fā)趨勢(shì),AiP(Antenna in Package)封裝技術(shù)將成為實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端裝置的發(fā)展關(guān)鍵。隨著高通(Qualcomm)于2018年7月推出的AiP模組(QTM052及525)陸續(xù)問(wèn)世后,各家廠商對(duì)此無(wú)不摩拳擦掌,爭(zhēng)相投入相關(guān)模組的技術(shù)研制上;其中半導(dǎo)體制造龍頭臺(tái)積電及封測(cè)大廠日月光投控,對(duì)此最為積極。
日月光投控對(duì)于AiP封裝技術(shù)之演進(jìn),憑借日月光及矽品對(duì)于相關(guān)封裝的長(zhǎng)期研發(fā),以及旗下環(huán)旭電子增設(shè)天線測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的積極投入態(tài)度,為此將進(jìn)一步擴(kuò)充5G毫米波之發(fā)展進(jìn)程。
高通推出AiP模組后,制造龍頭臺(tái)積電與封測(cè)大廠日月光等皆已躍躍欲試
面對(duì)5G通訊毫米波逐步發(fā)展之際,加上高通已推出的AiP模組產(chǎn)品,各家IDM廠、Fabless廠、制造及封測(cè)代工廠商,對(duì)此無(wú)不躍躍欲試,試圖加速開(kāi)發(fā)相關(guān)產(chǎn)品,從而應(yīng)付為數(shù)龐大的射頻前端市場(chǎng)及5G應(yīng)用商機(jī)。
為了實(shí)現(xiàn)AiP封裝制造技術(shù),現(xiàn)行除了已開(kāi)發(fā)出InFO-AiP封裝技術(shù)的半導(dǎo)體制造龍頭臺(tái)積電外,其他封測(cè)廠商(如日月光、Amkor、江蘇長(zhǎng)電及矽品等)也有相應(yīng)的布局動(dòng)作,并采取默默耕耘的發(fā)展態(tài)勢(shì),以求提供后續(xù)5G通訊毫米波之市場(chǎng)需要。
其中,若以日月光及矽品發(fā)展動(dòng)態(tài)為例,現(xiàn)階段AiP封裝技術(shù)主要采用RFIC于底層的設(shè)計(jì)架構(gòu),相較于臺(tái)積電在內(nèi)層及其他廠商于上層之結(jié)構(gòu),整體于制作成本上,相較其他產(chǎn)品將更具吸引力。
日月光與臺(tái)積電于AiP封裝技術(shù)差異,使產(chǎn)品特性及成本已成為選擇難題
針對(duì)現(xiàn)行AiP封裝技術(shù),進(jìn)一步比較于臺(tái)積電內(nèi)層式之InFO-AiP構(gòu)造,以及日月光與矽品于底層式的AiP結(jié)構(gòu)差異,可發(fā)現(xiàn)RFIC的擺放位置,將是決定模組產(chǎn)品之性能表現(xiàn)(天線訊號(hào)損耗、散熱機(jī)制)及成本高低(制造良率及難易度)的重要指標(biāo)。

圖:RFIC于不同位置之AiP結(jié)構(gòu)比較表(Source:拓墣產(chǎn)業(yè)研究院整理)
其中,以日月光與矽品開(kāi)發(fā)之AiP封裝架構(gòu)為探討主題時(shí),當(dāng)RFIC放置于底層結(jié)構(gòu)中,此結(jié)構(gòu)確實(shí)能有效降低封裝成本,并且對(duì)于開(kāi)發(fā)流程上也十分有利;由于封測(cè)廠商于相關(guān)制作流程中,可獨(dú)立開(kāi)發(fā)重分布層(RDL),并搭配上單獨(dú)封裝好的RFIC,最后再將二者結(jié)合于一體,以完成AiP所需的架構(gòu)。
如此之設(shè)計(jì)理念,對(duì)于管控封裝成本而言,已起到節(jié)省工序作用;然而卻也衍生出另一個(gè)難題,“如何將底層的RFIC在運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生之熱源有效導(dǎo)引出來(lái)”,這將是后續(xù)亟需克服的關(guān)鍵要?jiǎng)?wù)之一。
另一方面,臺(tái)積電開(kāi)發(fā)的InFO-AiP封裝技術(shù),由于運(yùn)用本身擅長(zhǎng)的線寬微縮技術(shù),當(dāng)RFIC于元件制造完成后,隨之進(jìn)行一系列的后段封裝程序;也在此時(shí)延伸原有的通訊元件金屬線路,將使重分布層得以連結(jié)RFIC并導(dǎo)引至天線端,從而達(dá)到降低天線端訊號(hào)衰弱之效果。
整體而言,雖然日月光及矽品的AiP結(jié)構(gòu)可有效降低成本,但散熱機(jī)制仍需額外考量,且臺(tái)積電的InFO-AiP能成功增進(jìn)產(chǎn)品效能,然而整體封測(cè)制造成本卻依舊偏高。
由此可見(jiàn),AiP封裝技術(shù)于產(chǎn)品特性及成本表現(xiàn)之因素中,已成為一項(xiàng)選擇難題,考驗(yàn)未來(lái)客戶在產(chǎn)品設(shè)計(jì)及應(yīng)用需求上應(yīng)該如何取舍。