扇出型面板级封装(FOPLP)崛起之路,还要克服哪些挑战?

2019-04-26 15:08:44 来源:EEFOCUS
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随着消费性电子产品对可携式及多功能要求的日益严格,整合更多功能、提升产品效能、终薄型化以及降低制造商整体成本逐渐成为终端产品及行业厂商智能化的发展方向。

 

然而,随着摩尔定律极限的逼近,半导体封装产业已经面临无法在微缩芯片的尺寸来提升电子产品效能的窘境。

 

因此,纵观封装技术的发展历程,从金属导线架到打线封装、覆晶封装(FCBGA)再到扇入型封装(Fan-in-Packaging)以及扇出型封装(Fan-out-Packaging)等先进的封装技术,可以看出其技术升级的趋势在于可以容纳更多的I/O数、减小芯片尺寸和厚度、整合更多异质芯片以达到封装小型化的需求,同时有效降低生产成本,最终应用于消费性、高速运算和专业性电子产品等应用。

 

 

在上述技术和趋势背景下,2019年4月25日,Manz亚智科技在上海召开媒体见面会,就扇出型面板级封装FOPLP)先进封装技术进行了分享和讲解。


走近Manz

在活动现场,Manz集团/Manz亚智科技暨电子元器件事业部总经理林峻生向媒体介绍道,Manz集团作为全球湿法制程设备制造商,成立于1987年,业务领域专注于发展太阳能、电子装置及零组件、储能、代工及客户服务。凭借多年来在自动化、测试与检测技术、激光工艺、湿法化学工艺、及卷对卷技术的专业知识,Manz集团为制造商及其供货商提供太阳能、电子装置及零组件、锂离子电池技术领域的创新生产解决方案。

 

Manz集团/Manz亚智科技暨电子元器件事业部总经理林峻生

 

Manz集团目前在包括亚洲、欧洲、美国在内的8个国家设有开发及制造基地,其中,Manz德国总部专注于前瞻技术研发以及持续发展储能与太阳能事业,Manz中国大陆及台湾专注于显示器、印刷电路与半导体事业,并在苏州设有完整生产线。


据WSTS数据显示,先进封装产业2016至2022年的整体营收年复合成长率可达7%。其中,扇出型封装成长速度更是达到36%,预计2022年扇出型封装市场规模超过30亿美元。

 

林峻生表示,Manz基于迅速发展的市场趋势,结合自身30多年化学湿法制程设备的自主研发能力,掌握先进封装的关键黄光制程、电镀等设备,能够实现高密度重布线层等自身优势,整合集团多元化技术,持续与印刷电路板、面板以及集成电路封装厂客户保持紧密合作,提供具备竞争力的工艺及产品,以共同发展FOPLP新工艺为目标,共同开启“产业共荣之钥“,促进产业融合和发展。

 

扇出型封装之扇出型面板级封装(FOPLP)

据行业现状可以看到,目前的主流封装技术仍以打线封装为主,但随着5G、IOT等新兴技术的发展趋势以及消费类电子产品的薄型化要求,倒装封装(Flip chip)的比例正在逐渐提高。

 

对于扇出型封装相比倒装封装的优势,Manz集团/亚智科技股份有限公司先进封装技术项目经理蔡承祐博士强调,相比倒装封装技术,扇出型封装表面积更小、没有基板与中介层,降低厚度、管脚数密度增加、较低的热阻抗、更好的电气性能以及更高潜力的系统级封装及3D整合能力,能够更好满足终端市场对产品效能和体积的需求。

 

Manz集团/亚智科技股份有限公司先进封装技术项目经理蔡承祐

 

封装产业积极投入扇出型封装技术,藉由重布线路层把不同功能的芯片与被动组件连接在一起,降低封装的体积,或是透过新型垂直整合方式的三维集成电路(3D IC),都是经由改变芯片在系统中组装组装和互联的方式,同时兼顾成本以及性能,将异质芯片整合在单一封装内。

 

扇出型封装技术分为扇出型晶圆级封装FOWLP)和扇出型面板级封装(FOPLP)两种类型,两者虽然技术路线及应用不同,但都可以让产品达到更轻薄的外型。FOPLP与FOWLP相比,成本优势使其成为近年备受关注的原因。FOPLP的技术研发提升了芯片效能及散热性,同时达到芯片小型化及降低成本的市场需求。目前,FOPLP分为采用FPD制程设备为基础和采用PCB载板制程为基础的两大技术。

 

扇出型晶圆级封装 VS 扇出型面板级封装

 

从下图可以看到:封装行业的商业模式演变及市场销售额走向朝着Foundry和IDM倾斜,扇出型封装将逐渐成为重要角色。

 

数据来源:Yole Developpement

(点击图片可看大图)

 

其中,扇出型封装现阶段格局为:以Foundry厂商台积电为代表的高阶扇出型封装、IDM厂三星电机为代表的中低级扇出型封装和以OSAT厂力成为代表的中低阶扇出型封装。但是其未来演进趋势都是朝着高阶扇出型封装为走向。

 

其市值演变预测如下:

 

数据来源:Yole Developpement


此外,对于扇出型面板级封装的研发动机,蔡承祐认为,扇出型封装从晶圆演变到面板,成本、市场趋势、技术、应用领域和战略行动都是公司动力所在,以成本优势切入扇出型封装技术、利用FPD/PCB/PV专业知识的经验创造新的商业模式、高密度、低成本的扇出型面板级封装解决方案,以走向高阶应用市场。

 

 

Manz亚智科技FOPLP现状和挑战

近年来,封装技术发展一直由智能设备的需求所引领,相较于传统封装技术,FOPLP面板级扇出型封装技术在异质及同质晶片整合、降低功耗以及缩减成本方面的优势逐渐凸显,据预计,2018年至2023年,FOPLP的年复合增长率将有望达到70%以上,预估整体市场销售额在2023年将达2.793亿美元。因此,各大厂商均在积极布局投入,致力于提供整合性商业模式。

 

Manz集团/亚智科技股份有限公司资深销售处长简伟铨

 

其中,Manz在FOPLP方面的布局情况,Manz集团/亚智科技股份有限公司资深销售处长简伟铨介绍道,Manz集团RDL制程设备解决方案包括化学湿制程设备、涂布设备、激光钻孔及剥蚀设备和自动化设备。

 

(点击图片可看大图)

 

其中,化学湿制程设备分为水平或垂直式,包含洗净设备、显影设备、蚀刻设备、剥膜设备、电镀设备等;狭缝式涂布设备100%自主开发各关键单元,掌握各关键零组件核心技术。

 

当然,FOPLP作为先进的封装工艺,挑战无处不在。对此,简伟铨指出,翘曲、组装精度、材料冲击、芯片位移、标准化问题、生产能力、设备投入开发和投资回报率等等都是FOPLP面临的挑战。

 

由于FOPLP尚处于早期阶段,目前许多解决方案仍待研究以提供具有成本效益的生产线。其中,印刷电路板及玻璃载板的面板形式是主要研究方案,但是尺寸尚未标准化、翘曲和芯片移位等都是目前遇到的较大难题。其中,对于翘曲问题,简伟铨表示,Manz设备采用双滚轮输送稳定器的水平传送方式,利用显影设备使用垂直载具,避免接触基板等方式来减缓翘曲问题。


在活动最后,简伟铨补充道“Manz亚智科技提供高可靠性、高性能的产品,与不同领域的客户紧密合作,共同开发设计最适合客户的工艺设备,共同达成缩短开发时程、提升生产效率并有效降低成本,驱动效能更强大、更轻薄小且具备价格竞争力的产品上市,带动市场成长。目前,我们已经在中国大陆及台湾交付设备供客户进行量产前测试,预计很快将能收到优异的成果。”

 

随着技术端不断推陈出新,市场端不断有新需求的情况之下,方言现阶段半导体市场,应用层以传统的PC与3C产业为根基,更大步跨入到物联网、大数据、5G通讯、AI、自动驾驶与智能制造等多元范畴中,半导体客户对于外形更轻薄、数据传输速率更快、功率损耗更小以及成本更低的芯片需求大幅提高,这使得先进封装技术更加被重视。

 

重视其前景,也重视其挑战,在标准化尚未存在、投资回报率以及众多技术难题的形势下,“超越摩尔定律,先进封装的崛起”的崛起之路还仍需度过重重难关,但关山难度,或许还需时日。

 

 

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作者简介
李晨光
李晨光

与非网编辑,网名:L晨光,电子工程专业出身。凭借对文字的热爱和热情投身于此,热衷观察和思考,期待有所发现,有所收获。夜半时分,写出一段让自己感动的文字,最让我兴奋。

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