针对 5G 通讯毫米波(mm-Wave)开发趋势,AiP(Antenna in Package)封装技术将成为实现手机终端装置的发展关键。随着 Qualcomm 于 2018 年 7 月推出的 AiP 模组(QTM052 及 525)陆续问世后,各家厂商对此无不摩拳擦掌,争相投入相关模组的技术研制上;其中半导体制造龙头台积电及封测大厂日月光投控,对此最为积极。

 

日月光投控对于 AiP 封装技术之演进,凭借日月光及矽品对于相关封装的长期研发,以及旗下环旭电子增设天线测试实验室的积极投入态度,为此将进一步扩充 5G 毫米波之发展进程。

 

Qualcomm 推出 AiP 模组后,制造龙头台积电与封测大厂日月光等皆已跃跃欲试

面对 5G 通讯毫米波逐步发展之际,加上 Qualcomm 已推出的 AiP 模组产品,各家 IDM 厂、Fabless 厂、制造及封测代工厂商,对此无不跃跃欲试,试图加速开发相关产品,从而应付为数庞大的射频前端市场及 5G 应用商机。

 

为了实现 AiP 封装制造技术,现行除了已开发出 InFO-AiP 封装技术的半导体制造龙头台积电外,其他封测厂商(如日月光、Amkor、江苏长电及矽品等)也有相应的布局动作,并采取默默耕耘的发展态势,以求提供后续 5G 通讯毫米波之市场需要。

 

其中,若以日月光及矽品发展动态为例,现阶段 AiP 封装技术主要采用 RFIC 于底层的设计架构,相较于台积电在内层及其他厂商于上层之结构,整体于制作成本上,相较其他产品将更具吸引力。

 

日月光与台积电于 AiP 封装技术差异,使产品特性及成本已成为选择难题

针对现行 AiP 封装技术,进一步比较于台积电内层式之 InFO-AiP 构造,以及日月光与矽品于底层式的 AiP 结构差异,可发现 RFIC 的摆放位置,将是决定模组产品之性能表现(天线讯号损耗、散热机制)及成本高低(制造良率及难易度)的重要指标。

 

图:RFIC 于不同位置之 AiP 结构比较表,Source:拓墣产业研究院整理

 

其中,以日月光与矽品开发之 AiP 封装架构为探讨主题时,当 RFIC 放置于底层结构中,此结构确实能有效降低封装成本,并且对于开发流程上也十分有利;由于封测厂商于相关制作流程中,可独立开发重分布层(RDL),并搭配上单独封装好的 RFIC,最后再将二者结合于一体,以完成 AiP 所需的架构。

 

如此之设计理念,对于管控封装成本而言,已起到节省工序作用;然而却也衍生出另一个难题,“如何将底层的 RFIC 在运作时产生之热源有效导引出来”,这将是后续亟需克服的关键要务之一。

 

另一方面,台积电开发的 InFO-AiP 封装技术,由于运用本身擅长的线宽微缩技术,当 RFIC 于元件制造完成后,随之进行一系列的后段封装程序;也在此时延伸原有的通讯元件金属线路,将使重分布层得以连结 RFIC 并导引至天线端,从而达到降低天线端讯号衰弱之效果。

 

整体而言,虽然日月光及矽品的 AiP 结构可有效降低成本,但散热机制仍需额外考量,且台积电的 InFO-AiP 能成功增进产品效能,然而整体封测制造成本却依旧偏高。

 

由此可见,AiP 封装技术于产品特性及成本表现之因素中,已成为一项选择难题,考验未来客户在产品设计及应用需求上应该如何取舍。