電子發(fā)燒友App
在過去很長一段時間內(nèi)，摩爾定律是集成電路發(fā)展的指明燈。但當先進制程進入到了10nm時代后，摩爾定律的發(fā)展遇到了瓶頸，攻克下一代先進工藝的成本成為了很多企業(yè)的壓力。這也意味著，集成電路依賴先進工藝而實現(xiàn)性能提升的路受到了阻礙。先進封裝由于能夠以更低的成本獲得更高的性能，滿足了集成電路市場的需求，而受到了業(yè)界的關注。
至此，先進封裝的價值被釋放了出來。根據(jù)Yole的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，先進封裝市場的收入預計將從2014年的200億美元增長到2025年的420億美元，從增長幅度上看，這幾乎是傳統(tǒng)封裝市場的三倍（先進封裝的增長為6.1%，傳統(tǒng)封裝的增長為2.2%）。
先進封裝巨大的市場前景，使得眾多廠商“瘋擁”至此，在他們“瘋狂”的投資下，先進封裝成為了集成電路發(fā)展的風潮之一。由此，封裝市場也出現(xiàn)了變革——Yole表示，封裝業(yè)務發(fā)生了模式轉變，除了傳統(tǒng)的OSAT和IDM廠商在發(fā)展先進封裝，晶圓廠，基板/ PCB供應商，EMS / ODM等以其他商業(yè)模式運營的廠商也在向這個領域進軍。
晶圓廠是最大的挑戰(zhàn)者？
先進封裝開始受到業(yè)界的矚目，是2015年臺積電憑借InFO封裝技術獨攬了蘋果的大單。在接下來的幾年中，臺積電接連推出了CoWoS、SOIC 3D等技術，來完善其在先進封裝領域的布局。為了進一步擴大其在先進封裝上影響，今年8月，臺積電將其旗下SoIC、InFO及CoWoS 等3D IC技術平臺進行了整合，并命名為3D Fabric。據(jù)臺積電介紹，在產(chǎn)品設計方面，3D Fabric提供了最大的彈性，整合邏輯chiplet、高帶寬內(nèi)存（HBM）、特殊制程芯片，可全方位實現(xiàn)各種創(chuàng)新產(chǎn)品設計。另外，據(jù)據(jù)日經(jīng)亞洲評論最新報道顯示，臺積電還正與谷歌等美國科技巨頭合作，開發(fā)新的芯片封裝技術。
從資本投入上看，在臺積電今年高達150億美元至160億美元的資本支出中有10%將用于先進封裝。同時，據(jù)相關媒體報道顯示，因應南科產(chǎn)能擴建，臺積電還將在南科興建3D封測新產(chǎn)線，并在龍?zhí)?、竹南持續(xù)擴充先進封測規(guī)模。據(jù)臺積電官網(wǎng)的最新信息顯示，他們目前有4座先進的芯片封測工廠，新投產(chǎn)兩座之后，就將增加到6座。
三星將臺積電視為是其在晶圓代工上的對手，在臺積電憑借先進封裝獲得紅利后，三星也開始向先進封裝領域發(fā)起進攻。與臺積電不同的是，三星選擇了從FOPLP和FOWLP兩個方面切入這個領域。2018年初，在韓國首爾舉辦的三星晶圓代工論壇上，三星公布了其封測領域的路線圖，就2.5D/3D封裝上來說，三星已經(jīng)可以提供I-Cube 2.5D封裝，2019年則會推出3D SiP系統(tǒng)級封裝。同時，三星宣布設立了“三星先進晶圓代工生態(tài)系統(tǒng)”（Samsung Advanced Foundry Ecosystem，簡稱 SAFE），并強化主要客戶高通等的關系，提升成長引擎。
2019年10月，三星推出了12層3D-TSV（硅穿孔）技術。今年8月，三星又推出了其3D芯片先進封裝技術，并將其命名為“eXtended-Cube”，簡稱“X-Cube”。
EMIB、高級接口總線（Advanced Interface Bus：AIB）、Foveros、Co-EMIB和Omni-Directional Interface則是英特爾針對先進封裝領域所推出的相關技術。2018年12月，英特爾展示了名為“Foveros”的全新3D封裝技術，這是繼2018年英特爾推出突破性的嵌入式多芯片互連橋接（EMIB）封裝技術之后，英特爾在先進封裝技術上的又一個飛躍。
英特爾在其2020年架構日中，介紹了繼Foveros后又一新的先進封裝技術，英特爾將之稱為是“混合結合（Hybrid bonding）”技術。英特爾的官方資料顯示，當今大多數(shù)封裝技術中使用的是傳統(tǒng)的“熱壓結合（thermocompression bonding）”技術，混合結合是這一技術的替代品。這項新技術能夠加速實現(xiàn)10微米及以下的凸點間距，提供更高的互連密度、帶寬和更低的功率。
Yole在其報告中指出，從還在繼續(xù)進行10nm以下工藝研發(fā)的廠商中看，異構集成和先進封裝技術已經(jīng)成為了他們路線圖中重要的一部分。Yole在其報告中表示：“當前很多正在開發(fā)的高端、低端芯片都在采用各種各樣的多芯片封裝（multi-die packaging ：系統(tǒng)級封裝）。這些設計將滿足與異構集成有關的性能以及更緊迫的生產(chǎn)需求?！?/p>
除了這些晶圓代工廠外，UMC，SMIC，Global Foundries和XMC等其他代工廠也正在投資先進的封裝技術。
據(jù)UMC官網(wǎng)顯示，公司具有豐富的晶圓凸塊、打線、堆疊式芯片、晶圓級等封裝專業(yè)一站式服務經(jīng)驗，具備認證合格的 2.5D、3DIC 與扇出型晶圓級封裝解決方案，可滿足先進封裝需求。
從中國大陸晶圓代工廠的進展上看，SMIC以前是通過與其他廠商合作來推進先進封裝的發(fā)展。但根據(jù)日亞評論的消息顯示，近期，SMIC也正在尋求建立類似的先進芯片封裝能力，并訂購了相關設備以運行小型先進封裝生產(chǎn)線。XMC則能夠為圖像傳感器和高性能應用提供3D IC TSV封裝方案。
OSAT廠商的先進封裝實力
從先進封裝的技術上看，先進封裝包括倒裝芯片（FC）、硅通孔（TSV）、嵌入式封裝（ED）、扇入（Fan-in）/扇出（Fan-out）型晶圓級封裝、系統(tǒng)級封裝（SiP）等。而通過上述的盤點，我們不難發(fā)現(xiàn)，晶圓代工廠大都在Fan-out等先進封裝上占有先發(fā)優(yōu)勢。這些新技術出現(xiàn)在市場當中，也被業(yè)界認為是沖擊了原由傳統(tǒng)OSAT廠商占有的市場。
但實際上，類似ASE / SPIL，Amkor和JCET也正在投資各種先進的SiP和Fan-out技術，尤其是在SiP方面，傳統(tǒng)的封測廠商仍是占據(jù)著主要市場。
對此，行業(yè)專家指出，晶圓代工廠與傳統(tǒng)OSAT廠商還存在著一些差異。在2.5D和3D技術中涉及到許多中道封裝（這實際上是前道封裝的一種延續(xù)），晶圓廠在前道環(huán)節(jié)具有技術優(yōu)勢，因此，他們更容易從2.5D和3D技術上進行切入。而后道封裝廠商的優(yōu)勢則在于異質異構的集成，因此，傳統(tǒng)OSAT廠商在SiP方面更具優(yōu)勢。
從各大OSAT廠商在先進封裝的實力上看，根據(jù)OSAT龍頭日月光官網(wǎng)的消息中看，公司所能提供的先進封裝包含系統(tǒng)級封裝（System in Package， SiP）、立體封裝（2.5D & 3D IC Packaging）、扇出型封裝（Fan Out Packaging）、微機電與感測元件封裝（MEMS and Sensor Packaging）等。
其中，日月光在SiP方面投入，為其帶來了豐碩成果。據(jù)相關報道顯示，日月光2019年營收25億美元，年增13%，其中SiP貢獻了2.3億美元，這遠遠超出了公司之前訂下的每年（SiP項目）營收1億美元的“小目標”。
安靠（Amkor）也是致力于先進封裝領域發(fā)展的玩家之一。根據(jù)安靠2019年的財報會議內(nèi)容顯示，當前有來自各個市場的客戶都在利用Amkor先進技術實現(xiàn)小型化，提高性能與可靠性并降低系統(tǒng)成本。這些對高級封裝（特別是高級SiP封裝）的需求增長推動了公司在2019年下半年的大部分收入增長。據(jù)悉，安靠SiP封裝在消費類和汽車市場上已站穩(wěn)腳跟，同時在智能手機市場上表現(xiàn)出了封裝行業(yè)領導地位。
從中國大陸方面上看，封測是我國集成電路產(chǎn)業(yè)中發(fā)展比較完善的一個領域。長電科技、華天科技與通富微電是我國在封測領域的佼佼者，從他們的發(fā)展情況中看，這些企業(yè)也逐漸參與到了先進封裝上的競爭中來。
據(jù)長電科技2019年的年報顯示，先進封裝已成為其營收的主要來源，其先進封裝技術包括 SiP、WL-CSP、FC、eWLB、PiP、PoP及開發(fā)中的2.5D/3D 封裝等。從長電科技的布局中看，其目前重點發(fā)展的是封裝技術包括，SiP封裝（包括應用于5G FEM的SiP）、應用于Chiplet SiP的 2.5D/3D封裝以及晶圓級封裝。今年，長電科技還實現(xiàn)了雙面封裝SiP產(chǎn)品的量產(chǎn)，推動了其封裝技術向消費領域發(fā)展。
今年8月，長電科技科技發(fā)布公告稱，公司計劃再募資50億，投入先進封裝研發(fā)，以進一步發(fā)展SiP、QFN、BGA等封裝能力。
近年來，華天科技則在南京、昆山工廠等地對先進封裝領域做出了布局，涉及了WLCSP、TSV、Bumping、Fan-out、FC等多個技術。據(jù)悉，華天科技2020年上半年在先進封裝方面的研發(fā)費用達2億元，同比增長15.41%，占營業(yè)收入比例為5.4%。從其動作上看，今年7月，華天科技（南京）有限公司集成電路先進封測產(chǎn)業(yè)基地（一期）項目正式投產(chǎn)。此外，據(jù)證券日報報道顯示，進入下半年，華天科技總投資超9億元的昆山擴建項目建設也進入了沖刺階段。同時，晶圓級傳感器封裝技術、扇出型封裝技術、三維系統(tǒng)互連技術將達到世界先進水平，中高端封裝占銷售比例提高到50%以上。
通富微電則擁有Bumping、WLCSP、FC、BGA、SiP等先進封測技術。據(jù)中國電子報的消息顯示，2020年上半年，通富微電在2D、2.5D封裝技術研發(fā)上取得突破，Si Bridge封裝技術研發(fā)拓展，Low-power DDR、DDP封裝技術研發(fā)取得突破。
可以看出，雖然晶圓代工廠和傳統(tǒng)OSAT廠商在發(fā)展先進封裝上各具優(yōu)勢，但這兩者都在向更多的方向進行拓展，或許未來這些廠商之間的競爭會變得更加激烈。
FOPLP為基板/PCB供應商提供機會
除了晶圓代工廠和OSAT廠商外，SEMCO（三星電機），Unimicron，AT＆S，Shinko等IC基板和PCB制造商也正在向高級封裝領域進行拓展，面板級扇出封裝和有機基板中的嵌入式die（和無源芯片）為他們提供了機會。
眾所周知，晶圓級扇出封裝（FOWLP）和面板級扇出封裝（FOPLP）是扇出型封裝的兩大發(fā)展方向。而由于面板級扇出封裝的技術門檻較高，與之相關的標準還沒有確定，因此也為其推廣造成了一定難度。但從另外一方面來看，如果突破了這些難點，那么相比于晶圓級扇出封裝，面板級扇出封裝則會帶來更大的成本效益。
?。?00mm 晶圓和面板上芯片數(shù)量的對比。 來源： STATS ChipPAC， Rudolph）
從上圖中便可以看出，面板級扇出封裝在“晶圓”形狀上發(fā)生了改變。而正是這種方形的形狀，為PCB等廠商帶來了機遇。由于標準的不確定導致面板尺寸五花八門，所以與之相關的設備也沒有統(tǒng)一的標準。但市場上也有設備能夠支持板級封裝中的各種工藝——對于某些面板制造工藝（電鍍、物理氣相沉積PVD、模塑、芯片貼裝和劃片等）可以采用來自PCB、平板顯示或LCD產(chǎn)業(yè)的設備來進行生產(chǎn)。因此，基板/PCB供應商也有了切入先進封裝的機會。
據(jù)麥姆斯咨詢2018年的報告顯示，三星電機（SEMCO）可能是最激進的：他們過去兩年來在該領域投資超過4億美元，并最終利用該技術為其新款消費類產(chǎn)品——Galaxy Watch智能手表生產(chǎn)集成應用處理器單元（APU）。
EMS/ODM加入競爭賽道
根據(jù)Yole的報告顯示，Google，Microsoft，F(xiàn)acebook，阿里巴巴等軟件公司正在設計自己的處理器，以控制系統(tǒng)級集成和定制以及供應鏈直至組裝和封裝級。富士康和捷普等EMS廠商正在投資組裝和封裝能力，以將價值鏈上移至更高利潤的業(yè)務。這些廠商的加入也為先進封裝領域帶來了一絲不同的氣息。
從市場情況中看，類似于Google，Microsoft，F(xiàn)acebook，阿里巴巴等企業(yè)在發(fā)展先進封裝的進程上往往偏向于合作的方式。這其中就包括Google向臺積電伸出了橄欖枝，共圖在SoIC上取得突破。
此外，阿里巴巴達摩院發(fā)布的《達摩院2020十大科技趨勢》中也提到了先進封裝的重要性，報告中指出，模塊化降低芯片設計門檻是一種趨勢，其中，chiplet的模塊化設計方法就是采用先進封裝的方式將不同功能“芯片模塊”封裝在一起，通過簡化設計從而加快了芯片的交付。
這些企業(yè)對于先進封裝上的支持，促進了這個行業(yè)的發(fā)展。另外一方面，富士康和捷普等EMS廠商則是選擇更為直接地加入到了先進封裝的賽道中。
其中，富士康的表現(xiàn)尤為積極。其在先進封裝領域的布局也被視為是“富士康3.0”轉型升級中的重要角色。據(jù)相關媒體報道顯示，鴻海董事長劉揚偉也曾在財報會議上表示，針對半導體領域，公司除了布局半導體3D封裝外，也在切入面板級封裝（PLP），與系統(tǒng)級封裝（SiP）。根據(jù)半導體風向標所記錄的鴻海財報電話會議的內(nèi)容顯示，目前，鴻海已經(jīng)具備了進行SiP的能力，鴻海旗下訊芯科技控股股份有限公司就是一家專業(yè)系統(tǒng)模組的封裝測試公司，所以SiP對鴻海來說并不陌生。而在先進封裝方面，公司則計劃將在成都建立一些先進的封裝能力。其目標是在2021年底到2022年，擁有這樣的封裝產(chǎn)品。另外，今年7月，富士康計劃在青島建設的先進芯片封裝與測試工廠也已破土動工，據(jù)悉，該項目預計2021 年投產(chǎn)，2025 年達到全產(chǎn)能目標，其目標鎖定5G 通訊和人工智能芯片封測項目。
結語
瘋狂的市場吸引著同樣瘋狂的廠商，以不同業(yè)務模式進行運營的廠商紛紛進入到了先進封裝領域，不僅為這個市場帶來了活力，也為這個市場帶來了挑戰(zhàn)。如何在未來競爭激烈的先進封裝市場中立足，也是這些廠商需要冷靜思考的事情。
責任編輯：YYX
工商網(wǎng)監(jiān)
評論