半導(dǎo)體封測(cè)主流技術(shù)及發(fā)展方向分析

近幾年，中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)繼續(xù)維持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，增長(zhǎng)率超過(guò)了20％；IC設(shè)計(jì)、封測(cè)、晶圓制造以及功率器件是為4大推動(dòng)主力。

其中，封測(cè)行業(yè)在過(guò)去十多年中，因成本比較高，主要靠量推動(dòng)發(fā)展，并是過(guò)去我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)4大推動(dòng)力中產(chǎn)值最高的一塊。

不過(guò)，近兩年來(lái)，我國(guó)的IC設(shè)計(jì)行業(yè)獲得了巨大發(fā)展，2018年其產(chǎn)業(yè)營(yíng)收已經(jīng)超過(guò)了2500億人民幣規(guī)模，超過(guò)了封測(cè)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值，未來(lái)還將繼續(xù)高速發(fā)展。由此，封測(cè)行業(yè)也將繼續(xù)成長(zhǎng)，以匹配正在高速發(fā)展的IC設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展需求。

從行業(yè)發(fā)展歷程來(lái)看，包括封測(cè)行業(yè)在內(nèi)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主要由幾類(lèi)代表性產(chǎn)品所驅(qū)動(dòng)。在上世紀(jì)80年代中期，由計(jì)算機(jī)主機(jī)和臺(tái)式電腦推動(dòng)發(fā)展；這一時(shí)期，筆記本電腦的發(fā)展勢(shì)頭也開(kāi)始慢慢展現(xiàn)。而到了上世紀(jì)90年代中期，筆記本電腦就成為了整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)主力。待進(jìn)入千禧之年，以手機(jī)為代表的移動(dòng)通訊產(chǎn)品開(kāi)始引領(lǐng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的高速成長(zhǎng)。在2010年之后，集各種功能于一體的智能手機(jī)取代了上一代產(chǎn)品并高速成長(zhǎng)，并成為當(dāng)下半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)代表。封測(cè)行業(yè)正是伴隨這些時(shí)代的產(chǎn)品升級(jí)而獲得了巨大發(fā)展。

下一個(gè)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)繼續(xù)繁榮的代表產(chǎn)品又是什么呢？目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為，數(shù)據(jù)運(yùn)算時(shí)代將會(huì)成為當(dāng)下的驅(qū)動(dòng)主力，這是因?yàn)樵诙藢?duì)端的應(yīng)用中，如手機(jī)平臺(tái)、汽車(chē)平臺(tái)、智能制造、智能家居等，將會(huì)構(gòu)建邊緣云計(jì)算的龐大網(wǎng)絡(luò)，形成端應(yīng)用，這就需要龐大的大數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，離不開(kāi)5G、AI、云計(jì)算等技術(shù)的支撐。

面對(duì)新的產(chǎn)業(yè)變化，封測(cè)行業(yè)該如何應(yīng)對(duì)？需要哪些新的技術(shù)來(lái)匹配發(fā)展？

云端應(yīng)用需要非常寬的帶寬，我們知道，摩爾定律及先進(jìn)制程一直在推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，封裝行業(yè)也需要新的技術(shù)來(lái)支持新的封裝需求，如高性能2.5D/3D封裝技術(shù)、晶圓級(jí)封裝技術(shù)、高密度SiP系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)、高速5G通訊技術(shù)以及內(nèi)存封裝技術(shù)等，這些將會(huì)成為接下來(lái)封裝行業(yè)跟進(jìn)產(chǎn)業(yè)潮流的主流技術(shù)及方向。

2.5D/3D先進(jìn)封裝集成

目前，需要從FcBGA等平臺(tái)上提供最大的封裝尺寸，從傳統(tǒng)的2.5D封裝提供轉(zhuǎn)接板工藝開(kāi)始，深入開(kāi)發(fā)及提供低成本方案，比如長(zhǎng)電科技的UFOs基板技術(shù)，既可以替代原來(lái)的基板，也可以在基板中增加一層薄膜，還可以作為高密度的封裝方案，從而降低封裝的成本，并提高產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比。

晶圓級(jí)封裝技術(shù)

晶圓級(jí)封裝技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，成長(zhǎng)也非常迅速，目前可以做到8英寸、12英寸多層封裝。該技術(shù)還可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)Remain封裝，可以很好地提高產(chǎn)品的可靠性。

其中，F(xiàn)an-Out技術(shù)是當(dāng)下晶圓級(jí)封裝技術(shù)中的熱門(mén)，這需要利用晶圓級(jí)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，星科金鵬推出的eWLB正是Fan-Out技術(shù)方案之一，DECA和近幾年臺(tái)積電采用的InFo也是行業(yè)重要的晶圓級(jí)Fan-Out封裝方案。

eWLB和FO-ECP是長(zhǎng)電科技目前施行的主要方案，其中eWLB屬于通用級(jí)技術(shù)，使用領(lǐng)域廣泛；而FO-ECP為長(zhǎng)電科技專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的新技術(shù)，能對(duì)封裝體提供支持，側(cè)重于尺寸比較小的產(chǎn)品的封裝，主要面對(duì)消費(fèi)級(jí)、功率器件領(lǐng)域產(chǎn)品。

當(dāng)然，利用Fan-Out方案也可以為高密度芯片互聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供支持，這是一種偏向于芯片工藝的封裝技術(shù)，可在晶圓層面實(shí)現(xiàn)局部?jī)?yōu)化，通過(guò)互聯(lián)技術(shù)，將不同的芯片結(jié)合在一起。

系統(tǒng)級(jí)封裝集成SiP

系統(tǒng)級(jí)封裝是目前各封裝企業(yè)著力發(fā)展的重要技術(shù)，其驅(qū)動(dòng)力主要來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面，一是摩爾定律邁向收官階段，行業(yè)的發(fā)展越來(lái)越困難；值得慶幸的是，目前有消息稱(chēng)，基于硅基技術(shù)，摩爾定律有望延后到2040年才會(huì)終結(jié)，當(dāng)然，越往后，每一次技術(shù)進(jìn)步所付出的成本會(huì)越來(lái)越高。另一方面就是通過(guò)系統(tǒng)級(jí)封裝集成技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)更為精密的生產(chǎn)制造，從而可以推出不同的器件、不同功能的元件，如2D、3D、多層疊加等技術(shù)，將現(xiàn)有的技術(shù)運(yùn)用起來(lái)，形成封裝系統(tǒng)集成。

目前蘋(píng)果產(chǎn)品在系統(tǒng)級(jí)封裝領(lǐng)域已經(jīng)走在了行業(yè)前列，其手機(jī)產(chǎn)品中采用到系統(tǒng)級(jí)封裝的元器件幾乎占到了整個(gè)產(chǎn)品的一半，剩下的一半為晶圓級(jí)封裝。模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)已經(jīng)成為蘋(píng)果公司的標(biāo)配；他的這一動(dòng)作，為封裝行業(yè)的發(fā)展指明了道路，也影響了行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)走向，目前三星、華為、索尼、小米等企業(yè)也在慢慢往系統(tǒng)級(jí)封裝領(lǐng)域靠攏。

系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)可以解決目前我們遇到的很多問(wèn)題，其優(yōu)勢(shì)也是越來(lái)越明顯，如產(chǎn)品設(shè)計(jì)的小型化、功能豐富化、產(chǎn)品可靠性等，產(chǎn)品制造也越來(lái)越極致，尤為重要的是，提高了生產(chǎn)效率，并大幅降低了生產(chǎn)成本。

未來(lái)，系統(tǒng)級(jí)封裝將在小型化、高密度封裝、散熱方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。當(dāng)然，難點(diǎn)也是存在的，系統(tǒng)級(jí)封裝的實(shí)現(xiàn)，需要各節(jié)點(diǎn)所有技術(shù)，而不是某一技術(shù)所能實(shí)現(xiàn)的，這對(duì)封裝企業(yè)來(lái)說(shuō)，就需要有足夠的封裝技術(shù)積累及可靠的封裝平臺(tái)支撐，如高密度模組技術(shù)、晶圓級(jí)封裝技術(shù)等。

而且，針對(duì)不同產(chǎn)品，封裝技術(shù)也不同，如手機(jī)的RF模塊，其上集成了不同的芯片、不同的元器件等，每一種元件對(duì)封裝的要求都不一樣，這就要求封裝企業(yè)要有足夠的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)應(yīng)對(duì)。

5G高速通信封裝

當(dāng)下，與系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)緊密相連的應(yīng)用正是5G通信。5G的標(biāo)準(zhǔn)有三大塊：5G毫米波、＜6GHz的5G技術(shù)、5G IOT，它們都要求端對(duì)端高速連接，進(jìn)而要求產(chǎn)品要具備較高的頻率，當(dāng)然也會(huì)造成因波長(zhǎng)變短而衍生的新問(wèn)題，如5G手機(jī)的噪聲將會(huì)變大，這只能通過(guò)將天線與手機(jī)芯片直接集成來(lái)解決，這本質(zhì)上就是系統(tǒng)級(jí)封裝在特定領(lǐng)域的應(yīng)用。

正因?yàn)?G時(shí)代即將到來(lái)，封裝企業(yè)針對(duì)5G封裝技術(shù)的開(kāi)發(fā)，正處于激烈的競(jìng)爭(zhēng)階段。目前不同的企業(yè)，其封裝技術(shù)也不一樣，如陶瓷晶圓級(jí)技術(shù)方案等。

在5G封裝應(yīng)用中，電磁輻射的影響也亟需解決。5G產(chǎn)品的MIMO有很多不同的元件需要同步工作，這會(huì)造成嚴(yán)重的電磁干擾，電磁屏蔽無(wú)可避免。目前行業(yè)主要提供有腔體屏蔽、半屏蔽以及全屏蔽三種方案。

內(nèi)存封裝

內(nèi)存需求依然火爆，目前半導(dǎo)體行業(yè)實(shí)現(xiàn)的增長(zhǎng)中，絕大部分與內(nèi)存有關(guān)，因此，封裝企業(yè)也非常關(guān)注內(nèi)存領(lǐng)域產(chǎn)品的封裝。

從技術(shù)角度看，目前存儲(chǔ)封裝主要是堆疊技術(shù)，但隨著要求越來(lái)越高，F(xiàn)lip Chip、TSV等封裝技術(shù)將會(huì)被越來(lái)越多地應(yīng)用到內(nèi)存封裝上來(lái)，包括晶圓級(jí)封裝Fan-Out方案。

除了專(zhuān)門(mén)的內(nèi)存封測(cè)企業(yè)，長(zhǎng)電科技等通用的封測(cè)企業(yè)也會(huì)越來(lái)越多涉及內(nèi)存封測(cè)，堆疊超薄、隱形切割等技術(shù)也將會(huì)更多地得到應(yīng)用。

由于摩爾定律走向困難期，存儲(chǔ)封裝更多地引入了3D封裝技術(shù)，有效解決了2D技術(shù)中不大容易被解決的問(wèn)題，通過(guò)該技術(shù)，目前已經(jīng)成功封測(cè)出了存儲(chǔ)空間高達(dá)1TB的內(nèi)存產(chǎn)品。