扇出型板級(jí)封裝迎來(lái)新突破，三大類(lèi)廠商忙布局

板級(jí)封裝并非一種新技術(shù)

市場(chǎng)上有一種說(shuō)法，2016年蘋(píng)果放棄三星，轉(zhuǎn)而讓臺(tái)積電獨(dú)攬A10大單，這波操作既打擊了晶圓代工巨頭三星，又刺激了封測(cè)大廠日月光，而這個(gè)事件背后最大的功臣是臺(tái)積電獨(dú)有的晶圓級(jí)扇出封裝InFO技術(shù)。但奈何三星和日月光當(dāng)時(shí)都拿不出能和InFO技術(shù)抗衡的FOWLP技術(shù)，于是開(kāi)始將目光投向了FOPLP技術(shù)，也就是我們常說(shuō)的扇出型面板級(jí)封裝技術(shù)。

事實(shí)上，F(xiàn)OPLP技術(shù)的產(chǎn)生要遠(yuǎn)早于巨頭目光的鎖定，可以說(shuō)，過(guò)去10年都是在儲(chǔ)備，2017年才能成為板級(jí)封裝的元年。以做板級(jí)封裝設(shè)備的亞智科技來(lái)說(shuō)，他們?cè)缭?0年前就開(kāi)始布局板級(jí)封裝設(shè)備，直到2017年才開(kāi)始出貨，從中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的半導(dǎo)體封測(cè)廠開(kāi)始，到后來(lái)的國(guó)內(nèi)各大廠商，包含OSAT（外包半導(dǎo)體組裝測(cè)試廠商）、功率器件IDM、PCB廠、載板廠和顯示器生產(chǎn)制造商等，這也算是從設(shè)備的窗口見(jiàn)證板級(jí)封裝這幾年的發(fā)展進(jìn)程了。

我們可以發(fā)現(xiàn)，這些廠商中除了OSAT廠可能和處理器領(lǐng)域還能掛上鉤以外，其余的廠商幾乎都來(lái)自功率器件、面板和載板PCB領(lǐng)域。這意味著三星、日月光當(dāng)時(shí)想要用FOPLP技術(shù)來(lái)挑戰(zhàn)InFO技術(shù)的嘗試多半是失敗的。

的確，在過(guò)去幾年中，三星和日月光已經(jīng)基本沒(méi)有實(shí)際投入運(yùn)轉(zhuǎn)FOPLP產(chǎn)能了，因?yàn)楫?dāng)FOPLP在實(shí)際投入使用時(shí)出現(xiàn)了很多問(wèn)題。比如：標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，每家板級(jí)載體的尺寸都不一樣，導(dǎo)致生產(chǎn)和檢測(cè)設(shè)備的需求更偏定制化；板級(jí)尺寸大了影響RW、材料涂布和清洗，同時(shí)面板翹曲率大大抬升，在一定程度上反而降低了生產(chǎn)效率。因此，經(jīng)過(guò)幾年的試錯(cuò)過(guò)程，業(yè)界漸漸發(fā)現(xiàn)FOPLP現(xiàn)階段并不適合用于封裝邏輯芯片等面積較大的芯片，反而在功率器件、傳感器芯片和射頻芯片等小面積芯片上有較好的表現(xiàn)，導(dǎo)電性能、散熱性能和成本均具優(yōu)勢(shì)。

板級(jí)封裝技術(shù)找到新市場(chǎng)定位

近幾年，AIoT、5G、自動(dòng)駕駛和光伏儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展，大大拉動(dòng)了功率器件、傳感器芯片和射頻芯片市場(chǎng)的需求。

根據(jù)Prismark的預(yù)測(cè)，到2026年，5G&物聯(lián)網(wǎng)、車(chē)用電子將成為唯二增加市場(chǎng)占有率的應(yīng)用，占總體半導(dǎo)體營(yíng)收近30%；其中，在車(chē)載領(lǐng)域，伴隨著汽車(chē)新四化的演進(jìn)，以往一輛傳統(tǒng)汽車(chē)使用500-600顆左右的芯片，如今平均每輛車(chē)所需芯片數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了1000顆-2000顆，因此車(chē)用芯片將成為芯片成長(zhǎng)率最高的應(yīng)用類(lèi)別。

圖 | 全球半導(dǎo)體市場(chǎng)應(yīng)用 vs 銷(xiāo)售額 (US$ Bn)

圖源：Prismark，亞智科技

另根據(jù)日本研調(diào)機(jī)構(gòu)富士經(jīng)濟(jì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2035年全球純電車(chē)銷(xiāo)售量有望較2021年跳增12倍，占整體新車(chē)銷(xiāo)售量比重將超過(guò)50%。而相較于傳統(tǒng)汽車(chē)，xEV每臺(tái)所使用的芯片為傳統(tǒng)汽車(chē)的四倍成本，其中功率芯片是xEV核心器件，比例與價(jià)值將超過(guò)整車(chē)的50%以上。

因此，從應(yīng)用市場(chǎng)的角度來(lái)看，未來(lái)FOPLP技術(shù)前景廣闊。究其核心在于，在眾多先進(jìn)封裝技術(shù)之中，板級(jí)封裝技術(shù)因具備大產(chǎn)能且更具成本優(yōu)勢(shì)，是目前高速成長(zhǎng)功率器件、傳感器、通信等車(chē)規(guī)級(jí)芯片生產(chǎn)的最佳解決方案。

根據(jù)亞智科技分享的一組數(shù)據(jù)：在扇出型封裝技術(shù)中FOWLP面積使用率<85%，F(xiàn)OPLP面積使用率則>95%，可放置芯片數(shù)高于晶圓，且芯片成品率逐漸提升。以加速生產(chǎn)周期及降低成本考慮下，封裝技術(shù)開(kāi)發(fā)方向已由FOWLP部分轉(zhuǎn)向可在比300mm晶圓更大面積的方形面板上進(jìn)行FOPLP，面積使用率為晶圓的5.7倍。

三大類(lèi)廠商正在FOPLP技術(shù)中尋求機(jī)遇

哪里有市場(chǎng)，哪里就有廠商的投資布局，目前半導(dǎo)體OSAT（外包半導(dǎo)體組裝測(cè)試廠商）、IDM（集成器件制造商）、晶圓代工廠 （Foundry）、PCB廠、載板廠和面板廠都在試圖從FOPLP技術(shù)中尋求機(jī)遇。

圖 | 板級(jí)制程提供更具產(chǎn)能與成本競(jìng)爭(zhēng)力之封裝整合導(dǎo)線層

• 半導(dǎo)體OSAT、IDM、晶圓代工廠

對(duì)前段 IDM、代工半導(dǎo)體廠來(lái)說(shuō)，向下游整合，能提供整顆芯片封裝完成，是一種有利的商業(yè)模式。對(duì)后段封裝廠來(lái)說(shuō)，利用既有的經(jīng)驗(yàn)，快速切入FOPLP 技術(shù)，可以顯著提升在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中的地位。前、后段半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投入的最終目的皆是找尋具有競(jìng)爭(zhēng)力的生產(chǎn)成本、提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

• PCB廠、載板廠

當(dāng)前，芯片、封裝與PCB的同步設(shè)計(jì)及同步研發(fā)越來(lái)越重要，對(duì)PCB廠來(lái)說(shuō)，發(fā)展FOPLP的優(yōu)勢(shì)是可以通過(guò)制程知識(shí)，以及設(shè)備的升級(jí)、改造來(lái)快速跨入先進(jìn)封裝技術(shù)市場(chǎng)。此外，要清楚的認(rèn)識(shí)到，PCB以及載板封裝材料供貨商正在隨著FOPLP技術(shù)的演進(jìn)而流失掉原本的市占率。因此，載板廠必須調(diào)整研發(fā)方向，逐漸向前段制程跨進(jìn)及布局，才可在技術(shù)急速演進(jìn)的潮流中，持續(xù)地扮演關(guān)鍵性的地位。

• 面板廠

以目前已量產(chǎn)的12寸 (300mm) 晶圓來(lái)看，可使用面積僅約為3.5代 (620mm ×750mm ) 玻璃基板的15%，這凸顯除了玻璃基板在面積上的優(yōu)勢(shì)。目前面板廠有許多競(jìng)爭(zhēng)力低的3.5代產(chǎn)線，由于生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益低落，藉由設(shè)備改造、升級(jí)加上原有的制程經(jīng)驗(yàn)也可快速投入先進(jìn)封裝FOPLP，這將顯著降低生產(chǎn)成本且減少資本支出，以產(chǎn)出較具競(jìng)爭(zhēng)力之封裝用RDL產(chǎn)品。

不過(guò)，機(jī)遇和挑戰(zhàn)總是如影隨形。亞智科技亞洲區(qū)研發(fā)部協(xié)理李裕正透露：“系統(tǒng)級(jí)封裝對(duì)于線寬線距的要求不會(huì)低于現(xiàn)在的2.5D封裝，當(dāng)然它可以稍微的放寬，但以目前板級(jí)封裝能提供的解析度來(lái)看，做樣品應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題，但是要實(shí)際上的量產(chǎn)，還有很多問(wèn)題需要克服。所以對(duì)于封測(cè)廠來(lái)說(shuō)，未來(lái)基于細(xì)線路的互聯(lián)導(dǎo)線層做進(jìn)一步的系統(tǒng)級(jí)整合是未來(lái)板級(jí)封裝的發(fā)展方向之一?！?/p>

亞智科技亞洲區(qū)銷(xiāo)售副總經(jīng)理簡(jiǎn)偉銓補(bǔ)充道：“對(duì)于面板廠而言，線寬、線距理論上不是問(wèn)題，但缺少后段封裝的技術(shù)跟能力，也缺少了跟產(chǎn)業(yè)界的連接，他們想投入，但要想辦法去補(bǔ)足這些缺失，比如去找封裝相關(guān)領(lǐng)域的人和design house需求方做深入的研究。”

“對(duì)于載板廠來(lái)說(shuō)，當(dāng)Fan-out起來(lái)的時(shí)候，載板廠的生意就會(huì)受到一些壓縮，雖然到2024年的影響還不是很大，但后續(xù)肯定會(huì)影響，所以載板廠正在積極地投入班級(jí)封裝技術(shù)，它走的路線比較像RDL first，也就是將原來(lái)提供載板給客戶(hù)的模式轉(zhuǎn)換成提供鍍好RDL的載板給客戶(hù)去做封裝，從而提供更多的產(chǎn)品給客戶(hù)來(lái)增加營(yíng)收。與此同時(shí)，為了防止載板的生意被壓縮，載板廠甚至開(kāi)始在做一些玻璃基板的研發(fā)?！?/p>

“對(duì)于IDM廠來(lái)說(shuō)，它們本身有自己的產(chǎn)品，有自己的封裝技術(shù)，可以主導(dǎo)市場(chǎng)，因此只要板級(jí)封裝技術(shù)可以幫助這些廠商將性能做得更好，產(chǎn)品做得更有競(jìng)爭(zhēng)力，IDM廠商就會(huì)更積極地投入?！?/p>

設(shè)備是半導(dǎo)體相關(guān)廠商探索FOPLP市場(chǎng)的基礎(chǔ)

無(wú)論是哪種類(lèi)型的企業(yè)布局，都離不開(kāi)設(shè)備的加持。據(jù)悉，亞智科技掌握了先進(jìn)封裝的關(guān)鍵黃光制程、電鍍等設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度重布線層，并與國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行過(guò)多次深入合作，涵蓋產(chǎn)、學(xué)、研，旨在有效推進(jìn)國(guó)內(nèi)板級(jí)封裝的建設(shè)。

圖 | 亞智科技板級(jí)扇出型封裝相關(guān)解決方案與設(shè)備

近期，亞智科技還推出了新一代板級(jí)封裝中的細(xì)微銅重布線路層(RDL)生產(chǎn)線，生產(chǎn)面積達(dá)業(yè)界最大基板尺寸700mm x 700mm，創(chuàng)下板級(jí)封裝生產(chǎn)效率的新里程碑。

從客戶(hù)反饋方面來(lái)看，亞智科技新一代板級(jí)封裝 RDL生產(chǎn)線不僅僅可以提升生產(chǎn)效率，同時(shí)也能兼顧成本及產(chǎn)品性能。該生產(chǎn)線采用大面積電鍍制作精密的RDL層銅線路，克服了電鍍與圖案化均勻度、分辨率與高度電氣連接性的挑戰(zhàn)，涵蓋傳統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng)濕法化學(xué)工藝的洗凈、顯影、蝕刻、剝膜與關(guān)鍵電鍍銅設(shè)備，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了全線的自動(dòng)化生產(chǎn)。

圖 | 由亞智科技新一代板級(jí)封裝RDL自動(dòng)化生產(chǎn)線試生產(chǎn)的產(chǎn)品

此外，亞智科技還積極整合材料商、上下游設(shè)備商，為客戶(hù)提供完整的RDL生產(chǎn)設(shè)備及工藝規(guī)劃服務(wù)，從自動(dòng)化、材料使用與環(huán)保多維度協(xié)助客戶(hù)打造高效生產(chǎn)解決方案并優(yōu)化制程良率及降低制造成本。

關(guān)于亞智科技的未來(lái)規(guī)劃，李裕正表示：“短期內(nèi)，亞智科技并沒(méi)有更大尺寸的基板配套設(shè)備研發(fā)規(guī)劃，而是將致力于持續(xù)提升電鍍的均勻性，從當(dāng)前的90%提升到95%，從而提高電信號(hào)和電流傳送的精準(zhǔn)度；長(zhǎng)期來(lái)看，會(huì)針對(duì)一些產(chǎn)能的需求，加大對(duì)高電流密度電鍍和雙面電鍍加大投入，來(lái)進(jìn)一步提升整個(gè)生產(chǎn)的效能?！?/p>

“此外，對(duì)于面板廠而言，他們的舊設(shè)備包括3.5代、4.5代和5代，在亞智科技的規(guī)劃中，3.5代目前沒(méi)有問(wèn)題，因?yàn)楹?00mm x 700mm相差不大，但對(duì)于4.5代和5代這么大的面積而言，我們還需要做更多的市場(chǎng)調(diào)研和觀察，目前沒(méi)有決定要投入?！?/p>