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集微咨询:扇出型封装正在变得无处不在,I/O密度更高

来源:IT之家 作者:顾晓芸 发布时间:2021-12-10 18:49

,集微咨询认为:

集微咨询:扇出型封装正在变得无处不在,I/O密度更高

—扇出型封装因为能够提供具有更高 I / O 密度的更大芯片,大幅减少系统的尺寸,正成为应对异构集成挑战的不二之选,

—当 FOPLP 技术进一步成熟,有越来越多类型的厂商参与进来的时候,扇出型封装可能迎来全面的爆发。

由于摩尔定律在 7nm 以下已经难以维持以前的速度,后端封装工艺对于满足对低延迟,更高带宽和具有成本效益的半导体芯片的需求变得越来越重要而扇出型封装因为能够提供具有更高 I / O 密度的更大芯片,大幅减少系统的尺寸,正成为应对异构集成挑战的不二之选

扇出型封装的兴起

扇出的概念是相对于扇入而言的,两者都遵循类似的工艺流程当芯片被加工切割完毕之后,会放置在基于环氧树脂模制化合物的晶圆上,这被称为重构晶圆然后, 在模制化合物上形成再分布层RDL 是金属铜连接走线,将封装各个部分进行电气连接最后,重构晶圆上的单个封装就会被切割

两者最大的差异就来自于 RDL 布线在扇入型封装中,RDL 向内布线,而在扇出型封装中,RDL 既可向内又可向外布线其结果就是,扇入型封装最大只能容许约 200 个 I / O,而扇出型封装可以实现更多的 I / O

扇出型封装和扇入型封装

最早的扇出型封装是英飞凌在 2004 年提出的,被称为扇出型晶圆级封装,在 2009 年开始进行商业化量产但是,FOWLP 只被应用在手机基带芯片上,很快就达到了市场饱和直到 2016 年,台积电在 FOWLP 基础上开发了集成扇出型封装,用于苹果 iPhone 7 系列手机的 A10 应用处理器两者的强强联手终于将扇出型封装带向了新高度

2020—2026 年扇出型封装市场发展预期

如今的扇出型封装正处在高速增长期中根据 Yole 最新的报告,扇出型封装市场正经历强势增长,2020—2026 年间的整体 CAGR 将达 15.1%,市场规模在 2026 年底将增至 34.25 亿美元其中,移动与消费领域为 16.13 亿美元,电信与基础设施领域为 15.97 亿美元,汽车与出行领域为 2.16 亿美元

花开两支

扇出型封装有两大技术分支:晶圆级扇出型 和板级扇出型技术 。TWS耳机在印度,东南亚,欧美,日韩的规模增长迅速,因此海外市场有望成为其他二三线品牌的新增长点;。

FOPLP 技术的雏形是埋入基板式的封装,将一些无源器件或功率器件埋入在基板里面进行 RDL 互连,形成一个小型化的解决方案相比 FOWLP,FOPLP 的封装尺寸更大,成本更低,很快就成为封装领域的研发热点FOWLP 擅长于 CPU,GPU,FPGA 等大型芯片,FOPLP 则以 APE,PMIC,功率器件等为主

FOPLP 采用了如 24×18 英寸的 PCB 载板,其面积大约是 300 mm 硅晶圆的 4 倍,因而可以简单的视为在一次制程下,就可以量产出 4 倍于 300mm 硅晶圆的先进封装产品。——与中国市场的激烈竞争相比,世界上仍有许多国家和地区处于起步阶段。

FOWLP 与 FOPLP 在尺寸上的差距

FOWLP 的发展主要由台积电将 InFO 提供给 IOS 生态所推动,现在也有越来越多的顶级手机 OEM 厂商将采用 HDFO设计不过,FOWLP 仍然是一项利基技术,目前只有台积电,三星,ASE 等不多的参与者因其竞争者扇入式 WLCSP 和 FCCSP 仍保有低成本,高可靠性等优势,核心 FOWLP 成长也不会特别快速

5G mmWave 的采用可能有助于增加 FOWLP 的数量,特别是对于 OSAT 细分市场伴随着越来越多的手机 OEM 厂商希望为应用处理器采用 HDFO 平台,FOWLP 资本支出预计将增长

FOWLP 市场还具有较大的不确定性,需要新的集成解决方案和高性能扇出型封装解决方案但是,该市场具有很大的市场潜力主流的封装厂和台积电都已经拥有自己的 FOWLP 技术,只是命名各有不同

FOPLP 可被认为是一种从晶圆和条带级向更大尺寸面板级转换的方案和 FOWLP 工艺相同,FOPLP 技术可以将封装前后段制程整合进行,可以将其视为一次的封装制程由于其潜在的成本效益和更高的制造效率,吸引了市场的广泛关注加之面板的大尺寸和更高的载具使用率,还带来了远高于 FOWLP 的规模经济效益,并且能够实现大型封装的批量生产

由于 FOWLP 的成功和市场认识,使 FOPLP 吸引了更多关注,包括许多不同商业模式的厂商,例如外包半导体组装和测试厂商,IDM,代工厂,基板制造商和平板显示厂商它们都力争通过 FOPLP 技术涉足先进封装业务

FOPLP 有两条技术路线,一是像三星电机为三星公司的 AP 处理器采用该技术,这需要非常强有力的客户来做支撑,二是原来做 QFN 的 MOSFET 等产品,用基板类的工艺路径来实现板级封装,这条路线更适合普通的厂商。

2020—2026 年 FOPLP 与 FOWLP 的增长预测

根据 Yole 的报告,FOWLP 仍占扇出型封装的绝对主流,2020 年的市占率达到了 97%不过 FOPLP 也将稳步成长,市占率将从 2020 年的 3% 提升到 2026 年的 7%

无论是 FOWLP 还是 FOPLP,扇出型封装中异质整合了各类芯片,如何将其合理布置到 PCB 上并实现高效的电气连接,如何形成高膜厚均匀性且高分辨率的 RDL,都是需要面对的关键挑战。

各路厂商竞相布局

台积电是 FOWLP 市场的领先者,主要得益于 inFO 封装成功运用在 iPhone 的 APE 中,并在 2016 年产生了一个新的细分市场:HDFOInFO—oS 技术现已用于小批量制造中的 HPC,还为服务器开发了 InFO—MS,也为 5G 开发了 InFO—AiP同时兼具晶圆代工和高端封装两种身份,让台积电会继续创造独特的价值

目前,台积电在该领域所占市场份额为 66.9%而台积电,日月光半导体,江苏长电科技和安靠科技所占市场份额总计达 95%

中国大陆地区封装厂也在积极布局扇出型封装,并开发出了具有特色的新工艺,比如长电先进开发的 ECP 工艺,采用包覆塑封膜替代了液态或者粉体塑封料,华天开则发出 eSiFO 技术,由于采用 via last TSV 方式,可以实现高密度三维互连。

在 FOPLP 方面,三星电机是绝对的引领者当初,三星电机正是通过发明这种技术来与台积电的 inFO 相抗衡

三星集团在设计,内存,逻辑,封装,芯片组装和最终产品方面发挥了重要作用,因此可以在其内部推动扇出型封装的突破作为三星集团的一部分,三星电机要贡献差异化但成本低廉的技术在 2018 年,三星电机通过为三星 Galaxy Watch 推出具有扇出型嵌入式面板级封装PoP 技术的 APE—PMIC 设备,实现了新的里程碑三星电机将继续为具有成本效益的高密度扇出封装进行创新,以便再次与台积电竞争苹果的封装和前端业务

日月光也推出面板级扇出型封装,2019 年底产线建置完成,于 2020 下半年量产,应用在射频,射频前端模组,电源服务器中。

除了三星电机之外,J—DEVICES,FUJIKURA,日月光半导体,Deca Technologies,矽品科技等封装厂也在积极投入 FOPLP 制程中在大陆地区,合肥矽迈,中科四合,重庆矽磐微等厂商也都实现了批量出货

目前看来,FOWLP 和 FOPLP 都有各自的发展路径不过,FOPLP 的发展给了封装厂,乃至基板制造商和平板显示厂商在扇出封装领域同晶圆代工厂一较高下的资本集微咨询认为,当 FOPLP 技术进一步成熟,有越来越多类型的厂商参与进来的时候,扇出型封装才会迎来全面的爆发

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