深圳电子展
2024年11月6-8日
深圳国际会展中心(宝安新馆)

表面贴装展|不同业态厂商的封装技术的发展路线

 

近些年,除了传统委外封测代工厂(OSAT)之外,晶圆代工厂(Foundry)、IDM也在大力发展先进封装或相关技术,甚至有IC设计公司(Fabless)和OEM也参与其中。今天就由表面贴装展小编为你解读更多行业新趋势。

 

不同业态的厂商,其在封装业务方面投入的资源也有所不同,技术发展路线也存在差异。总体而言,具代表性的企业包括四家,分别是台积电、日月光、英特尔和三星电子,其中,台积电和三星电子是Foundry,英特尔是IDM,日月光是OSAT。

 

由于在发展先进封装技术和业务方面具有前瞻性,再经过多年积累和发展,目前,台积电已成为先进封装技术的引领者,相继推出了基板上晶圆上的芯片(Chip on Wafer on Substrate, CoWoS)封装、整合扇出型(IntegratedFan-Out, InFO)封装、系统整合芯片(System on Integrated Chips,SoIC)等。英特尔则紧追其后,推出了EMIB、Foveros和Co-EMIB等先进封装技术,力图通过2.5D、3D和埋入式3种异构集成形式实现互连带宽倍增与功耗减半的目标。三星电子相对落后一些,为了追赶台积电,前些年推出了扇出型面板级封装(Fan-Out Panel Level Package, FOPLP)技术,在大面积的扇出型封装上进一步降低封装体的剖面高度、增强互连带宽、压缩单位面积成本,目的是取得更高的性价比。

 

Foundry方面,由于2.5D/3D封装技术中涉及前道工序的延续,晶圆代工厂对前道制程非常了解,对整体布线的架构有更深刻的理解,因此,在高密度封装方面,Foundry比传统OSAT厂更具优势。另外,Foundry更擅长扇出型封装,在这方面的投入更多,主要原因是扇出型封装的I/O数量更多,而且定制化程度较高,从发展情势来看,传统OSAT厂在扇出型封装方面将会受到较大冲击,未来的市场份额越来越小。Yole预计到2024年,Foundry将会占据71%的扇出型封装市场,而OSAT的市场份额将会降至19%。

 

以台积电为例,2020年,该公司将其SoIC、InFO、CoWoS等3DIC技术,整合命名为TSMC 3D Fabric,进一步将制程工艺和封装技术深度整合,以加强竞争力。

 

台积电用于手机AP的InFO封装技术,是几乎不使用封装载板的InFO_PoP(Package-on-Package),与OSAT以载板技术为基础的FC-PoP分庭抗礼。

 

先进封装技术多用于手机芯片,如应用处理器AP。在手机AP封装结构组成中,下层为逻辑IC,上层为DRAM,若采用InFO_PoP技术,芯片客户必须先采购DRAM,但因为DRAM有类似期货的价格走势,加上晶圆级Fan-out成本高昂,近年来,虽然InFO_PoP已经发展到第七代,实际有量产订单的,还是以苹果AP为主。

 

考虑到DRAM的采购成本,台积电推出了仅有下层逻辑IC封装部分的InFO_B(Bottom only)衍生技术,据了解,联发科等对于此技术兴趣浓厚,毕竟,手机AP兼顾效能、功耗、体积、散热等的发展趋势未变,或许Fan-out技术正是抗衡高通,追赶苹果的关键。

 

一线IC设计公司曾指出,手机芯片厂商虽然有导入Fan-out等先进封装技术的意愿,但产线会先锁定少数旗舰级AP,同时会优先考虑具量产经验的Foundry。日月光、Amkor、长电等OSAT厂,强项是需求量庞大的载板型FC封装技术,即便是4nm、3nm制程,FC封装仍是具有性价比优势的选。但是,IC设计公司需要更多的差异化产品和服务,在IC设计公司取得先进制程产能后,进入后段封装流程,市面上唯一具有手机AP Fan-out封装大规模量产经验的,只有台积电。

 

三星方面,先进封装技术相对台积电起步较晚,三星原本想以扇出型面板级封装(FOPLP)技术抢夺手机AP市场份额,然而,三星一直未能很好地解决FOPLP的翘曲等问题,同时,FOPLP封装的芯片精度无法与晶圆级封装相比,使得良率和成本难题无法得到改善。目前,采用FOPLP量产的芯片仍然以智能穿戴设备应用为主,还无法在智能手机等要求更高的应用实现规模量产。

 

面对并不成功的FOPLP,三星于2020年推出了3D堆叠技术“X-Cube”,2021年还对外宣称正在开发“3.5D封装”技术。

 

为了在先进封装技术方面追赶竞争对手,2022年6月,三星DS事业部成立了半导体封装工作组(TF),该部门直接隶属于DS事业本部CEO。

 

作为IDM,英特尔也在积布局2.5D/3D封装,其封装产品量产时间晚于台积电。英特尔2.5D封装的代表技术是EMIB,可以对标台积电的CoWoS技术,3D封装技术Foveros对标台积电的InFO。不过,目前及可预见的未来一段时期内,英特尔的封装技术主要用在自家产品上,对市场造成的影响较小。

 

与Foundry、IDM相比,传统OSAT在多功能性基板整合组件方面(比如 SiP 封装)占据优势,其市场份额也更大。另外,OSAT擅长扇入型封装,仍将是市场的主要玩家。

 

相对于Foundry的SiP封装技术,OSAT厂(日月光等)的优势在于异构集成,例如苹果手表S系列高密度整合了各种有源和无源器件,相关技术多用于射频、基站、车用电子等领域的多种器件集成。而Foundry对该领域的布局意愿不大,主要精力放在了高性能计算、高端传感所需的高难度、高密度封装工艺上。因此,对于OSAT来说,异构SiP封装是一个稳定的增量市场。据Yole统计,2020年,OSAT占据60%的SiP市场份额,而Foundry和IDM分别占据14%和25%。

 

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文章来源:半导体产业纵横