市場青睞低成本高性能產品, 封裝解決方案不斷面臨挑戰與創新. 扇出型封裝技術始於2006年, 經過十年沉澱, 於2016年迎來了爆髮式增長. 目前, 扇出型封裝主要集中在晶圓級; 然而, 晶圓有限的利用率及其高昂的成本阻礙其大批量製造. 從晶圓級到面板級的高性能, 低成本的封裝需求, 驅動著半導體行業開發創新的解決方案. 將晶圓級封裝轉變為大尺寸板級封裝成為降低整體成本的新途徑, 在技術成熟的條件下, 成本可降低50%, 產品良率超過90%. 事實上, 板級工藝的基礎設施已經引起了半導體行業的極大興趣, 其具有成本優勢及規模經濟效益, 是一個有前景的市場. 各種因素正在推動板級扇出封裝 (FOPLP) 的發展, 並鼓勵全產業鏈 (包括設備和材料) 投資板級扇出基礎設施, 已經成為各大OSAT路線圖上的重要戰略布局. 目前主要玩家包括如ASE, SEMeCO, NEPES, Intel, SAMSUNG.
大板扇出型封裝的市場應用及挑戰 扇出型封裝市場目前主要集中在基帶, 電源管理及射頻收發器等單晶片封裝應用以及手機應用處理器晶片, 動態存儲器晶片, 車載雷達和無人駕駛等高密度多晶片堆疊封裝應用領域. 扇出型封裝技術正朝著諸如多晶片, 薄型封裝和3D SiP這些下一代封裝方向出發, 不僅應用於電子封裝, 還可用於感測器, 功率IC和LED封裝等領域. 通過大板扇出封裝技術可以獲得小尺寸, 更高的整合度和功能性, 其應用領域包括無人機, 汽車側面避碰系統, 自動停車裝置等.
經過多年的工藝及技術開發和驗證, FOPLP終於開始進入規模量產. 根據Yole Développement, 整體的扇出封裝市場預計會從2015年的2.44億美元增長到2022年的23億美元, FOPLP市場營收預計將在2023年達到約2.80億美元. Powertech Technologies(PTI), NEPES以及SEMCO預計將在2018年底進入FOPLP量產. NEPES主要瞄準的是 (L/S﹥10um) 汽車, 感測器和物聯網相關的應用, PTI和SEMCO的長期目標是L/S <8/8或更小线宽线距的中高端应用. 其余各大OSAT, 如ASE, Amkor, JCET/STATS CHIPPAC等, 也在评估技术方案, 每个玩家都在基于自己的战略路线和设备设施进行板级扇出封装技术的研发和布局.
機遇與挑戰並存, FOPLP的開發及產業化仍存在不少挑戰. 業界標準缺失, 由於應用領域和客戶不同, 採用的製程及面板尺寸也不盡相同, 終端用戶很難根據統一的標準去選擇, 設備廠商也無法設計出滿足不同尺寸要求的設備, 產線配套設施投入昂貴. 此外, 還有一系列技術難關需要攻克, 如翹曲控制, 貼片精度, 在大面板上製造小於10/10um的RDL線路等. FOPLP實現產業化必須統一標準, 如板級尺寸和裝配工藝的標準化. 據Yole Développement的市場調研報告, 目前大多玩家支援一個相對簡單的設計: L/S﹥10/10 um, 封裝尺寸 <10 x10 mm2, 最多2层RDL. 随着技术和经验的成熟, 最终将采用高密度设计: L/S <10/10 um, 多层RDL, 封装尺寸> 15×15 mm2和多晶片SIP整合.
華進在FOPLP的積累與發展 2015年, 華進聯合國內外25家企業成立了大板扇出聯合體, 主攻320mm×320mm板級扇出工藝技術的開發, 形成了包括終端用戶, 設計, 封裝代工和材料裝備於一體的完整產業鏈. 我們的聯合體成員包括華為, 通富微電, 深南電路, 矽品精密, JSR, SCREEN, 德龍雷射, 聯致科技, ASM, SCHOTT, ATOTEC, ORC, SEKISUI, 住友, 上海微電子, 技美科技等. 聯合體運作期間, 完成了單顆晶片和單層RDL設計工作, 並完成了熱, 機械和翹曲等的類比和模擬工作; 整合了板級扇出的產業鏈, 開發了Die First (埋入式) 和Die Last (基於基板) 兩種工藝路線, 完成樣品流片及可靠性驗證; 形成了大板扇出的核心智慧財產權, 申請了5項大板扇出核心專利; 評估和驗證了FOPLP聯合體成員單位的相關設備及材料, 如SCREEN的SLIT coating塗布機和雷射直寫曝光機, ORC的PPS光刻機, ASM的貼片機, TOWA的塑封機, AOTOTECH的電鍍機, KINGYOUP的種子層PVD濺射機, SUMITOMO的粉末塑封材料, NAGASE 的液態塑封料, JSR的光刻膠/PI/臨時鍵合材料等. 項目成果榮獲 '第十二屆 (2017年) 中國半導體創新產品和技術項目' .
華進第一期大板扇出聯合體成員
華進第一期大板扇出樣品
隨著一期聯合體接近尾聲, 應廣大成員的強烈需求, 華進已開始籌備二期聯合體. 根據國內外多家設備/材料供應商的反饋, 並結合華進參與的由SEMI草擬的第一版FOPLP板級尺寸的標準, 二期板級尺寸定為600mm x 600mm, 主攻多顆晶片和多層布線的板級扇出型封裝的技術開發, 培養一個專業的FO研發團隊, 提供從設計模擬, 工藝加工到可靠性分析和測試的FOPLP整體解決方案, 最終目標建立一條工藝示範線. 具體工藝參數如下:
鑒於一期的成功運作, 二期引入多家新成員, 項目啟動會擬於9月初召開, 目前已有20多家意向成員單位, 預計規模遠超一期. 聯合體成員將參與FOPLP工藝技術的開發, 共用聯合體平台資源, 對設備及材料進行驗證和開發並提出優化解決方案, 對項目期間形成的專利享有優先使用權, 享受華進開放日及華進&Yole研討會的入場優惠及贊助優先權.
