现在,芯片的集成度越来越高,制程现已开展到了7nm和5nm,跟着芯片制作水平的进步,对封装技能也提出了更高的要求,在这些方面,结合得最好得要数英特尔和台积电了。虽然这两家的业态不同,英特尔是IDM,台积电是Foundry,但它们在开展先进制程工艺的一同,也都在活跃研制自家的先进封装技能,现在都处于职业前沿水平。
而看封测OSAT工业的话,全球的焦点都在中国台湾和大陆,日月光,及其收买的矽品,以及大陆的长电科技等,都是全球排名前五的封测企业,也是各自地点区域的龙头。
进入2020年以来,虽然疫情对封测业产生了很大的冲击,但跟着先进制程的推动,以及5G等新式运用的逐渐落地,对先进封装技能的开展起到了很大的刺激作用。因而,在疫情未完毕的情况下,下半年的封测工业局势仍是达观的。中国台湾资策会工业情报研讨所(MIC)表明,本年台湾区域IC封测产量可达新台币4786亿元,较去年4769亿元微幅增加0.35%。
MIC指出,虽然有疫情影响,使得终端消费性需求下滑,不过,5G逐渐落地及疫情带来的数字经济商机,仍可支撑本年IC封测工业的体现。
预估日月光投控第2季成绩可望季增6%~9%,其间IC封装测验及资料成绩有望季增5%~6%,较去年同期增加约15%。预估力成第2季较第1季可完成小幅增加,下半年优于上半年,使得全年成绩有望完成同比正增加。
台积电方面,本来就有其先进的封装技能,如InFO、CoWoS等。在此基础上,该公司仍在大力推动更先进的封装技能产线建造。跟着台积电芯片制作工艺进步,特别是其5nm产线nm产线年下半年试产。可是,一些封测大厂的先进封测技能和工业才干却跟不上台积电的开展脚步,现有封测厂难以满意需求,因而,台积电决议再投封测厂。5月27日,中国台湾苗栗县县长徐耀昌在交际媒体上称,台积电将在该县出资3032亿新台币(约为人民币723亿元)建造一个先进封测厂。徐耀昌称,该封测厂的北侧街廓厂区估计于2021年5月竣工,2021年中一期厂区能够作业。
Gartner半导体研讨副总裁盛陵海表明,台积电此番设新厂首要是出于对先进封装技能的需求,估计新厂将选用晶圆级封装(WLP)技能,即在将整片晶圆进行封装测验之后,再切割成单个芯片。这种技能下,芯片体积能够更小,且功用更佳。WLP是新式技能,需求一直在增加,所以台积电需求新的工厂。
跟着手机越来越轻浮,在有限的空间里要塞入更多组件,这就要求芯片的制作技能和封装技能都要更先进才干满意市场需求。特别是在5G范畴,要用到MIMO技能,天线数量和射频前端(RFFE)组件(PA、射频开关、收发器等)的数量大增,而这正是先进封装技能大显神通的时分。
现在来看,SIP(体系级封装)技能现已开展到了一个较为老练的阶段,因为SoC良率进步难度较大。为了满意多芯片互联、低功耗、低本钱、小尺度的需求,SIP是一个不错的挑选。SIP从封装的视点动身,将多种功用芯片,如处理器、存储器等集成在一个封装模块内,本钱相关于SoC大幅度下降。别的,晶圆制作工艺现已来到7nm年代,后续还会往5nm、3nm应战,但随同而来的是工艺难度将会急剧上升,芯片级体系集成的难度越来越大。SIP给芯片集成供给了一个既满意功用需求又能削减尺度的解决计划。
而为了满意5G的需求,在SIP的基础上,封装技能还在演进。经过更先进的封装技能,可解决产品尺度过大、耗电及散热等问题,并运用封装方法将天线埋入终端产品,以进步传输速度。
以5G手机为例,运用考究轻浮矮小、传输快速,且全体效能取决于中心的运用处理器(AP)芯片,而跟着5G高频波段的启用,担任传输信号的射频前端(RFFE)和天线规划也越来越杂乱,需求先进封装技能的支撑。
要进步AP功用,除了晶圆制程微缩,还要依托封装技能帮忙,这儿首要是以 POP(Package on package)封装为主,经过POP堆叠DRAM,能有用进步芯片间的传输功率并减小体积。衔接方法从传统的打线(wire bonding)、覆晶(Filp chip)等,演进到现在的扇出型(Fan-out)封装。扇出型封装首要是运用RDL布线削减运用载板(substrate)。经过削减载板的运用,直接到达效能进步、改进散热、减小产品尺度,下降本钱的意图。因而,AP多以扇出型POP封装为主。
Omdia剖析了三星的5G手机Galaxy S20。该手机的RFFE不只支撑2G / 3G / 4G,还支撑sub-6 GHz和毫米波5G。集成的PA是首要RFFE组件,其在很大程度上决议了该5G射频前端的杂乱性,要进步集成度,就有必要选用更先进的封装技能。
Galaxy S20选用了高通X55调制解调器支撑FDD 5G,因为全球运营商能够经过低频段供给必要的信号掩盖规模来大规模布置5G。低频段PAMiD(具有集成双工器的功率放大器模块)关于5G Galaxy S20是必不可少的,这儿选用的是Skyworks公司的产品。
下图展现出了支撑低频带衔接所需的各种5G / 4G RF组件;天线开关、滤波器(SAW)、双工器(用于FDD)和功率放大器(上行链路)。因为选用了先进封装技能,与曾经的相似尺度封装比较,PAMiD现在支撑的低频规模更广。此外,中高频段LTE的PAMiD在5G规划中将LTE部分模块化至关重要。因为大多数5G布置都是根据NSA的,因而存在锚定LTE信号至关重要。在三星Galaxy S20中发现了来自Qorvo的中高频段PAMiD。
跟着5G的老练,将需求毫米波(24GHz或更高)来持续满意对带宽和容量不断增加的需求。在新一代Samsung Galaxy S20 Ultra 5G智能手机中,除Sub-6GHz的RFFE外,还包括mmWave天线GHz的RFFE比较,mmWave天线模块是RFFE体系集成的终极产品。三星内部的Qualcomm QTM525天线模块包括从相控阵天线到RF收发器的一切组件。高集成度与mmWave衰减的特性有关。因而,要捕获这些十分弱小的信号,有必要缩短整个mmWave的RFFE链,以保证衔接链路预算内的信号完好性。这些就需求先进的封装技能。
RFFE是5G手机中最杂乱的部分,依托先进的封装技能,手机厂商能够在越来越轻浮的智能手机中增加更多的无线衔接器材。
跟着高频毫米波频段导入商用,5G信号从1GHz以下延伸至超越 30GHz,其对天线的需求倍增,这使得天线尺度、途径损耗和信号完好性问题凸显出来。
在天线数量激增、可用面积保持不变的情况下,AiP(Antenna in Package)封装型式就成为了厂商的抱负解决计划,AiP 首要选用SiP(System in Package)或PoP结构,将RF芯片置入封装以到达缩小体积、削减传输间隔,以下降信号传输时形成耗费之意图。结构上可运用RF芯片的方位将结构区分红两种:一是包括在基板内部的结构,另一种是将RFIC置于基板外侧的结构。
以日月光和力成的计划为例,这两家封测厂都看好28GHz以上毫米波运用的未来商机,它们的AiP技能有望于下一年进入量产阶段。
日月光集团研制副总洪志斌表明,该公司的AiP在基板和扇出型技能上均有布局,其间,FO-AiP本钱虽高于基板AiP 2-3倍,但估计跟着高端芯片需求进步,FO-AiP能大幅缩小体系模组的体积,并让信号更稳、效能更强。
除了可运用于28GHz、39GHz和77GHz等5G高频段的基板制程毫米波AiP技能已步入量产外,预期FO-AiP有望在下一年跟进量产。而华为海思、高通的AiP模组、RF前端模组(FEM)将是重要的先进封测订单来历,也是各大封测厂抢夺的焦点。
从5G的开展态势来看,将有越来越多的芯片元器材被封装在一同,并且它们的作业频率要比4G和3G进步许多,这些元器材相互之间的搅扰也会越来越杂乱,需求做更好的屏蔽处理。这些都对先进封装技能提出了更高的要求,一同也充满着商机。