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封装技术
先进封装时代来临 可望成市场差异化指标
材料来源:元器件交易网           录入时间:2015/12/30 11:22:03

  半导体封装技术在过去不受重视,直到近期才被视为设计流程的关键之一,也是实现摩尔定律的关键。据Semiconductor Engineering网站报导指出,传统上封装几乎不曾是设计架构的主要部分,而关键指标则往往是价格与耐用程度。

  然而,进入28纳米以下制程与物联网(IoT)应用当中,封装逐渐成为市场差异化指标,一改过去平面式矽元件设计与制程规则,封装也成为从初始概念到设计到制备等每一道制程都得注意的层面。

  Tirias Research分析师表示,半导体传统三大中柱技术是微影制程(Lithography)、电晶体设计以及材料。然而,微影技术要实现摩尔定律愈来愈困难,而封装技术涉及新式材料与处理技术,晋升成第四大中柱。

  半导体产业正从2D转型3D技术制程,而系统级封装(SiP)常是不可或缺的架构,飞思卡尔(Freescale)、英特尔(Intel)、迈威尔(Marvell)等芯片制造商也都相继导入此架构。

  而部分市场的设计空间(Form Factor)受到功率预算(Power Budget)、封装厚度、弹性等因素影响,系统级封装已成必然趋势。当互连较厚、距离缩短、接线较少时,功耗也将更低。

  顾问机构Yole Developpement报告指出,2015年是电子装置的新世代,也是先进封装技术进入量产与功能路线图的初始年。先进封装可减少成本、提升效能、整合功能,且至2020年也可望占所有封装服务44%、市值约300亿美元。

  智能型手机与平板电脑是先进封装的主要市场,而伺服器、PC、游戏平台、电视、机上盒(set-top box)、穿戴式装置、物联网(IoT)等应用也可望利用先进封装技术优势。

  Lam Research产品执行副总Richard Gottscho也表示,先进封装将形塑一可观的市场,且刺激高深宽比(high-aspect ratio)介电层蚀刻(dielectric etch)、原子层沉积(ALD) 、矽穿孔(TSV)蚀刻等技术市场。

  今 日封装产业、商用芯片等已知导入扇出型(fan-out)、2.5D、单体式(Monolithic)3D等新式封装技术,然仍不是高度量产的市场,也尚 未发展出一套适合不同市场的标准制程经验。而所有厂商争相寻找最佳标准制程,也使得芯片、电路板、系统之间的区隔界线愈来愈模糊。

高效能运算与网路业者eSilicon正开发2.5D芯片,而eSilicon表示,2015年需求倍增,以高频宽存储器(HBM)市场需求为主要驱动力。目前, eSilicon面对的最大挑战是中介板(Interposer)封装成本与提升良率。

  高效能运算与网路业者eSilicon正开发2.5D芯片,而eSilicon表示,2015年需求倍增,以高频宽存储器(HBM)市场需求为主要驱动力。目前, eSilicon面对的最大挑战是中介板(Interposer)封装成本与提升良率。

  而芯片封装技术也可交由其他公司处理,许多大型专业委外封装测试(Outsourced Assembly and Test;OSAT)厂商也透过各式手段开发更先进的纳米技术与封装技术,包括购并先进半导体制备器材等等。

  同时,台积电、Global Foundries、三星电子(Samsung Electronics)、中芯国际、联电等晶圆代工大厂也都忙升级先进封装技术。鸿海富士康、美商捷普集团(Jabil)等电子制造公司也都正将触手伸及印刷电路板(PCB)以外的领域。

  而每家厂商采用的技术都有着不同的市场目的,举例来说,适用于汽车市场的封装技术,将与适用消费者市场的封装技术大不同。

  芯片的封装方式,更会影响到芯片设计的其他层面,封装内部小小的变化就足以大幅改变封装系统的电子或温度特性。封装内部的材料有许多不同的拼装方式,封装内的特殊应用芯片(ASIC)、HBM、中介板以及封装都有无限种组合方式,而重复使用的方式也有许多挑战。

  产业主要转型趋势从芯片层级拓展至系统层级,许多厂商正研发各式先进封装用的新式材料,包括有机中介板、复杂聚合物等等,以往不会被联想在一起的公司也展开合作。

  日月光与日本TDK在2015年宣布共同成立日月旸电子股份有限公司(ASE Embedded Electronics Incorporated),联合目标是生产内嵌式基板,且在四层式塑胶基板内将芯片微缩至50μm薄度。

  单体式3D技术可望是最低成本的量产解决方案,不过,届时也得考量TSV基板可钻入多少个洞、钻洞速度以及钻洞密度。

  英特尔、IBM等处理器业者以及像是赛灵思(Xilinx)等FPGA供应商都将继续追寻摩尔定律。目前为止,7纳米制程已确认在各家业者未来规划蓝图当中,而大家对5纳米技术仍处观望状态。

  制程微缩也愈来愈昂贵、耗时,新式封装技术则是提升效能、降低功耗、改善面积、添增功能与能力的替代方案。愈来愈多供应链厂商也开始提供解决方案,可驱使半导体未来数十年朝此趋势发展。


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