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iPhone7的秘密武器 扇形晶圆级封装解析

导读: 从今年年初就传出,苹果将在iPhone 7上的A10处理器和天线开关模组使用扇形晶圆级封装(Fan-out Wafer Level Packaging,简称FoWLP)技术取代传统PCB,而A10的制造商台积电正式FoWLP技术的领先者。

  从今年年初就传出,苹果将在iPhone 7上的A10处理器和天线开关模组使用扇形晶圆级封装(Fan-out Wafer Level Packaging,简称FoWLP)技术取代传统PCB,而A10的制造商台积电正式FoWLP技术的领先者。在台积电内部,他们把FoWLP称作InFoWLP,其中In代表integrated,也就是集成的意思。如无意外,FoWLP将如约出现在iPhone7上。

  iPhone7的秘密武器 扇形晶圆级封装解析

  研究机构Yole Developpement指出,2016年是扇出封装发展史上的重要转折点。在苹果(Apple)与台积电的领导下,已发展多年的扇出封装技术未来将被更多芯片业者采纳。

  Yole先进封装与制造分析师Jerome Azemar表示,对扇出封装技术发展而言,2016年是重大转折点的原因有三:第一,苹果处理器的采用,为扇出封装创造出庞大的需求量,奠定规模经济的基础;第二,在台积电的技术突破下,扇出封装技术可支援的I/O数量大增。在此之前,扇出封装主要锁定的都是I/O数量较少的应用。第三,苹果可望发挥示范作用,吸引其他芯片业者加入使用扇出封装的行列。

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  扇出型封装的市场营收预测(按市场类型划分)

  Yole进一步预估,未来扇出封装可能会分成两种典型应用,其中之一是一般的单芯片的扇出封装,主要应用是基频处理器、电源管理、射频收发器等芯片。这是扇出封装的主要市场。另一个主流则是高密度扇出封装,主要针对应用处理器、记忆体等具备大量I/O接脚的芯片。Yole认为,前者是稳定成长的市场,后者则还需要搭配出更多新的整合技术,因此发展上还有些不确定性,但未来的成长潜力非常巨大。

  既然前景那么看好,我们有必要对FoWLP有深入的了解

  什么是扇形晶圆级封装?

  理论上,晶圆级封装由于不需要中介层(Interposer)、填充物(Underfill)与导线架,并且省略黏晶、打线等制程,因此能够大幅减少材料以及人工成本;除此之外,WLP大多采用重新分布(Redistribution)与凸块(Bumping)技术作为I/O绕线手段,因此WLP具有较小的封装尺寸与较佳电性表现的优势,目前多见于强调轻薄短小特性的可携式电子产品IC封装应用。

  WLP封装优点包括成本低、散热佳、电性优良、信赖度高,且为芯片尺寸型封装,尺寸与厚度皆可达到更小要求等。WLP封装另一项优势在于封装制程采取整批作业,因此晶圆尺寸越大,批次封装数量越多,成本能压得更低,符合晶圆厂由8吋转进12吋发展趋势,WLP专业封测厂利润空间也可提高。

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  晶圆级封装的优势

  传统的WLP封装多采用Fan-in型态,应用于低接脚(Pin)数的IC。但伴随IC讯号输出接脚数目增加,对锡球间距(Ball Pitch)的要求趋于严格,加上印刷电路板(PCB)构装对于IC封装后尺寸以及讯号输出接脚位置的调整需求,因此变化衍生出扩散型(Fan-out)与Fan-in加Fan-out等各式新型WLP封装型态,其制程甚至跳脱传统WLP封装概念。

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  Fan-In WLP与Fan-Out WLP的结构比较图

  Fan-Out WLP技术是先将芯片作切割分离,然后将芯片镶埋在面板内部。其步骤是先将芯片正面朝下黏于载具(Carrier)上,并且芯片间距要符合电路设计之节距(Pitch)规格,接者进行封胶(Molding)以形成面板(Panel)。后续将封胶面板与载具作分离,因为封胶面板为晶圆形状,又称重新建构晶圆(Reconstituted Wafer),可大量应用标准晶圆制程,在封胶面板上形成所需要的电路图案。由于封胶面板的面积比芯片大,不仅可将I/O接点以散入(Fan-In)方式制作于晶圆面积内;也可以散出(Fan-Out)方式制作于塑胶模上,如此便可容纳更多的I/O接点数目。

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  Fan-out WLP构装技术

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