半导体扇出封装大战当前,中国新势力长电科技、华天科技或成最大黑马?
“一般而言,2D eWLB器件通常用于中低密度应用。2.5D和3D eWLB器件适用于需要超过IO数量超过500个或1,000个的高端或高性能应用。但是,根据不同应用的需求,某些情况下,3D eWLB SiP封装的IO数量也可以少于500个,”中国最大的半导体封测厂商长电科技集团(JCET)技术战略总监Seung Wook Yoon解释说。2015年,中国最大的OSAT厂商-长电科技收购了新加坡的STATS ChipPAC。
2D eWLB器件从2009年就已经开始出货。Yoon说:“我们目前有许多2.5D和3D eWLB器件通过了客户的认证,但均尚未达到大批量生产水平。”
扇出型封装有三种形式,第一种使用先放芯片/正面超下的工艺流程制造,另外两种分别是先放芯片/正面朝上和后放芯片类型,有时也被称为先放RDL。
在先放芯片/正面朝下的工艺流程中,在晶圆厂中,首先在晶圆上处理芯片,然后将芯片切割出来。通过使用抓取-放置系统,将裸片放在基于环氧树脂模塑化合物的新晶圆上,这被称为重组晶圆。
重组晶圆可以在200mm或300mm晶圆上加工。封装就是在这个晶圆上进行的。然后,切割芯片,形成容纳在扇出式封装中的芯片。
先放芯片这种类型的封装已经生产了将近十年。工艺流程不同的后放芯片这种封装类型尚未被广泛采用。
图5 先放芯片 vs. 后放芯片
扇出封装存在一些挑战。在处理过程中,重组晶圆容易发生翘曲。当芯片嵌入到重组晶圆中时,在整个工艺流水中,芯片也容易移动,从而造成被称为芯片移位的意外效应,这会影响产量和良率。
OSAT厂商已经克服了许多这些挑战。2016年和2017年可能出了一些大问题。当时,由于高通的巨大需求,两个主要的eWLB封装供应商-星科金朋和Nanium的扇出封装产能均出现供不应求的局面。
产能缺口促使客户开始寻找其它类型的封装,结果导致了eWLB市场的停滞。
作为回应,星科金朋和ASE都扩大了其eWLB产能。接下来,在2017年,Amkor收购了Nanium,给这家扇出封装专家提供了一些支持。
现在,eWLB市场上有三家具备足够产能的供应商,这个变化应该能够重新启动eWLB市场。 “低密度到中密度应用对FOWLP的需求持续增长。 我们在智能手机、5G或汽车应用领域有一些需要的IO数量少于500个的扇出封装客户,“Yoon说。 “FOWLP有许多新兴的细分市场,比如5G毫米波器件、MEMS、指纹传感器以及高级驾驶员辅助系统(ADAS)等汽车应用。”
不过,eWLB预计将在2018年面临一些新的竞争。提供eWLB封装技术的ASE也一直在与Deca科技合作开发另一种低密度扇出技术。赛普拉斯半导体公司的子公司Deca是该技术的原始开发商,该技术被称为M系列。
此外,ASE正在与台湾的Siliconware Precision Industries(SPIL)合并。SPIL也正在研究一种叫做TPI-FO的扇出技术。
而且,ASE计划在2018年上半年将M系列扇出技术推进到量产阶段。与eWLB不同的是,M系列是一种芯片在先、裸片朝上的技术。
图6 M系列 vs. eWLB
M系列解决了传统扇出技术的一些问题。“在传统的扇出封装生产过程中,你必须使用高精度的倒装芯片键合机来放置芯片,这个过程的吞吐量相对而言比较低,一个小时大约只能处理8000个裸片,”ASE的Hunt说。“有一个主要问题是裸片移位,封料后放置裸片时,它已经不在最初放置它的地方了,因为它移动了。”
为了解决这个问题,Deca开发了一种被称为自适应图案化的技术。 首先,使用高速表面贴装系统以每小时30000-35000个裸片的速度将裸片放置在晶圆上。不过,每个芯片的放置精度不如传统系统那么准确,为了弥补精度问题,Deca的技术会测量晶圆上每个裸片的实际位置。
“然后,我们重新计算RDL图案,以适应每个晶圆上的每个裸片的移位。重新计算过程大约需要28秒。当晶圆到达成像系统的时候,图案已经被重新计算出来了。”Hunt说。
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