先进封装之广阔视野——深度对话长电科技首席技术长

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当下,先进封装技术因其在延续摩尔定律、促进芯片性能提升方面的重要价值,成为IDM与OSAT企业共同关注的焦点。随着技术演进,各应用领域对采用先进封装的芯片成品也呈现出多元化需求。

日前,长电科技首席技术长李春兴(Lee Choon Heung)先生美国Semiconductor Engineering杂志进行了一次涉及半导体市场前景、摩尔定律、小芯片(Chiplet)、扇出型封装(Fan-out)等市场与行业热点的深度对话。同时,李春兴先生结合自身在半导体行业丰富经验,就先进封装发展趋势与不同先进封装技术的现状与发展发表专业见解。

01 半导体行业发展的驱动因素及相关影响

相关数据表明,2020年整个半导体行业的增长率约为10%,到2021年预计增长将达到24%左右。归因于新冠疫情的影响,社会大众出于增添居家乐趣或与外界保持联系的目的,而增加了各种电子设备的购买量。但是这个增长率预计到2022年会下降到个位数。然而,在只考虑半导体行业本身而不考虑通货膨胀或其他因素的情况下,半导体复合年增长率(CAGR)依然是稳定的。

半导体行业的发展,根源于目前各个行业对其高额的需求。其中汽车行业是推动力之一。尽管存在芯片短缺,但汽车行业的相关需求,比如电动汽车、自动驾驶等正在推动增长。安全性因素在汽车行业内一直备受关注,汽车中与安全相关的功能,例如传感器或者高级驾驶辅助系统(Advanced Driving Assistance System, ADAS),都是芯片在汽车行业应用增长的推动力。许多汽车产品中电子设备在每辆车的费用达到600美元,而且当前汽车中的电子设备会继续增加。

除此之外,5G相关应用,比如“车与车”交互,推动了高端信息应用市场。虽然这些技术现在仍处于早期阶段,但是每个汽车制造商都在关注这些技术的发展。另一个驱动因素是人工智能。其中涉及高性能计算(HPC),当前市场我们可以了解到与AI或HPC应用相关的FcBGA需求很高,其中还包括2.5D、3D或高密度扇出型封装产品。云计算是人工智能应用的一个大市场,其中数据中心的需求持续提高,因此数据中心也需要相关设备来提高效率并降低运营成本,衍生出来的这部分市场规模正在以惊人的速度增长。

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5G技术研发推动封装技术发展

5G是通信领域的重要部分,当前5G处于早期阶段,尚未进入成熟阶段。同时出于新冠疫情,一些国家推迟或放慢了5G的基础设施建设。明年预计会有更多人将专注于5G基础设施建设,手机制造商也非常重视将5G功能纳入其智能手机和相关产品。对于OSAT企业,5G是一个很大的驱动力。长电科技也一直在为5G应用部署相关生产设施,尤其是系统级封装(SiP)。另外5G还涉及AiP,即封装天线这种新型的封装技术。

同时李春兴先生在芯片封装技术的发展与变化中指出,智能手机市场推动了一些最初的变化。从某种意义上说,智能手机中嵌入了更多的功能。观察3G、4G和5G的演进,就会发现智能手机在同一主板区域内集成了更多芯片,从而对SiP封装的需求越来越多。随着从3G到4G以及从4G到5G的演进,芯片的大小尺寸(长、宽、高)成为智能手机的关键参数。另一个驱动因素是高性能计算领域。在先进封装中,扇出型封装和RDL技术成为封装模式中的基础。

03 小芯片(Chiplets)的推出及未来发展前景

李春兴先生表示,在小芯片(Chiplets)未推出之前,人们就在想:“希望在封装架构中拥有不同功能的SoC,而不是传统的单片 SoC”,这是影响封装的另一个变化。从某种意义上说,这种先进的封装,或先进的产品需要高密度互连。在这种情况下,封装本身不再只是封装单个芯片。在更先进的封装中,必须考虑布局、芯片和封装的互联以及如何布线。这些正在成为元件制造商设计芯片时要考虑的一些基本参数。

小芯片(Chiplets)现已进入市场,对于小芯片(Chiplets)未来的发展,从系统的角度来看,Chiplet是一种多芯片架构;从OSAT的角度来看,问题在于如何真正在封装中优化布局以获得更佳性能。随着不断对采用多芯片异构集成方式的探索,把一颗复杂的芯片分解成若干个子系统,其中一些子系统可以实现标准化,然后就像IP核一样把它们封装在一起。Chiplet或许将成为未来芯片制造当中一个重要的发展方向。

04 长电科技在扇出式封装技术方面的研究与成就

长电科技的新加坡工厂是早期的eWLB封装的参与者之一,从最初就使用英飞凌的许可启动了eWLB。扇出是一个分散的细分市场,长电科技也在尝试进入不同的细分市场。它适合小批量、多元化的市场,在性能表现方面也很有价值,且具有封装尺寸小的优势。

李春兴先生指出,在关于当前高密度封装线间距的发展趋势中,目前行业内4μmx4μm线间距已实现量产(HVM),而2μmx2μm线间距也正在向量产迈进。虽然当前步进式光刻机可以处理1μmx1μm线间距,但挑战在于实现量产良率,如果没有实现量产良率,对于企业而言价值就会很低。因此当前的重点是实现高良率,长电科技采用四层RDL和2μmx2μm线间距,带来较高的生产效率。长电科技在去年发布了XDFOI™,从整体上看XDFOI™是一种RDL优先的高密度扇出技术。同时长电科技也正在开发具有2μm线宽和间距的RDL,其中不需要硅中介层的扇出型封装所展现出的价值成为客户的优质选择。

最后,在关于未来先进封装技术行业发展的问题中李春兴先生表示,OSAT与晶圆厂于某些情况下在封装技术上会有重叠,这使得OSAT的业务在投资支出和投资回报率方面有更多不确定性,另外也包括购置自动化专用的制造基础设施时也可能出现竞争。

当前市场竞争激烈,长电科技作为全球领先的集成电路制造和技术服务提供商,长电科技也将继续凭借自身的技术优势和实践经验,不断优化封装技术在各个领域的应用,推动半导体产业的进步。

责编: 爱集微
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