根據(jù)Yole Developpement最新的數(shù)據(jù)，2020年至2026年，先進封裝市場復(fù)合年增長率約為7.9%。到2025年，該市場營收就將突破420億美元，這幾乎是傳統(tǒng)封裝市場預(yù)期增長率(2.2%)的三倍。其中，2.5D/3D堆疊IC、嵌入式芯片封裝(Embedded Die, ED)和扇出型封裝(Fan-Out, FO)是增長最快的技術(shù)平臺，復(fù)合年增長率分別為21%、18%和16%。CyPesmc

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圖片來源：Yole DeveloppementCyPesmc

全球芯片應(yīng)用端的變化和轉(zhuǎn)型無疑是推動先進封裝產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的動力。CyPesmc

以汽車行業(yè)為例，以前的汽車系統(tǒng)普遍采用機械結(jié)構(gòu)，幾乎沒有任何電子器件，而當(dāng)今的汽車系統(tǒng)已經(jīng)越來越由半導(dǎo)體和電子器件所定義。數(shù)據(jù)顯示，在汽車“新四化”趨勢的引領(lǐng)下，當(dāng)前平均每輛汽車所需芯片數(shù)量已經(jīng)從幾年前的500-600顆迅速增加至1000-2000顆，成為成長率最高的芯片應(yīng)用類別。CyPesmc

新能源汽車領(lǐng)域更是如此。在中國市場，隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)進入新一輪高景氣周期，預(yù)計到2035年，中國xEV產(chǎn)量將占據(jù)全球的35%。相較于傳統(tǒng)汽車，每臺xEV所使用的芯片數(shù)量為傳統(tǒng)汽車的4倍，作為核心器件的功率芯片比例與價值將超過整車的50%以上。CyPesmc

這其中，先進封裝中的扇出型晶圓級封裝(FOWLP)和扇出型面板級封裝(FOPLP)就扮演著關(guān)鍵角色，它們被大量應(yīng)用于汽車功率器件、傳感器、通信和計算控制芯片中，以FOPLP/FOWLP技術(shù)所生產(chǎn)的車用芯片價值目前占一輛xEV汽車芯片含量總價值的77%。CyPesmc

除汽車外，5G、人工智能、數(shù)據(jù)中心、可穿戴設(shè)備、電源管理芯片(PMIC)、射頻(RF)收發(fā)器、連接模塊等各種應(yīng)用也都在持續(xù)推動扇出型封裝發(fā)展。其中，又以FOPLP技術(shù)更具成長潛力，Yole數(shù)據(jù)顯示，2022年FOPLP的市場空間大約是11.8億美元，預(yù)計到2026年將增長到43.6億美元。CyPesmc

多元產(chǎn)業(yè)推動扇出型面板級封裝發(fā)展

FOWLP與FOPLP技術(shù)都是異構(gòu)整合了各類芯片，并將一些無源器件或功率器件嵌入其中，再以RDL互連形成一個小型化的解決方案。但兩者各有千秋，各有適合的應(yīng)用領(lǐng)域，非絕對競爭技術(shù)。CyPesmc

例如FOWLP技術(shù)面積使用率<85%，F(xiàn)OPLP面積使用率>95%，可以放置更多的芯片數(shù)，成本也比FOWLP便宜。數(shù)據(jù)顯示，從200mm過渡到300mm大約能節(jié)省25%的成本，從300mm過渡到板級，則能節(jié)約66%的成本。CyPesmc

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資料來源: YoleCyPesmc

應(yīng)用層面，F(xiàn)OWLP適合高密度的扇出型封裝，線寬更細(xì)，多采用代工廠較精密的制程和設(shè)備，應(yīng)用于I/O數(shù)約300-1500個的APE、CPU、GPU、FPGA等大型芯片的生產(chǎn)；FOPLP聚焦在高功率、大電流的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品應(yīng)用，不需要最先進的制程和設(shè)備，也不需要太細(xì)的線寬/線距，應(yīng)用于I/O數(shù)約10-500個的APE、PMIC、功率器件等芯片的生產(chǎn)。CyPesmc

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資料來源: ManzCyPesmc

在扇出型面板級封裝的市場爭奪中，半導(dǎo)體OSAT(外包半導(dǎo)體組裝測試廠商)、IDM(集成器件制造商)、晶圓代工廠(Foundry)等來自不同領(lǐng)域的制造商都加入了其中，且斥資巨大。如下圖所示，三星、日月光、力成科技、群創(chuàng)、華潤微、奕斯偉、Nepes等都已切入扇出型面板級封裝，他們的整體策略是向下游整合，以能提供整顆芯片封裝完成為有利的商業(yè)模式。CyPesmc

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但扇出型面板級封裝發(fā)展還需要更多廠商，尤其是像PCB廠、載板廠、面板廠這些后段封裝廠的協(xié)同努力。一方面有助于上述企業(yè)利用既有經(jīng)驗快速切入FOPLP技術(shù)，另一方面，前、后段半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的共同投入也有助于尋找到最具競爭力的生產(chǎn)成本、提升產(chǎn)品競爭力的路徑。CyPesmc

例如考慮到芯片、封裝與PCB的同步設(shè)計及同步研發(fā)越來越重要，對PCB廠、載板廠來說，發(fā)展FOPLP的優(yōu)勢是通過制程知識和設(shè)備升級、改造，逐漸向前段制程跨進，快速跨入先進封裝技術(shù)市場。CyPesmc

而對面板廠來說，以目前已量產(chǎn)的12寸(300mm)晶圓來看，可使用面積僅約為3.5代(620mm x 750mm)玻璃基板的15%。目前面板廠有許多競爭力低的3.5代產(chǎn)線，由于生產(chǎn)經(jīng)濟效益低落，藉由設(shè)備改造、升級加上原有的制程經(jīng)驗就可快速投入先進封裝FOPLP。這將顯著降低生產(chǎn)成本且減少資本支出，生產(chǎn)出具備競爭力的封裝用RDL產(chǎn)品。CyPesmc

FOPLP突破業(yè)界最大生產(chǎn)面積

但無論是FOWLP還是FOPLP其實都面臨一些關(guān)鍵挑戰(zhàn)，例如合理布局到PCB上并實現(xiàn)高效的電氣連接；形成高膜厚均勻性；高解析度的RDL等。盡管三星是第一家實現(xiàn)FOPLP量產(chǎn)的廠商，但總體來說，目前FOPLP的發(fā)展因受到良率產(chǎn)量、翹曲及設(shè)備投入研發(fā)、投資回報率等種種挑戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程仍有待提高。CyPesmc

為此，德國廠商Manz(亞智科技)日前從FOPLP設(shè)備商的角度做出了有益嘗試，宣布實現(xiàn)了FOPLP產(chǎn)業(yè)的一個重要里程碑——克服面板翹曲的挑戰(zhàn)，成功生產(chǎn)出業(yè)界最大基板尺寸700mm x 700mm的面板。CyPesmc

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Manz集團亞洲區(qū)總經(jīng)理林峻生先生展示以Manz新一代板級封裝 RDL自動化生產(chǎn)線所試生產(chǎn)的產(chǎn)品CyPesmc

Manz是板級封裝RDL工藝的市場領(lǐng)跑者之一，在板級制程工藝、濕法化學(xué)工藝、自動化生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域擁有三十多年的經(jīng)驗，自動化、量測與檢測、激光制程、濕法化學(xué)工藝和工業(yè)噴印是其五大核心技術(shù)。CyPesmc

2016年Manz開始進軍半導(dǎo)體先進封裝領(lǐng)域，2017年研發(fā)并售出第一臺用于半導(dǎo)體先進封裝FOPLP的濕法化學(xué)設(shè)備，并于2019年交付首條半導(dǎo)體板級封裝全自動RDL生產(chǎn)線，面板尺寸也從515mm x 510mm開始，演進至600mm x 600mm，直至最新的700mm x 700mm。CyPesmc

RDL銅重布線路層技術(shù)是扇出型面板級封裝成敗關(guān)鍵。官方資料顯示，該生產(chǎn)線以大面積電鍍制作精密的RDL層銅線路，克服電鍍與圖案化均勻度、分辨率與高度電氣連接性的挑戰(zhàn)，涵蓋傳統(tǒng)強項濕法化學(xué)工藝的洗凈、顯影、蝕刻、剝膜與關(guān)鍵電鍍銅設(shè)備，同時實現(xiàn)全線的自動化生產(chǎn)。CyPesmc

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Manz創(chuàng)新杯式垂直電鍍系統(tǒng)設(shè)計，是確保在大面積板級封裝生產(chǎn)時，達成高均勻線路重分布層的關(guān)鍵。該設(shè)計無需笨重密封的陰極治具，多分區(qū)陽極(≥3)設(shè)計，能達成高均勻性電鍍(U%≥90 %)。搭配無治具基板之高精度移載與上下板技術(shù)(≤±0.5mm)，開發(fā)新移載架構(gòu)，取代機械手臂，以縮小系統(tǒng)占地面積。再結(jié)合真空吸盤設(shè)計，無損基板且避免斷電掉板之生產(chǎn)問題。CyPesmc

此外，Manz還積極整合材料商、上下游設(shè)備商，為客戶提供完整的RDL生產(chǎn)設(shè)備及工藝規(guī)劃服務(wù)，從自動化、材料使用與環(huán)保多維度協(xié)助客戶打造高效生產(chǎn)解決方案并優(yōu)化制程良率及降低制造成本。CyPesmc