聯發科海思將跟進先進封裝,FOWLP可望成移動市場首選
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先進封裝技術逐漸成為一種商業模式,而不僅是可有可無的選項,再加上10納米和7納米製程遇到布線信號(routing signal)上的瓶頸,以及單一個晶片成本暴漲,先進封裝技術已蔚為潮流。
蘋果(Apple)iPhone 7採用基於台積電的整合扇出型(InFO)的封裝技術,引起媒體廣泛的討論,但實際上封裝市場有更多風起雲湧的轉變。
TechSearch International總裁Jan Vardaman指出,在iPhone 7內部,主要的印刷電路板(PCB)上包含了43種其他晶圓級(wafer-level)封裝,照明電纜和耳機上亦有採用此技術。
Vardaman透露,聯發科和海思的應用處理器(AP)也將跟進採用先進的封裝方式,其他業者如大陸手機廠Oppo和Vivo也已經採用其他更新穎的技術。
新的封裝技術如雨後春筍般出現,重點均在於多元異質模組整合(heterogeneous integration),因為主機板空間越來越壅擠,晶片封裝必須設法縮小尺寸。
在琳琅滿目的新技術中,扇出型晶圓級封裝(fan-out wafer-level packaging;FOWLP)運作了近10年之後,現在已成為移動市場的首選。
第一代扇出型封裝是採用英飛凌(Infineon)的嵌入式晶圓級球閘陣列(eWLB)技術,此為2009年由飛思卡爾(Freescale,現為恩智浦)所推出。
最近艾克爾(Amkor)增加SLIM(silicon-less integrated module)工藝,此技術也有其他不同的分支。
扇出型封裝因為無須中介板,成本比2.5D便宜。
對於較高端的應用如網路設備和伺服器晶片而言,2.5D現在仍是主流,因為中介板比起其他接合物傳輸訊號更快速,然而,兩者之間的效能差異已逐漸縮小。
過去數十年來,IC封裝主要採用基於焊線接合(wirebond)的技術來延伸引線,此概念也應用到覆晶封裝(Flip chip)。
相反地,扇出型封裝將多個晶片組合進單一封裝中,解決了線路雍塞的問題,同時也有縮小數字邏輯功能的好處。
這些特點對智慧型手機特別重要,因為手機需要把眾多功能放置在很薄的機身上。
主動和被動元件組合在同一晶片並且緊密封裝一起,形成較短和較快的連結,而且寄生元件使用量也減少。
扇出型並非新概念,不同的是晶圓級封裝(WLP)方式。
扇出型晶圓級封裝讓不同的裸晶以類似WLP製程,將裸晶嵌入模塑料或連接在晶圓上,並在下方填充,之後放入使用物理氣相沉積法(PVD)的重分布層(RDL)來配置I/O連結,再鋪上介電質薄膜做為絕緣體,以及置入銅凸塊等支柱。
實際的步驟視不同的封裝方式而各異,但關鍵的變量在於成品率和穩定度。
就線路和空間而言,扇出型晶圓級封裝被視為是2.5D和有機基板系統封裝(SiP)兩者之間的中間選項。
若干業界消息指出,iPhone在RDL上使安裝了三層分別是5-5µm、10-10m 和10-10µm。
現在每一層利用5-5µm的高密度版本正被開發當中,新科金朋(STATS ChipPAC)和高通(Qualcomm)則著手開發2-2µm技術。
由於FOWLP小封裝技術的特點,大多數應用於移動市場,業者預期市場將更多樣化,包括新應用的混搭,以及降低10納米和7納米系統單晶片成本的方式。
未來FOWLP能否加速推展的關鍵在於成品率和成本,假使成品率改善且成本下降,FOWLP應用市場將快速擴張。
成本一向是封裝技術的重要因素,阻礙2.5D推廣的主要障礙就是成本太高,而中介板則是罪魁禍首,也因此部分業者如eSilicon和三星電子(Samsung Electronics)正在研發有機中介板。
封裝和設備廠長久以即重視封裝,但晶片製造業最近才開始採用,部分原因是因為10納米和7納米的熱能和物理效應,以及布線和訊號完整性的障礙,乃至於處理這些問題所累積的成本不斷上升。
另一方面,由於終端應用市場相當分散,特別是現在有各式各樣的裝置連結網路,市場需要少量客制化的產品,在此情況下,採用平台的方式格外重要,以便讓7納米邏輯晶片在同一個封裝上可與類比晶片搭配,或把多個封裝擠在一個電路板上。
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