先進封裝工藝WLCSP與SiP的蝴蝶效應

關於先進封裝工藝的話題從未間斷，隨著移動電子產品趨向輕巧、多功能、低功耗發展，高階封裝技術也開始朝著兩大板塊演進，一個是以晶圓級晶片封裝WLCSP（Fan-In WLP、Fan-out WLP等）為首，功能指向在更小的封裝面積下容納更多的引腳數；另一板塊是系統級晶片封裝（SiP），功能指向封裝整合多種功能晶片於一體，壓縮模塊體積，提升晶片系統整體功能性和靈活性。

圖1：主要封裝形式演進

Source：拓璞產業研究所整理，2016.9

WLCSP：晶圓級晶片封裝（Wafer Level Chip Scale Package）也叫WLP。

與傳統封裝工藝相反，WLP是先封裝完後再切割，因此切完後晶片的尺寸幾乎等於原來晶粒的大小，相比傳統封裝工藝，單顆晶片封裝尺寸得到了有效控制。

如何在更小的尺寸晶片上容納更多的引腳數目？WLP技術利用重分布層（RDL）可以直接將晶片與PCB做連接，這樣就省去了傳統封裝DA（Die attach）段的工藝，不僅省去了DA工藝的成本，還降低了整顆封裝顆粒的尺寸與厚度，同時也繞過DA工藝對良率造成的諸多影響。

起初，Fan-In WLP單位面積的引腳數相對於傳統封裝（如FC BGA）有所提升，但植球作業也僅限於晶片尺寸範圍內，當晶片面積縮小的同時，晶片可容納的引腳數反而減少，在這個問題的節點上，Fan-out WLP誕生，實現在晶片範圍外充分利用RDL做連接，以此獲取更多的引腳數。

圖2：從傳統封裝至倒裝封裝及晶圓級封裝結構變化示意圖

Source：拓璞產業研究所整理，2016.9

SiP：將不同功能的裸晶片通過整合封裝的方式，形成一個集多種功能於一體的晶片組，有效地突破了SoC（從設計端著手，將不同功能的解決方案集成與一顆裸晶片中）在整合晶片途徑中的限制，極大地降低了設計端和製造端成本，也使得今後晶片整合擁有了客制化的靈活性。

另外由SiP延伸的3D堆疊式封裝技術，通過在垂直方向上增加可放置晶圓的層數來進一步提高SiP的整合能力，可以說作為異質整合的標杆，SiP在超越摩爾定律方面扮演著頭號角色。

圖3：SiP 的基本分類

Source：拓璞產業研究所整理，2016.9

晶圓廠插足Fan-out封裝工藝

台積電的InFo（Intergrated Fan-out）在分類上不僅屬於WLCSP的Fan-out技術，同時也屬於多晶片封裝的SiP技術。

今年台積電以集成扇出型封裝InFo的優勢搶在三星前一舉拿下iPhone7 A10全部訂單，三星為了與台積電角逐，期望在下一代iphone手機奪回部分訂單，也加快了布局扇形晶圓級封裝技術（FoWLP），預計2017年上半年實現量產。

據統計，全球Fan-out 2016年市場規模約1.3億美元，仍然是一片藍海，台積電則在Fan-out市場先發制人，處於領先地位。

如今Apple開始採用InFo封裝技術後，Fan-out市場將會進一步被催化，後期會有更多的製造和封測廠商參與進來。

那麼原本屬於封測廠商業務領域的蛋糕，現在不得不面臨與前端製造廠商一起分食，而隨著物聯網IoT、移動智能設備等電子產品快速發展，高階封裝技術Fan-out的滲透率將會不斷升高。

現階段封測廠商與製造廠商在高階封裝領域的交叉拓展將會進入一定的磨合期，這個磨合期到底會持續多久，主要取決於封測廠商在Fan-out技術領域推進的步伐，如果屆時封測廠商所持Fan-out技術能夠快速響應前端製造廠商產品需求，那麼接下來的發展很有可能趨向共贏方向——製造端與封測端各司其職、明確分工、互惠共贏。

目前來看，在這場博弈中封測廠商處於被動地位，承擔了更多壓力，在台積電InFo問世之前，包括星科金朋、艾克爾、日月光、矽品等在內的封測廠商均已將Fan-out技術納入先進位程藍圖中，下一步實力廠商如果決心拿下這幅封測藍海圖，在購入相關設備及增加研發投入方面定會不遺餘力。

圖4：WLCSP和SiP封裝在製造產業鏈間的交叉拓展

Source：拓璞產業研究所整理，2016.9

SiP封裝技術侵蝕後端模組組裝利潤

如果說封測廠商在Fan-out技術方面正面對著來自製造端壓力，SiP技術則為封測廠商帶來了一份大禮。

SiP封裝工藝不僅僅是將多功能晶片整合於一體，還將組裝模塊的體積大幅地縮小，甚至可以跳過PCB等模組連接工藝。

也就是說，封測廠商通過SiP技術，將業務領域向下游大幅覆蓋至組裝及模塊廠，那麼處於下游的模塊組裝廠商，原本利潤就低，如今又要面臨來自封測端競爭的壓力，隨著SiP技術在智慧型手機、VR/AR、智能穿戴設備等越來越多的應用，SiP在製造產業鏈中的交叉拓展將會更加深入。

未來趨勢判斷：因SiP產生的交叉份額會基於在封測端技術和成本的優勢，封測廠商將占取主導地位，這對後端組裝廠營收份額核心技術與管理模式將會產生一定的影響；但是終端組裝廠商在系統組裝方面仍具備貼近市場的優勢，這就要求封測端與終端組裝廠商之間由競爭慢慢轉向垂直整合模式。

表1：各主要封測廠商與台積電在Fan-out及SiP封測技術現況

Source：拓璞產業研究所整理，2016.9

在物聯網、VR/AR、智慧型手機、智能穿戴設備等熱點的強力推動下，高階先進封裝技術Fan-out WLP及 SiP在封測產品中的滲透率會逐漸升高，介於晶圓廠、封測廠及後端模組組裝廠之間的競爭將會愈演愈烈，原有產業鏈結構是否會在未來的博弈中重新劃分？一方面要看封測廠商在Fan-out技術開發的效率，另一方面還要看封測廠商在大肆布局SiP的道路上對後端系統組裝廠垂直整合的態度，可以說先進封裝技術WLCSP與SiP的蝴蝶效應已開始蔓延。