Fan-Out扇出型面板級封裝FOPLP市場空間大
全球芯片應用端的變化和轉型無疑是推動先進封裝產業高速發展的動力。在FOPLP扇出型面板級封裝的市場爭奪中,半導體制造工廠都加入了其中,且斥資巨大。但目前扇出型面板級封裝FOPLP的發展因受到良率產量、翹曲及設備投入研發、投資回報率等種種挑戰,產業發展進程仍有待提高。
根據Yole Developpement最新的數據,2020年至2026年,先進封裝市場復合年增長率約為7.9%。到2025年,該市場營收就將突破420億美元,這幾乎是傳統封裝市場預期增長率(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)是增長最快的技術平臺,復合年增長率分別為21%、18%和16%。
以汽車行業為例,以前的汽車系統普遍采用機械結構,幾乎沒有任何電子器件,而當今的汽車系統已經越來越由半導體和電子器件所定義。數據顯示,在汽車“新四化”趨勢的引領下,當前平均每輛汽車所需芯片數量已經從幾年前的500-600顆迅速增加至1000-2000顆,成為成長率最高的芯片應用類別。
新能源汽車領域更是如此。在中國市場,隨著電動汽車產業進入新一輪高景氣周期,預計到2035年,中國xEV產量將占據全球的35%。相較于傳統汽車,每臺xEV所使用的芯片數量為傳統汽車的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。
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)就扮演著關鍵角色,它們被大量應用于汽車功率器件、傳感器、通信和計算控制芯片中,以FOPLP/FOWLP技術所生產的車用芯片價值目前占一輛xEV汽車芯片含量總價值的77%。
除汽車外,5G、人工智能、數據中心、可穿戴設備、電源管理芯片(PMIC)、射頻(RF)收發器、連接模塊等各種應用也都在持續推動扇出型封裝發展。其中,又以FOPLP技術更具成長潛力,Yole數據顯示,2022年FOPLP的市場空間大約是11.8億美元,預計到2026年將增長到43.6億美元。
多元產業推動扇出型面板級封裝發展
FOWLP與FOPLP技術都是異構整合了各類芯片,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,各有適合的應用領域,非絕對競爭技術。
例如FOWLP技術面積使用率<85%,FOPLP面積使用率>95%,可以放置更多的芯片數,成本也比FOWLP便宜。數據顯示,從200mm過渡到300mm大約能節省25%的成本,從300mm過渡到板級,則能節約66%的成本。
資料來源: Yole
應用層面,FOWLP適合高密度的扇出型封裝,線寬更細,多采用代工廠較精密的制程和設備,應用于I/O數約300-1500個的APE、CPU、GPU、FPGA等大型芯片的生產;FOPLP聚焦在高功率、大電流的功率半導體產品應用,不需要最先進的制程和設備,也不需要太細的線寬/線距,應用于I/O數約10-500個的APE、PMIC、功率器件等芯片的生產。
資料來源: Manz
在扇出型面板級封裝的市場爭奪中,半導體OSAT(外包半導體組裝測試廠商)、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、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模式。
但扇出型面板級封裝發展還需要更多廠商,尤其是像PCB廠、載板廠、面板廠這些后段封裝廠的協同努力。一方面有助于上述企業利用既有經驗快速切入FOPLP技術,另一方面,前、后段半導體產業的共同投入也有助于尋找到最具競爭力的生產成本、提升產品競爭力的路徑。
例如考慮到芯片、封裝與PCB的同步設計及同步研發越來越重要,對PCB廠、載板廠來說,發展FOPLP的優勢是通過制程知識和設備升級、改造,逐漸向前段制程跨進,快速跨入先進封裝技術市場。
而對面板廠來說,以目前已量產的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代產線,由于生產經濟效益低落,藉由設備改造、升級加上原有的制程經驗就可快速投入先進封裝FOPLP。這將顯著降低生產成本且減少資本支出,生產出具備競爭力的封裝用RDL產品。
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