扇出型封装未来几年GAGR高达76%

waffle

来源: semiinsights

据分析机构YoleDeveloppementment统计显示，扇出型封装将越来越多地被5G，HPC和77-GHZ雷达中采用，这将驱使他们在2020年至2025年间以76%的复合年增长率，成为AiP应用（5G驱动）增长最快的产品之一。

同期，（x）PU diepartitioning和（x）PU + HBM应用分别以20％的复合年增长率和52％的复合年增长率强劲增长。两种应用都体现出了市场对更高计算性能的需求。而包括蓝牙以及MEMS，PA和开关在内的与连接相关的应用预计将以14％的复合年增长率增长。
UHD扇出封装的收入预计以20.2％的复合年增长率增长，据Yole统计显示，到2025年，这个市场总额将增长到15.32亿美元。

相较于2.5D插入器（interposers），新的HPC产品将更愿意选择具有成本效益的UHD扇出型封装作为他们的高端封装选择。
三星电子是领先的IDM。PTI是领先的FOPLPOSAT，专门从事存储器封装。JCET China是中国领先的OSAT。众所周知，这三个公司都已开始与各种客户进行UHD FO资格认证，并且已将其包括在其路线图中。
到2025年，HD Fan-Out的收入预计将达到12.91亿美元，复合年增长率为15.8％。另一方面，从2019年到2025年，CoreFan-Out 的年均复合增长率为1％。
尽管FOPLP的收入以复合年增长率（CAGR）增长57％，FOWLP的复合增长率为14％，但2025年FOWLP仍将产生总收入的2/3以上。
根据统计，扇出型封装行业预计将于2021年反弹。

一定要知道的FOWLP 封装技术

根据摩尔定律(Moore's Law)：集成电路上可容纳的晶体数目，约两年（18个月）增加一倍。然而，自2013年开始，此发展就有趋缓的现象，半导体产业制程成本与风险逐渐提高，该如何延续、超越摩尔定律，成为业界艰难的挑战。而FOWLP有十年以上的发展历史，技术已臻成熟，成为备受讨论的选项之一。
FOWLP技术应用在无线通讯装置、汽车，以及智能手机等多元领域，能因应高阶芯片所需要的I/O高密度需求，又不用使用IC基板，降低封装厚度，因此吸引台积电等半导体大厂投入研发推广。
到底FOWLP技术有何特别之处？让他成为一线大厂研究发展的目标？
FOWLP技术原为德国Infineon Technologies所开发，FOWLP最大的特点在于，在尺寸相同的芯片下让重分布层范围更广，芯片脚数更多，单芯片可以整合更多功能，并达到无载板封装、薄型化以及低成本等优点。然而一开始因良率未达期望，因此并未普及，但各大企业仍不放弃，自行改良优化，应用于手机等领域。如台积电以此技术为基础，开发扇出型晶圆级封装技术。
半导体制造厂若能适当使用FOWLP封装技术，可将前后段制程整合于直径300毫米（mm）晶圆上的硅裸晶（Silicone Die），大幅降低生产成本。而且，无论是印刷载板、液晶面板用的玻璃载板都适用此技术。

那么FOWLP的工作原理是什么？

FOWLP的原理，是从半导体裸晶的端点上，拉出需要的电路至重分布层(Redistribution Layer)，进而形成封装。因此不需封装载板，不用打线（Wire）、凸块（Bump），能够降低30%的生产成本，也让芯片更薄。
FOWLP技术让芯片面积减少许多，也可取代成本较高的直通矽晶穿孔（TSV ; Through-Silicon Via）达到透过封装技术整合不同元件功能的目标。
另外，为了形成重分布层，前段制程就须导入封装，对制造厂商而言，如何达到一惯性制程（Full Turnkey）是非常重要的，有可能是制造商是否能生存的关键。
下面我们来了解一下扇出型晶圆级封装的制程。从技术上看，FOWLP制程分为两类：
芯片优先FO： 于基板上放置，从原始装置晶圆中挑拣出的合格晶元（KGD），以模压树脂包覆成重构晶圆，再进一步处理成晶圆上的RDL。
RDL优先FO： 载具晶圆顶端建立RDL层并暂时接合，在顶端放置KGD然后研磨压模与模具。
在这两种制程架构下，也能依据客户不同的需求，衍伸出多种变化，例如晶粒面向上接合、晶粒面向下接合、RDL细线优先、RDL粗线优先类型。

那么FOWLP的技术门槛是什么？

FOWLP封装技术虽然具有高度发展性而受到注目，然而在技术上仍有其门槛。例如，在前段制程，仍须利用溅镀以及曝光来完成重分布层。无论是覆晶封装（Flip Chip ），或直通矽晶穿孔技术，制作困难度都不断的增加，企业投资成本也不断提升，封装技术很难一步达成。
若希望达到高密度量产的目标，重分布层（Redistribution Layer）技术应用是关键。无论是印刷载板上使用FOPLP技术、高密度的布线结构需要的增层（Buildup）布线工程等，都需要完成重分布层。
另外，FOWLP使用的暂时性接合材料，也必须紧紧黏合重构晶圆、拥有热机械特性、承受高温与压力，经得起三小时的五次230 ° C+的高温制程周期，以及在严苛的化学暴露制程中不受影响。制程中可能需要适合的双面接合材料，还必须与面板组装生产线的涂层法相容。
FOWLP技术必须克服异质材料与非对称架构所导致的芯片位移(die shift)、翘曲(warpage)、热膨胀系数(CTE)管理等问题，有可能因为增加生产面积而更加严重。目前，已有业者做到结合面板生产经验与FOPLP制程尝试解决问题，然而在现今FOWLP的载板尺寸与制程并未标准化的状态下，很难有一体适用的解决方案，未来也有可能出现全新的材料需求。

另外，虽然FOWLP可以节省相当的成本，但三建产业资讯日本技术顾问—越部茂提出两项需要克服的课题：
封装材料品质不一，液状材料会导致组成分离。多层再配线，会提高因为热效应产生剥离或歪斜的风险。因此在应用上，必须活用技术知识，改良配线材料与技术，做出最适当的对应。