先進(jìn)封裝技術(shù)WLCSP和SiP的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

關(guān)于先進(jìn)封裝工藝的話題從未間斷，隨著移動(dòng)電子產(chǎn)品趨向輕巧、多功能、低功耗發(fā)展，高階封裝技術(shù)也開始朝著兩大板塊演進(jìn)，一個(gè)是以晶圓級(jí)芯片封裝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(shù)；另一板塊是系統(tǒng)級(jí)芯片封裝（SiP），功能指向封裝整合多種功能芯片于一體，壓縮模塊體積，提升芯片系統(tǒng)整體功能性和靈活性。

圖1：主要封裝形式演進(jìn)

Source：拓璞產(chǎn)業(yè)研究所整理，2016.9

WLCSP：晶圓級(jí)芯片封裝（Wafer Level Chip Scale Package）也叫WLP。與傳統(tǒng)封裝工藝相反，WLP是先封裝完后再切割，因此切完后芯片的尺寸幾乎等于原來晶粒的大小，相比傳統(tǒng)封裝工藝，單顆芯片封裝尺寸得到了有效控制。

如何在更小的尺寸芯片上容納更多的引腳數(shù)目？WLP技術(shù)利用重分布層（RDL）可以直接將芯片與PCB做連接，這樣就省去了傳統(tǒng)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(shí)也繞過DA工藝對良率造成的諸多影響。

起初，F(xiàn)an-In WLP單位面積的引腳數(shù)相對于傳統(tǒng)封裝（如FC BGA）有所提升，但植球作業(yè)也僅限于芯片尺寸范圍內(nèi)，當(dāng)芯片面積縮小的同時(shí)，芯片可容納的引腳數(shù)反而減少，在這個(gè)問題的節(jié)點(diǎn)上，F(xiàn)an-out WLP誕生，實(shí)現(xiàn)在芯片范圍外充分利用RDL做連接，以此獲取更多的引腳數(shù)。

圖2：從傳統(tǒng)封裝至倒裝封裝及晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)變化示意圖

Source：拓璞產(chǎn)業(yè)研究所整理，2016.9

SiP：將不同功能的裸芯片通過整合封裝的方式，形成一個(gè)集多種功能于一體的芯片組，有效地突破了SoC（從設(shè)計(jì)端著手，將不同功能的解決方案集成與一顆裸芯片中）在整合芯片途徑中的限制，極大地降低了設(shè)計(jì)端和制造端成本，也使得今后芯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(shù)，通過在垂直方向上增加可放置晶圓的層數(shù)來進(jìn)一步提高SiP的整合能力，可以說作為異質(zhì)整合的標(biāo)桿，SiP在超越摩爾定律方面扮演著頭號(hào)角色。

圖3：SiP 的基本分類

Source：拓璞產(chǎn)業(yè)研究所整理，2016.9

晶圓廠插足Fan-out封裝工藝

臺(tái)積電的InFo（Intergrated Fan-out）在分類上不僅屬于WLCSP的Fan-out技術(shù)，同時(shí)也屬于多晶片封裝的SiP技術(shù)。

今年臺(tái)積電以集成扇出型封裝InFo的優(yōu)勢搶在三星前一舉拿下iPhone7 A10全部訂單，三星為了與臺(tái)積電角逐，期望在下一代iphone手機(jī)奪回部分訂單，也加快了布局扇形晶圓級(jí)封裝技術(shù)（FoWLP），預(yù)計(jì)2017年上半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球Fan-out 2016年市場規(guī)模約1.3億美元，仍然是一片藍(lán)海，臺(tái)積電則在Fan-out市場先發(fā)制人，處于領(lǐng)先地位。如今Apple開始采用InFo封裝技術(shù)后，F(xiàn)an-out市場將會(huì)進(jìn)一步被催化，后期會(huì)有更多的制造和封測廠商參與進(jìn)來。

那么原本屬于封測廠商業(yè)務(wù)領(lǐng)域的蛋糕，現(xiàn)在不得不面臨與前端制造廠商一起分食，而隨著物聯(lián)網(wǎng)IoT、移動(dòng)智能設(shè)備等電子產(chǎn)品快速發(fā)展，高階封裝技術(shù)Fan-out的滲透率將會(huì)不斷升高。

現(xiàn)階段封測廠商與制造廠商在高階封裝領(lǐng)域的交叉拓展將會(huì)進(jìn)入一定的磨合期，這個(gè)磨合期到底會(huì)持續(xù)多久，主要取決于封測廠商在Fan-out技術(shù)領(lǐng)域推進(jìn)的步伐，如果屆時(shí)封測廠商所持Fan-out技術(shù)能夠快速響應(yīng)前端制造廠商產(chǎn)品需求，那么接下來的發(fā)展很有可能趨向共贏方向——制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于被動(dòng)地位，承擔(dān)了更多壓力，在臺(tái)積電InFo問世之前，包括星科金朋、艾克爾、日月光、矽品等在內(nèi)的封測廠商均已將Fan-out技術(shù)納入先進(jìn)制程藍(lán)圖中，下一步實(shí)力廠商如果決心拿下這幅封測藍(lán)海圖，在購入相關(guān)設(shè)備及增加研發(fā)投入方面定會(huì)不遺余力。

圖4：WLCSP和SiP封裝在制造產(chǎn)業(yè)鏈間的交叉拓展

Source：拓璞產(chǎn)業(yè)研究所整理，2016.9

SiP封裝技術(shù)侵蝕后端模組組裝利潤

如果說封測廠商在Fan-out技術(shù)方面正面對著來自制造端壓力，SiP技術(shù)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芯片整合于一體，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(shù)，將業(yè)務(wù)領(lǐng)域向下游大幅覆蓋至組裝及模塊廠，那么處于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(shù)在智能手機(jī)、VR/AR、智能穿戴設(shè)備等越來越多的應(yīng)用，SiP在制造產(chǎn)業(yè)鏈中的交叉拓展將會(huì)更加深入。

未來趨勢判斷：因SiP產(chǎn)生的交叉份額會(huì)基于在封測端技術(shù)和成本的優(yōu)勢，封測廠商將占取主導(dǎo)地位，這對后端組裝廠營收份額核心技術(shù)與管理模式將會(huì)產(chǎn)生一定的影響；但是終端組裝廠商在系統(tǒng)組裝方面仍具備貼近市場的優(yōu)勢，這就要求封測端與終端組裝廠商之間由競爭慢慢轉(zhuǎn)向垂直整合模式。

表1：各主要封測廠商與臺(tái)積電在Fan-out及SiP封測技術(shù)現(xiàn)況

Source：拓璞產(chǎn)業(yè)研究所整理，2016.9

在物聯(lián)網(wǎng)、VR/AR、智能手機(jī)、智能穿戴設(shè)備等熱點(diǎn)的強(qiáng)力推動(dòng)下，高階先進(jìn)封裝技術(shù)Fan-out WLP及 SiP在封測產(chǎn)品中的滲透率會(huì)逐漸升高，介于晶圓廠、封測廠及后端模組組裝廠之間的競爭將會(huì)愈演愈烈，原有產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)是否會(huì)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(shù)開發(fā)的效率，另一方面還要看封測廠商在大肆布局SiP的道路上對后端系統(tǒng)組裝廠垂直整合的態(tài)度，可以說先進(jìn)封裝技術(shù)WLCSP與SiP的蝴蝶效應(yīng)已開始蔓延。