晶圓代工廠涉足封裝，會(huì)給OSAT帶來(lái)威脅嗎？ - 全文

　　從現(xiàn)狀看來(lái)，隨著封裝業(yè)者開(kāi)始逐步轉(zhuǎn)入2.5D/3D技術(shù)，高密度Fan-out和其他封裝工藝，可見(jiàn)的先進(jìn)IC封裝市場(chǎng)似乎開(kāi)始進(jìn)入了一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)的競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)場(chǎng)。

　　而回顧整個(gè)封裝技術(shù)的變革，在TSMC在幾年前開(kāi)始涉足先進(jìn)封裝技術(shù)之后，曾經(jīng)一度由OSAT主導(dǎo)并掌控的客戶芯片封裝需求的市場(chǎng)逐漸發(fā)生了變化，今年蘋(píng)果的A10封裝導(dǎo)入了臺(tái)積電的的Fan-out技術(shù)，對(duì)OSAT來(lái)說(shuō)就是一個(gè)信號(hào)。

　　而在這之后，也傳出了三星和Intel將謀劃進(jìn)攻先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)，如果真是這樣的話，那么第一陣型的三個(gè)Fab將會(huì)在不久的將來(lái)直接和OSAT競(jìng)爭(zhēng)，雖然并不是所有的Fab都有這樣的能力，但Fab第一梯隊(duì)的進(jìn)入，會(huì)對(duì)OSAT造成沖擊。

　　同時(shí)根據(jù)分析機(jī)構(gòu)披露，在A10的Fan-out封裝上嘗到甜頭的臺(tái)積電在先進(jìn)封裝上加大了研發(fā)和投資的力度。他們用在先進(jìn)封裝研發(fā)上的資金已高達(dá)10億美元。而Intel也表示，他們?cè)谙冗M(jìn)封裝上的研發(fā)成本比兩個(gè)最大的OSAT加起來(lái)的研發(fā)成本還要高。一場(chǎng)Fab和OSAT的奇怪戰(zhàn)爭(zhēng)，即將打響。

　　作為回應(yīng)，OSAT掀起了并購(gòu)熱潮，準(zhǔn)備通過(guò)整合資源的方式來(lái)應(yīng)對(duì)這種挑戰(zhàn)。日月光和矽品的合并就是明顯的一個(gè)例子。

　　但據(jù)觀察，這股趨勢(shì)也會(huì)給他們的芯片設(shè)計(jì)客戶帶來(lái)新的困擾：

　　首先就是芯片制造商和OEM們正在評(píng)估這些封裝技術(shù)，為其未來(lái)的產(chǎn)品選擇合適的方案，但這看起來(lái)是一個(gè)很復(fù)雜和困難的工作；

　　其次，為了尋找一個(gè)先進(jìn)封裝的供應(yīng)商，現(xiàn)在他們又面臨了三種選擇：Fab的整體解決方案、OSAT單獨(dú)解決、Fab和OSAT聯(lián)手解決封裝。

　　對(duì)于這些芯片廠商和OEM來(lái)說(shuō)，如何選擇解決辦法，就成為了一個(gè)大問(wèn)題。

　　但就我們看來(lái)，因?yàn)槊恐芙鉀Q方法都有相應(yīng)的有點(diǎn)和決定，所以最終選擇哪種封裝解決方案，是由需求決定的。

　　例如，如果選擇Fab一站式解決制造和封裝的這種方案，由于整個(gè)流程由Fab操控，因此中間很多的花費(fèi)就由Fab主導(dǎo)，芯片制造商們議價(jià)的能力就不高，喪失了以前了OSAT談判的靈活性。當(dāng)然這些選擇跟多取決于客戶需求。

　　雖然目前有很多廠商投入到Fan-out等技術(shù)的研發(fā)，也有很多的潛在OSAT兼并事件將發(fā)生，但是從目前看來(lái)，我們也不能那種封裝技術(shù)會(huì)在未來(lái)中勝出，OSAT產(chǎn)業(yè)面臨大問(wèn)題了。

　　先進(jìn)封裝前景看好

　　Fab和OSAT都在追逐先進(jìn)封裝技術(shù)，歸根到底就一個(gè)字——錢(qián)。因?yàn)楦鶕?jù)很多分析機(jī)構(gòu)的報(bào)告，先進(jìn)封裝在未來(lái)會(huì)是一個(gè)大市場(chǎng)。因此Fab想在蕭條的IC工業(yè)中尋找新的成長(zhǎng)空間，就瞄向了先進(jìn)封裝；而這本身就是OSAT掙錢(qián)的來(lái)源，努力鞏固已有市場(chǎng)也是刻不容緩。

　　根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，到2020年，先進(jìn)封裝的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)會(huì)高達(dá)300億美元，較之2014年的202億美元有顯著的增長(zhǎng)。倒裝芯片會(huì)長(zhǎng)期在這個(gè)市場(chǎng)中扮演一個(gè)重要角色。但在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，F(xiàn)an-out的成長(zhǎng)速度會(huì)非?？?。

　　根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，到2020年，F(xiàn)an-out的市場(chǎng)規(guī)模會(huì)從2015年的2.44億美元暴增到24億美元。

　　與此同時(shí)，使用TSV的2.5D封裝技術(shù)在未來(lái)幾年的年成長(zhǎng)率也會(huì)高達(dá)22%。

　　而據(jù)觀察，推動(dòng)先進(jìn)封裝往快速增長(zhǎng)的原因有以下幾點(diǎn)，最明顯的就是芯片制造商想縮小封裝尺寸，并提高芯片性能。在芯片的制造過(guò)程中，有很多因素需要考慮，但由于封裝對(duì)于整體成本和性能有重要的影響，所以一般芯片制造商在早期就會(huì)在選擇的時(shí)候非常慎重，這就是是先進(jìn)封裝發(fā)展的動(dòng)力之一。

　　舉個(gè)例如，在過(guò)去，智能手機(jī)芯片用的最多的封裝技術(shù)是POP封裝，雖然這個(gè)技術(shù)還是被手機(jī)芯片采用，但很顯然的是，它不再是主流。因?yàn)楹穸?.5左右的POP芯片在帶寬和能耗上面的一些限制逐漸凸顯。而為了取替POP，晶圓廠和OSAT投入到了一系列先進(jìn)和具有競(jìng)爭(zhēng)性的技術(shù)的研發(fā)。

　　當(dāng)中一個(gè)出色競(jìng)爭(zhēng)者就是應(yīng)用在蘋(píng)果A10上的扇出型晶圓級(jí)封裝技術(shù)（FOWLP），晶圓級(jí)封裝是指在芯片還是Wafer階段就引入封裝流程，這樣就可以縮小封裝尺寸。

　　從現(xiàn)在看來(lái)，晶圓級(jí)封裝包含兩項(xiàng)技術(shù)，那就是CSP和Fan-out。CSP是一個(gè)Fan-in技術(shù)，在這個(gè)封裝中，I/O是位于錫球的上部。但在200個(gè)I/O和0.6mm的規(guī)格上，F(xiàn)an-in似乎就滿足不了需求了。

　　而在Fan0-out，獨(dú)立的die嵌入到環(huán)氧材料中，而內(nèi)部連接則在RDL到焊接凸點(diǎn)之間扇形展開(kāi)，這樣則可以實(shí)現(xiàn)更多的I/O。

　　從低pin的應(yīng)用到高pin的FPGA，F(xiàn)an-out對(duì)于芯片設(shè)計(jì)商的吸引力都是巨大的。

　　另外，多芯片解決方案也會(huì)逐漸受關(guān)注，這種根據(jù)需要，將其SoC上不同F(xiàn)ab技術(shù)的數(shù)字和模擬部分分割開(kāi)的方法能獲得更好的解決方案。

　　而對(duì)客戶來(lái)說(shuō)，F(xiàn)an-out能給他們提供更多的選擇。

　　例如在降低SoC設(shè)計(jì)的尺寸上，相較于使用傳統(tǒng)的方式，F(xiàn)an-out能更好的實(shí)現(xiàn)高集成度的系統(tǒng)級(jí)封裝，隨著NRE成本的增加，這是一個(gè)很好的選擇。更重要的是，F(xiàn)an-out能夠滿足即將爆發(fā)的IoT多樣化應(yīng)用的需求。

　　但我們也不能否認(rèn)，客戶也面臨著選擇的煩惱。就拿高密度的Fan-out來(lái)說(shuō)，就有三種不同的方案：chip-first/face-down; chip-first/face-up和chip-last（RDL first）。

　　Chip-first是在生成RDL之前，先將die附著在一個(gè)臨時(shí)或者永久的材料架構(gòu)上的工藝進(jìn)程、而Chip-last則是先生成RDL，再導(dǎo)入die的過(guò)程。

　　第一波Fan-out潮流叫eWLB（embedded wafer-level ball-grid array），那時(shí)候采用的是chip-first/face-down方案。

　　現(xiàn)在，ASE、JCET/STATS，、Namium和其他廠商正在追逐第二波Fan-out封裝技術(shù)，他們追逐的也是一種接近于eWLB的chip-first/face down技術(shù)。這對(duì)于小die尺寸、低I/O和不多的RDL來(lái)說(shuō)，是一個(gè)完美的選擇。

　　與此同時(shí)，TSMC和Deca則選擇Chip-first/face up的方案，這樣能夠支持更多的I/O，更多的RDL層，更小的線寬。

　　而Amkor則在追逐chip-down方案。這種方案對(duì)于那些將memory和其它die結(jié)合在一起的AP來(lái)說(shuō)，是一個(gè)很好的選擇。

　　現(xiàn)在蘋(píng)果是第一個(gè)使用高密度Fan-out的廠商，更多OEM廠商還處于觀望狀態(tài)，因?yàn)楫吘剐录夹g(shù)的導(dǎo)入成本比較貴。傳統(tǒng)的eWLB fan out的成本對(duì)OEM來(lái)說(shuō)還是不錯(cuò)的，但根據(jù)訪談得知，如果性能表現(xiàn)能夠獲得廠商的認(rèn)可，他們也會(huì)考慮導(dǎo)入新一代Fan-out。

　　但OEM也是有顧慮的，他們想要一個(gè)Fan-out的備用供應(yīng)商，但由于Fan-out沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這就導(dǎo)致他們只能和供應(yīng)商打造專(zhuān)用方案。有時(shí)候這樣的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)很大。

　　除了Fan-out以外，市場(chǎng)還在追逐另一種類(lèi)的高端封裝市場(chǎng)，例如使用硅中介層和TSV的2.5D堆棧die。到目前位置，這種方案，只吸引了FPGA廠商、圖形芯片廠商和memory廠商的目光。

　　除此之外，Intel正在推行一種叫做EMIB（Embedded Multi-die Interconnect Bridge）的技術(shù)，這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于在封裝中，die邊緣只需要很一小片的silicon去連接到一起。對(duì)比于需要更多silicon的2.5D技術(shù)，EMIB的成本優(yōu)勢(shì)是明顯的。

　　選擇FAB的封裝解決方案？

　　對(duì)于OEM來(lái)說(shuō)，選擇合適的技術(shù)只是其中的一個(gè)挑戰(zhàn)。供應(yīng)商的選擇是另外一個(gè)難題，尤其是在Fab和OSAT中選擇的時(shí)候，更是難上加難。

　　隨著技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)上開(kāi)始出現(xiàn)了兩種類(lèi)型的Fab，一種是不會(huì)和OSAT有很強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的，與不會(huì)和封裝廠合作，但他們會(huì)提供一些簡(jiǎn)單的封裝產(chǎn)品，例如硅中介層開(kāi)發(fā)、TSV構(gòu)造等。

　　另一種就是直接和封裝廠競(jìng)爭(zhēng)的，他們會(huì)提供完整的封裝解決方案，他們也會(huì)OSAT有合作，這主要取決于產(chǎn)品的類(lèi)型。

　　提供全方位服務(wù)的FAB相比于OSAT，能夠給OEM更多的支持，同樣也會(huì)帶來(lái)比OSAT更復(fù)雜的運(yùn)營(yíng)成本。

　　在過(guò)去，單純的Fab的毛利可以高達(dá)50%。而OSAT的毛利只有25%左右。如果FAB涉及封裝的話，他們就會(huì)面臨毛利下降的危險(xiǎn)。但換個(gè)角度看，F(xiàn)AB可以在封裝過(guò)程中抵消這種風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)橥ㄟ^(guò)提供前端的制造服務(wù)，他們更容易的從后端獲得更多的收益。

　　但每家的策略不一樣，例如Intel和TSMC主推交鑰匙式的封裝服務(wù)。

　　三星雖然和TSMC和Intel都提供封裝服務(wù)，但他不會(huì)涉及市場(chǎng)容量大的封裝，他更愿意將其交給OSAT廠商。按照他們的說(shuō)法，他們未來(lái)會(huì)持續(xù)保持和ASE、Amkor等廠商的緊密合作關(guān)系。

　　例如美光，他們的3D RAM產(chǎn)品叫做HMC，在生產(chǎn)過(guò)程中，格羅方德會(huì)提供TSV構(gòu)造制程和其他一些封裝工作。格羅方德也會(huì)研究一些硅中介層的技術(shù)，但他們不會(huì)將這些芯片封裝技術(shù)開(kāi)放給客戶。因?yàn)樗麄兊挠^點(diǎn)是不會(huì)和OSAT競(jìng)爭(zhēng)。

　　UMC同樣也提供前端的TSV制造服務(wù)，但他們依然游離在封裝之外，選擇和OSAT合作。按照聯(lián)電的說(shuō)法，無(wú)論大或小的OEM，在制造芯片的時(shí)候，都需要靈活性，而UMC的總是就是給他們提供選擇的靈活性。

　　依然選擇OSAT？

　　和FAB一樣，在先進(jìn)制程方面，OSAT同樣有其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，因?yàn)镺SAT也不能覆蓋所有的封裝技術(shù)。

　　但和FAB有一點(diǎn)不同的是，OSAT有了更大的靈活性，能夠滿足大型產(chǎn)品多樣化的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)、制造需求。他們能夠從不同的FAB拿到die進(jìn)行封裝，這是SIP封裝的關(guān)鍵，也是OSAT的優(yōu)勢(shì)。

　　但是，客戶也要對(duì)OSAT保持密切的關(guān)注。因?yàn)殡S著時(shí)間的推移，成本的增加，越來(lái)越少的OSAT能跟進(jìn)先進(jìn)封裝技術(shù)的研發(fā)。也是因?yàn)檫@個(gè)原因，OSAT的并購(gòu)潮會(huì)出現(xiàn)，而這種情況的出現(xiàn)，對(duì)于OEM來(lái)說(shuō)是有利的。因?yàn)椴①?gòu)帶來(lái)更多的資金，帶來(lái)更強(qiáng)的研發(fā)能力，能夠滿足他們的需求。

　　例如ASE和SPIL的合并，會(huì)帶來(lái)更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，更多的新產(chǎn)品。

　　在更早的時(shí)候，ASE投資了Deca，因?yàn)樗雽eca的fan-out技術(shù)帶回***。除了Deca的Fan-out，ASE更是投入到好多種Fan-out封裝技術(shù)的研發(fā)。光SPIL就投入了至少三種Fan-out的研發(fā)。

　　還有其他封裝競(jìng)爭(zhēng)者在Fan-out投入。

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　　考慮到市場(chǎng)的固定，問(wèn)題就來(lái)到了，是否有足夠的空間給這種OSAT廠商。