安靠收購NANIUM 為何說晶圓級(jí)封裝潛力巨大？

春節(jié)剛過，全球半導(dǎo)體并購即再添新案例。全球第二大集成電路封裝測(cè)試供應(yīng)商安靠（Amkor）3日宣布與NANIUM S.A.達(dá)成收購協(xié)議。安靠預(yù)計(jì)該項(xiàng)交易將于2017年一季度完成。

資料顯示，NANIUM S.A.位于葡萄牙波爾圖，是歐洲最大的半導(dǎo)體封裝與測(cè)試外包服務(wù)商，其晶圓級(jí)芯片封裝解決方案（WLCSP）世界領(lǐng)先，高良率、可靠的晶圓級(jí)扇出封裝技術(shù)已用于大規(guī)模生產(chǎn)。目前，NANIUM已利用最先進(jìn)的300mm晶圓級(jí)封裝產(chǎn)線出貨近10億顆扇出封裝產(chǎn)品。

對(duì)于本次收購，安靠董事長兼首席執(zhí)行官Steve Kelly表示，“此次戰(zhàn)略性的收購將鞏固安靠作為晶圓級(jí)封裝和晶圓級(jí)扇出封裝領(lǐng)域領(lǐng)先供應(yīng)商之一的地位?；贜ANIUM成熟的技術(shù)，安靠能擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，擴(kuò)展這項(xiàng)技術(shù)的客戶群?！?/p>

業(yè)內(nèi)人士表示，此次收購將有助于增強(qiáng)安靠在晶圓級(jí)扇出型封裝市場(chǎng)的地位。扇出型封裝不僅具有超薄、高I/O腳數(shù)等特性，還因省略黏晶、打線等而大幅減少材料及人工成本，產(chǎn)品具有體積小、成本低、散熱佳、電性優(yōu)良、可靠性高等優(yōu)勢(shì)。其中，單芯片扇出封裝主要用于基頻處理器、電源管理、射頻收發(fā)器等芯片；高密度扇出封裝則主要用于處理器、記憶體等芯片。研究機(jī)構(gòu)Yole認(rèn)為，在蘋果和臺(tái)積電的引領(lǐng)下，扇出型封裝市場(chǎng)潛力巨大。

為什么重視晶圓級(jí)封裝？

不得不說，自從蘋果在A10處理器上采用了臺(tái)積電的FOWLP技術(shù)之后，大家都晶圓級(jí)封裝的關(guān)注度達(dá)到了空前的高度。那么究竟什么是晶圓級(jí)封裝呢？理論上，晶圓級(jí)封裝由于不需要中介層（Interposer）、填充物（Underfill）與導(dǎo)線架，并且省略黏晶、打線等制程，因此能夠大幅減少材料以及人工成本；除此之外，WLP大多采用重新分布（Redistribution）與凸塊（Bumping）技術(shù)作為I/O繞線手段，因此WLP具有較小的封裝尺寸與較佳電性表現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)，目前多見于強(qiáng)調(diào)輕薄短小特性的可攜式電子產(chǎn)品IC封裝應(yīng)用。

而根據(jù)安靠的介紹，晶圓級(jí)芯片尺寸封裝（WLCSP）是一種先進(jìn)的封裝技術(shù)，完成凸塊后，不需要使用封裝基板便可直接焊接在印刷電路板上。它是受限于芯片尺寸的單一封裝。更詳細(xì)描述的話，它是函蓋了再分布層（RDL），晶圓凸塊（Bump），晶圓級(jí)測(cè)試（Test），塑封體切割（Sawing）和以載帶形式的包裝（Tape and Reel），支持一條龍外包服務(wù)的解決方案。

從現(xiàn)行量產(chǎn)數(shù)量來看，WLCSP是五大先進(jìn)封裝技術(shù)的主力之一，由于WLCSP封裝時(shí)不需封裝基板，在性能/成本上有非常高性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)。在封裝選型時(shí)，如果尺寸大小，工藝要求，布線可行性，和I/O數(shù)量都能滿足需求時(shí)，最終客戶有很大機(jī)會(huì)會(huì)選擇WLCSP，因?yàn)樗赡苁浅杀咀畹偷姆庋b形式。

晶圓級(jí)封裝也能適用于廣泛的市場(chǎng)，如模擬/混合信號(hào)、無線連接、汽車電子， 也涵蓋集成無源器件（IPD）、編解碼器（Codec）、功率放大器（Power Amplifier）、驅(qū)動(dòng)IC（Driver），射頻收發(fā)器（RF Transceivers），無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)芯片（Wireless LAN）、導(dǎo)航系統(tǒng)（GPS），和汽車?yán)走_(dá)（Automotive Radar）。WLCSP能提供最低的成本，最小的尺寸，是性價(jià)比最高，最可靠的半導(dǎo)體封裝類型之一。從市場(chǎng)的角度看，非常適合但不限于手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、硬盤、數(shù)碼攝像機(jī)、導(dǎo)航設(shè)備、游戲控制器及其他便攜式/遠(yuǎn)程產(chǎn)品和汽車的應(yīng)用。

從歷史上看，晶圓級(jí)尺寸封裝（WLCSP）已經(jīng)引領(lǐng)在手持式電腦，平板和計(jì)算機(jī)市場(chǎng)，以及最近的汽車和可穿戴市場(chǎng)。今天，在高端智能手機(jī)中30%的封裝是WLCSP。

根據(jù)Yole 數(shù)據(jù)，WLCSP市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從2014年的$3B美元增長到2020年的 $4.5B美元，圖中顯示年復(fù)合增長率為8%（圖1）。該市場(chǎng)估算已包括晶圓級(jí)，芯片級(jí)和測(cè)試等項(xiàng)目。此外，WLCSP制造，還是以外包封裝測(cè)試服務(wù)供應(yīng)商（OSAT）為主。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)顯示，排名前十的廠商中有八家來自于OSAT；其余一家是IDM（TI）；另一家是晶圓制造廠商（TSMC）。

Fan-in和Fan-out的區(qū)別

從技術(shù)特點(diǎn)上看，晶圓級(jí)封裝主要分為Fan-in和Fan-out兩種。傳統(tǒng)的WLP封裝多采用Fan-in型態(tài)，應(yīng)用于低接腳（Pin）數(shù)的IC。但伴隨IC訊號(hào)輸出接腳數(shù)目增加，對(duì)錫球間距（Ball Pitch）的要求趨于嚴(yán)格，加上印刷電路板（PCB）構(gòu)裝對(duì)于IC封裝后尺寸以及訊號(hào)輸出接腳位置的調(diào)整需求，因此變化衍生出擴(kuò)散型（Fan-out）與Fan-in加Fan-out等各式新型WLP封裝型態(tài)，其制程甚至跳脫傳統(tǒng)WLP封裝概念。

根據(jù)Amkor中國區(qū)總裁周曉陽介紹：采用Fan-in封裝的芯片尺寸和產(chǎn)品尺寸在二維平面上是一樣大的，芯片有足夠的面積把所有的I/O接口都放進(jìn)去。而當(dāng)芯片的尺寸不足以放下所有I/O接口的時(shí)候，就需要Fan-out，當(dāng)然一般的Fan-out 在面積擴(kuò)展的同時(shí)也加了有源和/或無源器件以形成SIP。

首先談一下扇入型。

根據(jù)麥姆斯咨詢的一份報(bào)告顯示。扇入型封裝技術(shù)已經(jīng)成功獲得應(yīng)用，并穩(wěn)定增長了十余年。由于其固有的、無可比擬的最小封裝尺寸和低成本相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，至今仍極具吸引力。憑借這些優(yōu)勢(shì)，它逐漸滲透進(jìn)入受尺寸驅(qū)動(dòng)的手持設(shè)備和平板電腦市場(chǎng)，并在這些設(shè)備領(lǐng)域仍保持旺盛的生命力。據(jù)估計(jì)，目前有超過90%的扇入型封裝技術(shù)應(yīng)用在手機(jī)領(lǐng)域。談及扇入型封裝技術(shù)應(yīng)用，如今高端智能手機(jī)內(nèi)所有的封裝器件中，超過30%采用了扇入型封裝。因此，扇入型封裝技術(shù)在手機(jī)領(lǐng)域還處于商業(yè)黃金期。

盡管扇入型封裝技術(shù)的增長步伐到目前為止還很穩(wěn)定，但是全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的轉(zhuǎn)變，以及未來應(yīng)用不確定性因素的增長，將不可避免的影響扇入型封裝技術(shù)的未來前景。隨著智能手機(jī)出貨量增長從2013年的35%下降至2016年的8%，預(yù)計(jì)到2020年這一數(shù)字將進(jìn)一步下降至6%，智能手機(jī)市場(chǎng)引領(lǐng)的扇入型封裝技術(shù)應(yīng)用正日趨飽和。盡管預(yù)期的高增長并不樂觀，但是智能手機(jī)仍是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力，預(yù)計(jì)2020年智能手機(jī)的出貨量將達(dá)20億部。

目前主要的扇入型封裝器件為WiFi/BT（無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙）集成組件、收發(fā)器、PMIC（電源管理集成電路）和DC/DC轉(zhuǎn)換器（約占總量的50%），以及包括MEMS和圖像傳感器在內(nèi)的各種數(shù)字、模擬、混合信號(hào)器件。扇入型封裝技術(shù)未來可能面臨的最大挑戰(zhàn)，或?qū)⑹窍到y(tǒng)級(jí)封裝的器件功能集成。下圖為系統(tǒng)級(jí)封裝增長對(duì)扇入型封裝出貨量的影響，其整體復(fù)合年增長率從9%下降到了6%。本報(bào)告詳細(xì)分析了系統(tǒng)級(jí)封裝的增長及其對(duì)扇入型封裝的影響。

而扇入型的市場(chǎng)，從2015年的統(tǒng)計(jì)顯示，看出外包半導(dǎo)體封測(cè)占據(jù)了主要的市場(chǎng)份額，其中包括一家IDM廠商（TI，德州儀器）和一家代工廠（TSMC，臺(tái)積電）。STATS ChipPAC（新科金朋）被JCET（長電科技）收購后展現(xiàn)出強(qiáng)勁的跨躍發(fā)展。而在設(shè)計(jì)端，Qualcomm（高通）和Broadcom（博通）推動(dòng)了整個(gè)扇入型封裝50%的市場(chǎng)。

關(guān)于封裝技術(shù)，過去幾年市場(chǎng)大多關(guān)注扇出型晶圓級(jí)封裝技術(shù)的發(fā)展。但是，扇入型封裝走出了一條自己的發(fā)展道路和路徑圖，除了進(jìn)一步擴(kuò)展，它仍能帶來其它類型的創(chuàng)新技術(shù)，如六面模具保護(hù)等。本報(bào)告提供了兩種扇入型封裝技術(shù)發(fā)展路徑圖的詳細(xì)分析：一種為大規(guī)模批量生產(chǎn)（HVM）路徑圖，另一種為生產(chǎn)就緒路徑圖。路徑圖包括I/O計(jì)數(shù)器、L/S、凸點(diǎn)間距、封裝厚度、尺寸等等。此外，本報(bào)告還從利用IC技術(shù)節(jié)點(diǎn)和進(jìn)一步前端擴(kuò)展扇入型IC器件方面分析了扇入型封裝技術(shù)。盡管扇入型封裝技術(shù)的HVM生產(chǎn)路徑的擴(kuò)展速度慢于扇出型封裝技術(shù)，但扇入型封裝技術(shù)有能力達(dá)到大多數(shù)扇出型封裝的擴(kuò)展條件，具備隨時(shí)可提供的生產(chǎn)就緒發(fā)展路徑。

其次談一下扇出型；

扇出型封裝采取拉線出來的方式，成本相對(duì)便宜；fan out WLP可以讓多種不同裸晶，做成像WLP制程一般埋進(jìn)去，等于減一層封裝，假設(shè)放置多顆裸晶，等于省了多層封裝，有助于降低客戶成本。此時(shí)唯一會(huì)影響IC成本的因素則為裸晶大小。

2013年起，全球各主要封測(cè)廠積極擴(kuò)充FOWLP產(chǎn)能，主要是為了滿足中低價(jià)智慧型手機(jī)市場(chǎng)，對(duì)于成本的嚴(yán)苛要求。FOWLP由于不須使用載板材料，因此可節(jié)省近30%封裝成本，且封裝厚度也更加輕薄，有助于提升晶片商產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力

麥姆斯咨詢的報(bào)告顯示，2016年是扇出型封裝市場(chǎng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，蘋果和臺(tái)積電的加入改變了該技術(shù)的應(yīng)用狀況，可能將使市場(chǎng)開始逐漸接受扇出型封裝技術(shù)。扇出型封裝市場(chǎng)將分化發(fā)展成兩種類型：

- 扇出型封裝“核心”市場(chǎng)，包括基帶、電源管理及射頻收發(fā)器等單芯片應(yīng)用。該市場(chǎng)是扇出型晶圓級(jí)封裝解決方案的主要應(yīng)用領(lǐng)域，并將保持穩(wěn)定的增長趨勢(shì)。

- 扇出型封裝“高密度”市場(chǎng)，始于蘋果公司APE，包括處理器、存儲(chǔ)器等輸入輸出數(shù)據(jù)量更大的應(yīng)用。該市場(chǎng)具有較大的不確定性，需要新的集成解決方案和高性能扇出型封裝解決方案。但是，該市場(chǎng)具有很大的市場(chǎng)潛力。

由于扇出型封裝技術(shù)具有潛力巨大的“高密度”市場(chǎng)和增長穩(wěn)定的“核心”市場(chǎng)，該領(lǐng)域的供應(yīng)鏈預(yù)計(jì)將在扇出型封裝能力方面投入巨資。一些廠商已經(jīng)能夠提供扇出型晶圓級(jí)封裝，但還有許多廠商仍處于扇出型封裝平臺(tái)的開發(fā)階段，以期能夠進(jìn)入扇出型封裝市場(chǎng)，擴(kuò)大它們的產(chǎn)品組合。

除了臺(tái)積電之外，STATS ChipPAC（新加坡星科金朋）將利用JCET（江蘇長電科技）的支持進(jìn)一步投入扇出型封裝技術(shù)的開發(fā)（2015年初，江蘇長電科技以7.8億美元收購了新加坡星科金朋）；ASE（日月光集團(tuán)）則和Deca Technologies建立了深入的合作關(guān)系（2016年5月，Deca Technologies獲日月光集團(tuán)6000萬美元投資，日月光集團(tuán)則獲得Deca Technologies的M系列扇出型晶圓級(jí)封裝技術(shù)及工藝授權(quán)）；Amkor（安靠科技）、 SPIL（矽品科技）及Powertech（力成科技）正瞄準(zhǔn)未來的量產(chǎn)而處于扇出型封裝技術(shù)的開發(fā)階段。三星看上去似乎有些落后，它正在抉擇如何參與競(jìng)爭(zhēng)。

而在市場(chǎng)容量方面，扇出型封裝保持56%的復(fù)合年增長率，未來將會(huì)給封測(cè)廠商帶來廣闊的前景。

但這個(gè)新技術(shù)在未來還要面臨很大的挑戰(zhàn)，Amkor中國區(qū)總裁周曉陽表示，F(xiàn)an-out技術(shù)在尺寸比較小、比較薄，速度比較快的應(yīng)用領(lǐng)域，該技術(shù)會(huì)有很大的需求。目前的Fan-out成本相對(duì)較高，需要在技術(shù)上進(jìn)一步優(yōu)化。該技術(shù)除了wafer-based之外，還有不少廠商也在做panel-based。

目前，臺(tái)積電（TSMC）也是Fan-out技術(shù)的主要推動(dòng)者之一，而Amkor和其他主要封測(cè)公司也都有各自不同形式的Fan-out獨(dú)門技術(shù)。相對(duì)來講，目前的Fan-out技術(shù)還不是很成熟，其成品率和可靠性還有待于進(jìn)一步提升。