SiP與Chiplet成先進(jìn)封裝技術(shù)發(fā)展熱點(diǎn)

隨著摩爾定律面臨諸多瓶頸、先進(jìn)工藝逼近物理極限，業(yè)界普遍認(rèn)為，先進(jìn)封裝會成為下一階段半導(dǎo)體技術(shù)的重要發(fā)展方向。長電科技作為全球領(lǐng)先的封測廠商之一，在先進(jìn)封裝領(lǐng)域也進(jìn)行了大量的研發(fā)與布局。針對先進(jìn)封裝的市場需求、技術(shù)發(fā)展趨勢，記者采訪了長電科技技術(shù)市場副總裁包旭升。

先進(jìn)封裝市場逐年增長

近年來，封裝技術(shù)在半導(dǎo)體領(lǐng)域發(fā)揮的作用越來越大，越來越多前道工藝需要完成的步驟被引入后道工藝當(dāng)中，兩者的界限變得越來越模糊。隨之而來的是，越來越多超越傳統(tǒng)封裝理念的先進(jìn)封裝技術(shù)被提出，系統(tǒng)級封裝（SiP）、晶圓級封裝（WSP）、2.5D/3D封裝等的應(yīng)用越來越廣泛。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，從2017年到2023年，整個半導(dǎo)體封裝市場的營收將以5.2%的復(fù)合年增長率增長，而先進(jìn)封裝市場將以7%的復(fù)合年增長率增長，市場規(guī)模到2023年將增長至390億美元。另一方面，傳統(tǒng)封裝市場的復(fù)合年增長率則低于3.3%。

針對市場需求的發(fā)展變化趨勢，包旭升指出，需求不會無緣無故出現(xiàn)，當(dāng)前市場最大的驅(qū)動因素來自于對數(shù)字芯片的 SiP封裝需求。因為摩爾定律目前已經(jīng)走到5nm節(jié)點(diǎn)，正在開發(fā) 3nm，還有人在討論1nm。但是，隨之而來的是芯片制造成本的大幅增加，并不是每個公司都能承擔(dān)得起幾億元的芯片流片費(fèi)用，一個保險的方式就是，把經(jīng)過驗證的芯片做成標(biāo)準(zhǔn)化的小芯片，再用 SiP封裝技術(shù)整合到一起，這樣就產(chǎn)生了對Chiplet SiP的需求。此外，模擬芯片對先進(jìn)封裝的需求也很高。5G 時代，頻譜、信號復(fù)雜度大為提高，對射頻器件、濾波器等的技術(shù)要求越來越高。如何才能實現(xiàn)一個手機(jī)走遍天下？這就需要不斷地集成各種頻段資源，集成元件數(shù)量翻倍的增加。與此同時，功耗增加但手機(jī)的尺寸不能增大。如何在有限的空間內(nèi)集成更多的元件？SiP就是當(dāng)前最有效的技術(shù)。

SiP與Chiplet成技術(shù)發(fā)展熱點(diǎn)

正是因為市場對SiP封裝的廣泛需求，SiP成為當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的先進(jìn)封裝技術(shù)之一。據(jù)介紹，SiP是先進(jìn)封裝中帶有系統(tǒng)功能的多芯片與器件的一種封裝形式總稱，它可以將一顆或多顆芯片及被動元件整合在一個封裝模塊當(dāng)中，從而實現(xiàn)具有完整功能的電路集成。這種封裝方式可以降低成本，縮短上市時間，同時克服了芯片系統(tǒng)集成過程中面臨的工藝兼容、信號混合、噪聲干擾、電磁干擾等難題。

另外，隨著先進(jìn)封裝技術(shù)的發(fā)展，一種小芯片（Chiplet）的發(fā)展理念又被提出，成為當(dāng)前封裝領(lǐng)域最熱門的話題之一。包旭升認(rèn)為，Chiplet其實也可以算是一種SiP技術(shù)，是系統(tǒng)級芯片（SoC）中 IP模塊的芯片化。其主要目的是為了提高良率和降低成本，同時提高設(shè)計的靈活度，降低設(shè)計周期。一般來說，一顆SoC芯片中會包含許多不同的IP模塊，隨著芯片制造工藝已經(jīng)演進(jìn)到7/5 nm，但并不是所有IP模塊都需要做到7/5 nm，把一些IP模塊單獨(dú)拿出來，做成一個標(biāo)準(zhǔn)化功能的小芯片，這個就可以稱為Chiplet。它相當(dāng)于一個標(biāo)準(zhǔn)化的元件，當(dāng)這個單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)化元件制造完成之后，可以再和其他的功能模塊，如存儲芯片、應(yīng)用處理器等封裝在一起，就可以做成一個SiP模塊，執(zhí)行復(fù)雜的功能。 Chiplet SiP多見于 2.5D 高端 FcBGA 封裝以做高速運(yùn)算等應(yīng)用。這種封裝目前發(fā)展迅速，主要晶圓廠都在花巨資建設(shè)開發(fā)這種封裝產(chǎn)能。Chiplet SiP的另一個方向是用于模擬類芯片的封裝，例如 RF、MEMS 等。在這個領(lǐng)域，OSAT 廠商布局了很多。

SiP和Chiplet也是長電科技重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)?！澳壳拔覀冎攸c(diǎn)發(fā)展幾種類型的先進(jìn)封裝技術(shù)。首先就是系統(tǒng)級封裝（SiP），隨著5G的部署加快，這類封裝技術(shù)的應(yīng)用范圍將越來越廣泛。其次是應(yīng)用于Chiplet SiP的 2.5D/3D封裝，以及晶圓級封裝，并且利用晶圓級技術(shù)在射頻特性上的優(yōu)勢推進(jìn)扇出型（Fan-Out）封裝。此外，我們也在開發(fā)部分應(yīng)用于汽車電子和大數(shù)據(jù)存儲等發(fā)展較快的熱門封裝類型?！卑裆赋?。

不應(yīng)機(jī)械劃分“先進(jìn)”與“低端”

傳統(tǒng)上，封裝的目的是將切割好的芯片進(jìn)行固定、引線和塑封保護(hù)。但隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，越來越多前道工藝需要完成的步驟被引入后道工藝當(dāng)中，兩者的界限變得越來越模糊。隨之而來的是，越來越多超越傳統(tǒng)封裝理念的先進(jìn)封裝技術(shù)被提出。

但對長電科技而言，先進(jìn)封裝和傳統(tǒng)封裝的概念不應(yīng)被機(jī)械地理解。這兩者并不是絕對劃分的。做一個形象的比喻，不同的封裝技術(shù)就像是工具箱中不同類型的工具。在不同的應(yīng)用中使用不同的工具。這樣理解其實封裝技術(shù)并沒有什么“先進(jìn)”或“低端”的區(qū)別，只有適用或者不適用之分。比如汽車電子產(chǎn)品用到的封裝技術(shù)多為已有且量產(chǎn)的封裝技術(shù)。因為汽車電子對可靠性的要求很高，所以用到的封裝技術(shù)都必須是量產(chǎn)的且在消費(fèi)類、計算類等產(chǎn)品中經(jīng)過充分驗證的技術(shù)，才會用到汽車電子產(chǎn)品中。

“當(dāng)然，我們看到一個新的趨勢，即原來汽車電子中用到更多的封裝技術(shù)是比較傳統(tǒng)的，現(xiàn)在正在逐步擴(kuò)展到很多高I/O、高密度的封裝技術(shù)，例如 WB BGA， FCBGA-SiP等。因此以前汽車電子中使用的多為電控元件，這些產(chǎn)品大多采用的是TO、SOP、SOT、QFN 等相對傳統(tǒng)的封裝技術(shù)。如今，隨著5G的普及，汽車電子智能化功能得到擴(kuò)展，比如駕駛艙內(nèi)一些車載信息娛樂系統(tǒng)的內(nèi)容得到大大擴(kuò)展，大屏的使用率不斷提高。這就是意味著控制芯片的 I/O進(jìn)一步增多，對處理器的響應(yīng)速度要求進(jìn)一步提高。在這種需求下，WB BGA 和 fcCSP 等類型的封裝就被應(yīng)用到汽車電子產(chǎn)品中。ADAS 系統(tǒng)普及，基于 FCBGA 技術(shù)的SiP需求也在不斷增長。也就是說，先進(jìn)封裝和傳統(tǒng)封裝是相對而言的，并不應(yīng)當(dāng)只重視先進(jìn)封裝的開發(fā)，而忽略傳統(tǒng)封裝技術(shù)的發(fā)展。不論是 2.5D/3D 封裝，或者是 FEM SiP，還是用到第三代半導(dǎo)體的 TO、SOT封裝技術(shù)都在進(jìn)一步發(fā)展當(dāng)中，都應(yīng)受到關(guān)注。只要市場應(yīng)用在高速發(fā)展，所需的封裝技術(shù)就會受到關(guān)注并快速發(fā)展?！卑裆龔?qiáng)調(diào)。
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