超越摩爾定律 扇出型封裝接棒

       隨著終端消費產品體積更輕薄短小,但多功與高效的市場需求日益增加,扇出封裝技術便可滿足此需求。除可支援的I/O數量大增外,在厚度上也可減少;此外台積電以整合扇出型封裝拿下iPhone處理器的訂單,不僅備受全球矚目,更刺激了其他業者加速扇出封裝技術的開發。面板級扇出型封裝(FOPLP , Fan-out Panel Level Packaging)因載具面積大,對降低製程成本有顯著的助益,將是未來扇出型封裝技術的發展趨勢。研究機構 Yole Développement 分析,整體扇出型封裝市場規模預計將從 2014 年的 2.44 億美元增長至 2022 年的 30 億美元。為推進 FOPLP 技術並促進業界廠商交流,國際半導體產業協會 (SEMI) 於 5 月 17 日於國立交通大學舉辦 「扇出型面板級封裝研討會」 ,邀請來自聯發科、亞智、欣興電子、力成、SEMSYSCO、Hitachi Chemical 等技術專家,從設計、設備、材料、封測等不同角度切入,探 FOPLP 市場應用、技術趨勢,以及此創新封裝技術對半導體產業的影響與展望。

 

        由於微電子工業的快速發展已朝向體積小、高性能元件領域,晶片封裝也必須設法縮小尺寸,然而晶片面積縮小後,能夠放置 I/O 的面積也會跟著縮小,但運算效能增長與多功整合卻會增加 I/O 的數量。封裝技術雖如雨後春筍蓬勃發展,但重點在於多元異質模組整合,聯發科技許文松副處長指出,扇出型封裝解決了過往技術難以提升 I/O 密度的瓶頸,扇出型封裝具備超薄、高 I/O 腳數等優勢,是消費性電子產品、物聯網裝置中非常理想的封裝技術選擇,如智慧型手機中使用的繪圖晶片、記憶體、影像感測器等,透過出扇出型封裝,能在緊密空間中達到更經濟、有效率的高互連密度。隨著終端產品追求輕薄短小與多功能整合的趨勢日益增長,將為扇出封裝技術帶來龐大商機。

 

       面對下個世代 AI 人工智慧、5G通訊、車用電子、AR/VR 等訊終端應用產品、以及物聯網的發展,使得先進封裝技術應用大幅增加,因應產業趨勢,先進封裝製程所面臨新的挑戰,技術百家爭鳴,覆晶暨載板產業鏈將首當其衝。欣興電子新事業部陳裕華副總指出,若依製程載具的不同,可將扇出型封裝分成三類,矽晶圓 (Silicon Wafer)、載板 (Substrate) 及玻璃 (Glass) 。因應終端需求,電子零組件也不斷的朝這方面革新,因應市場需求,以及降低 Fan-Out 技術對載板的衝擊。高階先進封裝技術與類載板的應用大幅增加,類載板也因高階智慧型手機與車用電子的廣泛採用而需求大增。

 

       Manz 亞智科技鄭海鵬技術經理進一步剖析,在面板級扇出型封裝生產製程中,載板翹曲幾乎是所有相關設備都會面臨的問題,也關係到產能及製程良率。利用輸送類型(Conveyor type)的濕製程設備,載板翹區壓制設計,得以保證載板在傳輸過程維持平整,減少破片率。通過特殊噴嘴配置及噴盤擺動機制達到化學品精準流量及溫度控制,可搭配在線實時濃度監控系統,進行新化學液添加,維持製程的穩定及化學品的使用壽命延長,同時降低化學品耗用量,不僅確保製程對均一性的高標準需求,更達到降低成本的綜效。

 

       力成科技方立志副總經理指出,隨著摩爾定律 (Moore’s Law) 速度趨緩,半導體製程繼續朝7奈米以下節點微縮,將負擔龐大的成本與難以預測的高風險,如何「超越摩爾定律」(more than Moore) 成為半導體產業界面臨的艱困挑戰,先進封裝是延續摩爾定律生命的關鍵,通過SIP等先進封裝技術變 2D 封裝為 3D 封裝,包括針對扇出型封裝 (FO) 和 3D IC 製程的暫時性貼合/剝離 (bonding/debonding) 材料和製程的組合,將多個晶片組合封裝形成一個系統的方式成為延續摩爾定律的關鍵。

SEMSYSCO(勝思科技)Dr. Raoul Schroeder 分析,先進封裝近年風起雲湧,成為現今半導體發展的重要趨勢,也帶動電鍍設備的需求與話題,次世代封裝製程的線寬比從 50um 急速微縮至 10um 以下,對平坦度的要求也從 20-30% 大舉提升,對設備商而言,兩者要兼具是極大的挑戰,也是檢視其實力的極佳觀察點;另外,載板尺寸大幅放大為另外重要發展趨勢,催生 Panel 級封裝興起,預期 PLP (面板級封裝)將在 2020 年大爆發,目前各路人馬已積極搶進,面板大廠的 3.5 及 4.5 代舊設備也找到活化再利用的契機。

        Hitachi Chemical(日立化成)Mr. Daisuke Ikeda 提到,半導體光電封裝材料技術不斷地提升來達到多功能化、高密度性及低成本等要求,傳統的半導體封裝技術,已無法滿足目前晶片封裝產品的高密度、多功能異質整合、高傳輸效率與低成本等要求。製程變化將更會增加支撐材料與設備的複雜度與要求。如 FO 應用所需的暫時接合材料,必須能強固地黏合重構晶圓,以維持平坦度,並消除接合處的弓形和翹曲、也必須擁有熱機械特性、可承受下游高溫製程等。材料供應商需調整其研發方向,才可持續地扮演關鍵性的地位。

 

 

        SEMI 因應科技發展,以及服務產業的使命感,積極推廣先進封裝相關主題活動,透過 SEMI 於產業內的長期觀察,分享未來製程將面臨的挑戰與機會,協助產業交流,促成合作。看好此市場趨勢,今年 SEMICON Taiwan 國際半導體展也將首次推出「扇出型封裝專區」,匯集國內外扇出型封裝相關技術如:設備、材料等,以及載板領域廠商,展示多元先進封裝技術。未來 SEMI 將持續透過論壇、專業展會主題專區及產業聯誼等多元活動,打造跨產業領域的交流平台,協助會員發掘潛在機會及商機,持續向下世代製程邁進。

關於SEMI

SEMI (國際半導體產業協會) 連結全球 2,000 多家會員企業以及超過 130 萬名專業人士,推動電子製造科學與商業發展。 SEMI 會員致力創新材料、設計、設備、軟體、裝置及服務,促成更聰明、快速、功能強大且價格實惠的電子產品。 Electronic System Design Alliance (ESD Alliance) 電子系統設計聯盟、 FlexTech 軟性混合電子產業聯盟、 Fab Owners Alliance (FOA) 半導體晶圓製造商聯盟及 MEMS & Sensors Industry Group (MSIG) 微機電及感測器產業聯盟都是 SEMI 的策略性合作夥伴,也是 SEMI 內部專事特定技術的社群。自 1970 年成立至今,SEMI 持續建立連結以協助會員成長茁壯、創造新市場、共同克服業界常見的挑戰。SEMI 於班加羅爾、北京、柏林、布魯塞爾、格勒諾布爾、新竹、首爾、上海、矽谷(加州米爾皮塔斯)、新加坡、東京及美國華府均設有辦公據點。更多資訊請參訪www.semi.org,或加入SEMI Facebook粉絲團追蹤 SEMI 最新消息!