來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察

在過去十年中，晶圓級(jí)封裝（Wafer level packaging：WLP）引起了人們的極大興趣和關(guān)注，因?yàn)榘雽?dǎo)體行業(yè)繼續(xù)推動(dòng)以移動(dòng)和消費(fèi)領(lǐng)域?yàn)橹鲗?dǎo)的一代又一代的更高性能，但由于摩爾定律在7納米以下變得越來越困難而繼續(xù)放慢速度，因此后端封裝工藝對(duì)于滿足對(duì)低延遲，更高帶寬和具有成本效益的半導(dǎo)體器件的需求變得越來越重要。

本文探討了WLCSP和扇出封裝的當(dāng)前市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，研究了WLCSP和扇出市場(chǎng)所涉及的供應(yīng)鏈和主要參與者，并試圖提供晶圓級(jí)封裝的未來增長(zhǎng)方案，尤其是扇出封裝。它還描述了面板級(jí)別封裝的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力以及關(guān)鍵參與者之間面板級(jí)別制造的當(dāng)前狀態(tài)。本文還將探討諸如chiplets 之類的新趨勢(shì)。與此同時(shí)，包括英特爾和臺(tái)積電（TSMC）在內(nèi)的IDM如何在未來幾年內(nèi)繼續(xù)使用扇出工藝作為異構(gòu)解決方案的推動(dòng)者，不斷突破新的界限。

FO和WLCSP封裝

FO（扇出）封裝始于幾年前，其應(yīng)用受到限制，但作為成熟，可靠的封裝技術(shù)，它已經(jīng)在高端封裝領(lǐng)域中發(fā)揮了關(guān)鍵作用和應(yīng)有的地位。實(shí)際上，隨著蘋果公司采用InFO-PoP方法推出A10，臺(tái)積電（TSMC）的InFO外形在2015/2016年使FO技術(shù)達(dá)到了新的高度。FO封裝主要用于移動(dòng)和消費(fèi)類產(chǎn)品，在汽車?yán)走_(dá)中也有一定的應(yīng)用。FO封裝預(yù)計(jì)將在未來幾年內(nèi)隨著5G，AI和自動(dòng)駕駛飛行的普及而獲得廣泛采用，F(xiàn)O封裝帶來的收入預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到25億美元。WLCSP封裝市場(chǎng)還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的“ M系列”該產(chǎn)品可提供6側(cè)模具保護(hù)，并具有卓越的板級(jí)可靠性（BLR）性能。

WLCSP扇入式封裝市場(chǎng)動(dòng)態(tài)

WLCSP封裝在2019年創(chuàng)造了創(chuàng)紀(jì)錄的收入，達(dá)到20億美元，預(yù)計(jì)未來五年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為5％（圖1）。智能手機(jī)OEM廠商繼續(xù)為許多芯片（例如PMIC，音頻編解碼器模塊，RF收發(fā)器，NFC控制器，連接模塊和許多其他應(yīng)用）使用WLCSP封裝。WLCSP市場(chǎng)由ASE，Amkor，JCET，SPIL等頂級(jí)OSAT占據(jù)主導(dǎo)，其次是臺(tái)積電，三星，中國(guó)OSAT等代工廠商，以及少數(shù)IDM廠商。由于物聯(lián)網(wǎng)需求的增長(zhǎng)以及智能手機(jī)生態(tài)系統(tǒng)中采用更多WLCSP封裝的推動(dòng)，頂級(jí)OSAT會(huì)繼續(xù)在2020年投資更多的WLCSP和不斷發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。

圖1. 2015-2019年扇出包和WLCSP收入。

隨著新采用WLCSP尺寸規(guī)格已在所有智能手機(jī)中得到廣泛采用，2020-2025年，這個(gè)市場(chǎng)的前景仍然保持強(qiáng)勁。到2025年，WLCSP市場(chǎng)預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到30億美元的規(guī)模。封裝供應(yīng)商將繼續(xù)享受各種設(shè)備對(duì)8英寸和12英寸WLCSP的強(qiáng)勁需求。WLCSP已成為移動(dòng)/消費(fèi)應(yīng)用的主流“主力”封裝技術(shù)，與基于基板的封裝相比，它提供了成本最低的解決方案。與引線鍵合配置相比，在未來五年中，RF組件也可能過渡到WLCSP類型的平臺(tái)，因?yàn)橥ㄟ^基板優(yōu)化，它可以總體上降低模塊成本。

扇出封裝市場(chǎng)動(dòng)態(tài)

FOWLP封裝在2019年產(chǎn)生了13億美元的收入，因?yàn)榘雽?dǎo)體行業(yè)在2019年的2H復(fù)蘇，這就帶來了非常強(qiáng)勁的OSAT需求（圖1）。與2018年相比，2019年的FO（Fan-out）封裝收入略有下降，但是，TSMC繼續(xù)通過InFO封裝和InFO-AiP封裝來支持Apple應(yīng)用處理器，并在2020年2月上市，以支持5G蘋果手機(jī)。

2020-2025年的扇出式配套前景仍然健康（圖2）。在未來五年中，扇出封裝的復(fù)合年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將達(dá)到11％，這主要是由臺(tái)積電將InFO提供給iOS生態(tài)系統(tǒng)所推動(dòng)的，以及未來幾年除蘋果之外，其他頂級(jí)手機(jī)OEM廠商將更多采用HDFO（High-Density Fan Out：高密度扇出）設(shè)計(jì)。扇出封裝市場(chǎng)預(yù)計(jì)到2025年將增長(zhǎng)到25億美元。扇出封裝配置繼續(xù)與更傳統(tǒng)的基于fcCSP的設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)，因?yàn)楹笳咛峁┝烁煽?，成本更低的解決方案。扇出仍然是一項(xiàng)利基技術(shù)，只有諸如臺(tái)積電，三星，ASE，JCET和PTI等主要參與者（圖3）。

5G mmWave的采用可能有助于增加扇出封裝的數(shù)量，特別是對(duì)于OSAT細(xì)分市場(chǎng)（RF細(xì)分市場(chǎng)）。核心FO增長(zhǎng)緩慢，并有望保持穩(wěn)定，因?yàn)樯热胧絎LCSP和更可靠的fcCSP配置可以滿足許多設(shè)備要求。隨著越來越多的手機(jī)OEM廠商希望為應(yīng)用處理器采用HDFO平臺(tái)，扇出資本支出預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)，臺(tái)積電資本支出預(yù)計(jì)還將激增

圖2. 2019-2025年扇出市場(chǎng)的演變

圖3.每個(gè)市場(chǎng)的扇出封裝市場(chǎng)動(dòng)態(tài)。

面板級(jí)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)

FO-PLP技術(shù)主要由Semco，三星電子，PTI和ASE / Deca Technologies驅(qū)動(dòng)，約有3％的封裝將于2019年在面板生產(chǎn)線生產(chǎn)，預(yù)計(jì)到2025年將增長(zhǎng)到7.5％，而Semco在2019年中將其FO PLP生產(chǎn)線出售給三星電子。

三星將優(yōu)化最近購(gòu)買的Semco生產(chǎn)線，以在扇出配置上增加其他封裝產(chǎn)品線，并可能在2020年出現(xiàn)拐點(diǎn)。隨著日月光采用600×600的高品質(zhì)面板生產(chǎn)線，OSAT行業(yè)正在縮小面板尺寸的過程。三星電子通過PLP平臺(tái)支持其Galaxy手表，并有可能將其擴(kuò)展到移動(dòng)平臺(tái)設(shè)備，并與臺(tái)積電競(jìng)爭(zhēng)提供后端解決方案。

三星將繼續(xù)充分利用從Semco購(gòu)買的面板產(chǎn)品線，并計(jì)劃在2021年及以后使用扇出設(shè)備，并不再使用Semco面板產(chǎn)品線，而將重點(diǎn)放在中端智能手機(jī)APU上。PTI承諾在2020年實(shí)現(xiàn)重大的資本支出，以更加分散的多芯片集成為重點(diǎn)，擴(kuò)大基于扇出的封裝的面板制造。

臺(tái)積電“all-in”

臺(tái)積電（TSMC）在2020于高級(jí)封裝業(yè)務(wù)方面投入空前的15億美元 CapEx投資，專門面向SoIC，InFO變體和CoWoS產(chǎn)品線，估計(jì)InFO（PoP / AiP / OS / MS）產(chǎn)品線的價(jià)值約為3億美元。臺(tái)積電于2016年開始在InFO平臺(tái)上生產(chǎn)Apple APU，這打破了供應(yīng)鏈的固有平衡，因?yàn)榛骞?yīng)商和OSAT將該Apple APU業(yè)務(wù)輸給了臺(tái)積電。臺(tái)積電繼續(xù)憑借其InFO產(chǎn)品線，“涉足”蘋果APU PoP組裝的傳統(tǒng)OSAT業(yè)務(wù)以及5G蘋果手機(jī)的天線封裝模塊。英特爾最近推出了使用“小芯片”型面對(duì)面互連方案的Co-EMIB架構(gòu)，該架構(gòu)將用于移動(dòng)和高性能應(yīng)用。

晶圓級(jí)封裝的供應(yīng)鏈

WLCSP封裝市場(chǎng)由ASE，Amkor，JCET和SPIL等頂級(jí)OSAT主導(dǎo)（圖4）。8英寸WLCSP繼續(xù)保持高產(chǎn)量，因?yàn)樵S多器件不需要高度先進(jìn)的硅節(jié)點(diǎn)。WLCSP服務(wù)包括凸塊和沖模處理服務(wù)，并且可以將測(cè)試作為一攬子業(yè)務(wù)包括在內(nèi)。大多數(shù)WLCSP封裝使用1L RDL結(jié)構(gòu)，而很少使用2L RDL配置。在未來五年中，隨著更多功能設(shè)備在智能手機(jī)生態(tài)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換為WLCSP平臺(tái)以及物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的快速增長(zhǎng)，頂級(jí)OSAT將對(duì)WLCSP封裝產(chǎn)生更高的需求。

圖4.每個(gè)玩家的WLSCP和扇出封裝市場(chǎng)動(dòng)態(tài)。

相反，扇出級(jí)封裝的供應(yīng)鏈仍然很復(fù)雜（圖4）。臺(tái)積電在提供高密度解決方案（例如用于Apple AP解決方案的InFO-PoP）方面繼續(xù)享有其優(yōu)越的地位，并不斷完善其工藝和代代相傳的封裝產(chǎn)品。在這方面，臺(tái)積電正在為蘋果AP設(shè)備以及計(jì)劃于今年晚些時(shí)候在蘋果5G手機(jī)中使用的內(nèi)置天線（AiP）設(shè)備占據(jù)OSAT和基板供應(yīng)商的市場(chǎng)份額。

臺(tái)積電在提供“一站式”服務(wù)對(duì)基板和OSAT參與者的業(yè)務(wù)產(chǎn)生影響方面的進(jìn)步表明，晶圓廠和OSAT之間的界線繼續(xù)變得模糊。三星仍然是另一家高密度扇出技術(shù)玩家，該公司最近收購(gòu)了Semco的PLP系列，并且極有可能被用于為其智能手機(jī)領(lǐng)域生產(chǎn)更多扇出高集成度封裝。

ASE和JCET仍然是扇出封裝解決方案的強(qiáng)大OSAT參與者，提供多芯片SiP型封裝和ASE針對(duì)高端應(yīng)用的FoCoS產(chǎn)品陣容。隨著越來越多的手機(jī)OEM計(jì)劃在未來幾年內(nèi)采用該平臺(tái)，PTI將繼續(xù)投資其PLP系列產(chǎn)品，以期進(jìn)入高密度應(yīng)用領(lǐng)域。圖5顯示了領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司選擇的扇出式封裝平臺(tái)及其主要功能。

圖5.領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司選擇的扇出封裝平臺(tái)和主要功能。

新型扇出封裝展望

在過去的幾年和未來幾年中，我們期望新穎的扇出封裝外形，例如具有6S（6面）保護(hù)設(shè)計(jì)的Deca M系列（圖6）將因其卓越的BLR（板級(jí)可靠性）而廣受歡迎。臺(tái)積電的InFO產(chǎn)品系列還將包括InFO-PoP，InFO-MS和InFO-OS，以及InFO-AiP封裝。臺(tái)積電先進(jìn)的封裝路線圖提供了對(duì)未來的了解，因?yàn)樗?jì)劃將SoIC（集成芯片系統(tǒng)）用作針對(duì)移動(dòng)和高端應(yīng)用的下一個(gè)集成解決方案。

圖6. ASE / Deca M系列扇出技術(shù)用于側(cè)壁保護(hù)。

臺(tái)積電于2016年至2019年在InFO-PoP平臺(tái)上成功制造了APU。未來幾年，隨著小芯片設(shè)計(jì)方法和異構(gòu)集成趨勢(shì)的發(fā)展，臺(tái)積電計(jì)劃在各種移動(dòng)和高端應(yīng)用上實(shí)施SoIC（集成芯片系統(tǒng)），以實(shí)現(xiàn)5G計(jì)算和HPC新應(yīng)用所需的性能。臺(tái)積電SoIC設(shè)計(jì)有潛力使其他業(yè)務(wù)從OSAT吞噬掉，用于FO-SiP應(yīng)用。

除了通過InFO封裝增加iOS生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)容外，隨著小型化和更高帶寬的競(jìng)爭(zhēng)，臺(tái)積電還可能通過扇出平臺(tái)為APU模塊采用更多的手機(jī)OEM客戶?？傊?，憑借其成熟的InFO產(chǎn)品陣容，以及在未來3-5年內(nèi)隨著小芯片范例的轉(zhuǎn)變而增加的對(duì)SoIC封裝基礎(chǔ)設(shè)施的投資，

扇出封裝可實(shí)現(xiàn)小芯片和異構(gòu)集成

展望未來五年，異構(gòu)集成趨勢(shì)將加劇，以支持5G，人工智能和物聯(lián)網(wǎng)大趨勢(shì)。扇出工藝和技術(shù)是高級(jí)后端集成的基礎(chǔ)，并將成為未來小芯片類型異構(gòu)集成的推動(dòng)力。英特爾，臺(tái)積電和三星將繼續(xù)推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，以實(shí)現(xiàn)未來的各種3D IC異構(gòu)集成封裝設(shè)計(jì)。在實(shí)現(xiàn)高密度異構(gòu)集成的競(jìng)賽中，OSAT還將在未來幾年內(nèi)提升其在這個(gè)利潤(rùn)豐厚的高端高級(jí)封裝市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)的能力。