5G對先進封裝技術的需求主要體現在哪些方面?

5G對先進封裝技術的需求主要體現在哪些方面?

半導體行業觀察 發表於 2020-11-18 15:12:51

昨天，拓墣產業研究院發布了2020年第三季度十大封測廠商營收排名。

總體來看，這十家封測廠商在該季度的營收總和上升至67.59億美元，同比增長了12.9%。展現出封測業強勁的恢復和增長勢頭。之所以如此，有兩大受益因素，一是宏觀應用需求的增長，特別是疫情下催生出了宅經濟效應，使得以5G通信、WiFi 6及車用晶片為代表的應用需求持續上漲，帶動產業鏈上的晶圓代工和封測業同步增長。二是從9月15日起，針對華為的晶片元器件貿易禁令正式生效，進而帶動多數封測廠商趕在截止日前交貨，形成了一波業績高峰，而這種現象同樣出現在了晶圓代工業，特別是臺積電，第三季度的業績出奇的好，接連打破歷史記錄。

具體來看，與近兩年的榜單相比，這十家廠商沒有大的變化，都是老面孔，但它們的營收同比變化卻非常明顯。

首先看一下排名前兩位的日月光（ASE）和安靠（Amkor），它們在第三季度的營收分別為15.20億和13.54億美元，年增長15.1%和24.9%。美國的安靠的增長非常強勁，增長率超過龍頭日月光很多，是這份榜單中的一大亮點。

其實，在產業處於低谷期的2019上半年，安靠在充滿挑戰的市場下表現就不錯。2019下半年，該公司利用收入的增長極大地提高了盈利能力。在細分領域，安靠通過參與各大旗艦手機主晶片的封測業務，實現了全年業績的增長，該公司是RF模塊和電源管理晶片封測的主要供應商；而在汽車和工業領域，其先進封裝收入佔比同比增長了14%。特別是在SiP封裝方面，安靠在2019下半年取得了巨大的份額提升。這也為其在2020年的良好業績奠定了一定的基礎。

中國大陸的封測三強江蘇長電（JCET）、通富微電（TFME）、天水華天（Hua Tian）則呈現出了不同的增長態勢，通富微電在這三家當中的表現亮眼，實現了13%的年增長，而其他兩家在本季度的表現則不盡如人意，是這十家當中僅有的兩家同比增長為負的企業。

2016年，通富微電收購了AMD檳城與AMD蘇州，提升了該公司的技術實力，使其能夠提供種類更為完整的倒裝晶片封測服務，同時能夠支持國產CPU、GPU、網關伺服器、基站處理器、FPGA等產品的研發和量產。

通富微電與AMD形成了「合資+合作」的聯合模式，作為全球頂尖CPU晶片設計廠商，AMD是通富微電最大的客戶，2019年貢獻了全公司49.32%的營收。通富AMD蘇州作為第一個為AMD公司7nm全系列產品提供封測服務的工廠，2019年導入了6個封裝、8個測試新產品，成功接洽42個新客戶，產量需求大幅增加。另外，可能於2021年推出的5nm製程Zen4處理器同樣會給通富微電帶來大量的封裝訂單。

由於綁定了AMD這個優質大客戶，同時積極承接國內外客戶高端封測業，進一步擴寬了銷售渠道。除了AMD，通富微電還擁有像聯發科、英飛凌這樣的大客戶。

由於與華為有著緊密的業務關係，使得矽品（SPIL）、京元電（KYEC）這兩家廠商同樣受惠於急單效應，今年第三季度的營收都不錯，分別是8.79億和2.51億美元，同比增長17.5%和11.6%。

力成（PTI）第三季度的營收雖然達到6.47億美元，年增9.6%，但是其存儲器封測需求不如預期，力成逐步開展改革計劃，以降低長期對於存儲器封裝需求的依賴，並出售或關閉了一些獲利較差的子公司。

頎邦（Chipbond）和南茂（ChipMOS）同是驅動晶片封測大廠，因大尺寸面板LDDI、手機觸控面板感測晶片（TDDI）與iPhone 12的OLED驅動IC晶片（DDI）等需求持續處於旺盛狀態，第三季度營收分別達到1.97億和1.94億美元，同比增長13.1%和12.4%，表現優異。

主抓先進封裝技術

目前，排名靠前的封測廠商競爭越來越激烈，要想在不久將來的競爭中佔據有利位置，除了拓展成熟業務外，強化先進封裝技術的研發力度和商業化進程是必然的選擇，特別是對於排名前兩位的日月光、安靠，以及中國大陸三強企業，更是如此。發展先進的封測技術已經成為包括中國大陸廠商在內的全球封測業者共同追求的目標。

先進封測技術可以提高封裝效率、降低成本、提供更好的性價比。目前來看，先進封裝主要包括倒裝（Flip Chip）、凸塊（Bumping）、晶圓級封裝（Wafer level package）、2.5D封裝、3D封裝（TSV）等技術。先進封裝在誕生之初只有WLP、2.5D和3D這幾種，近年來，先進封裝向各個方向快速發展，而每個開發相關技術的公司都將自己的技術獨立命名，如臺積電的InFO、CoWoS，日月光的FoCoS，Amkor的SLIM、SWIFT等。

Yole預測，2017~2022 年，全球先進封裝技術：2.5D&3D，Fan-out，Flip-Chip的收入年複合增長率分別為28%、36%和8%，而同期全球封測行業收入年複合增長率為3.5%，明顯領先於傳統封裝市場。

在中國大陸地區，2015年以前，只有長電科技能夠躋身全球前十，而在2017年，三家封測企業營收分別增長 25%、28%、42%。長電科技一躍成為全球OSAT行業中收入的第3名。

在技術儲備方面， 在大陸三大龍頭封測企業當中，長電科技的先進封裝技術優勢最為突出。據悉，其掌握了Fan-out eWLB（embedded wafer level BGA），WLCSP（wafer-level chip scale packaging），SiP，Bumping，PoP（package on package）等高端封裝技術。

5G需要先進封裝技術

如前文所述，榜單中的這十家廠商在今年第三季度的業績之所以如此亮眼，一個很重要的原因就是5G手機的大量出貨，直接拉動了相關晶片的需求量，從而使封測業受益。

那麼，5G對先進封裝技術的需求具體體現在哪些方面呢？下面看一下。

隨著手機越來越輕薄，在有限的空間裡要塞入更多組件，這就要求晶片的製造技術和封裝技術都要更先進才能滿足市場需求。特別是在5G領域，要用到MIMO技術，天線數量和射頻前端（RFFE）組件（PA、射頻開關、收發器等）的數量大增，而這正是先進封裝技術大顯身手的時候。

目前來看，SIP技術已經發展到了一個較為成熟的階段，由於SoC良率提升難度較大。為了滿足多晶片互聯、低功耗、低成本、小尺寸的需求，SIP是一個不錯的選擇。SIP從封裝的角度出發，將多種功能晶片，如處理器、存儲器等集成在一個封裝模塊內，成本相對於SoC大幅度降低。另外，晶圓製造工藝已經來到5nm時代，後續還會演進到3nm、2nm，隨之而來的是工藝難度的急劇上升，晶片級系統集成的難度越來越大。SIP給晶片集成提供了一個既滿足性能需求又能減少尺寸的解決方案。

而為了滿足5G的需求，在SIP的基礎上，封裝技術還在演進。通過更先進的封裝技術，可解決產品尺寸過大、耗電及散熱等問題，並利用封裝方式將天線埋入終端產品，以提升傳輸速度。

以5G手機為例，應用講究輕薄短小、傳輸快速，且整體效能取決於核心的應用處理器（AP）晶片，而隨著5G高頻波段的啟用，負責傳輸信號的射頻前端和天線設計也越來越複雜，需要先進封裝技術的支持。

要提升AP性能，除了晶圓製程微縮，還要依靠封裝技術協助，這裡主要是以 POP（Package on package）封裝為主，通過POP堆疊DRAM，能有效提升晶片間的傳輸效率並減小體積。連接方式從傳統的打線（wire bonding）、覆晶（Filp chip）等，演進到目前的扇出型（Fan-out）封裝。扇出型封裝主要是利用RDL布線減少使用載板（substrate）。通過減少載板的使用，間接達到效能提升、改善散熱、減小產品尺寸，降低成本的目的。因此，AP多以扇出型POP封裝為主。

RFFE是5G手機中最複雜的部分，依靠先進的封裝技術，手機廠商可以在越來越輕薄的智慧型手機中添加更多的無線連接器件。

以三星的5G手機Galaxy S20為例。其RFFE不僅支持2G / 3G / 4G，還支持sub-6 GHz和毫米波5G。集成的PA是主要RFFE組件，其在很大程度上決定了該5G射頻前端的複雜性，要提升集成度，就必須採用更先進的封裝技術。

Galaxy S20採用了高通X55數據機支持FDD 5G，因為全球運營商可以通過低頻段提供必要的信號覆蓋範圍來大規模部署5G。低頻段PAMiD（具有集成雙工器的功率放大器模塊）對於5G Galaxy S20是必不可少的。

隨著5G的成熟，將需要毫米波（24GHz或更高）來繼續滿足對帶寬和容量不斷增長的需求。在三星Galaxy S20 Ultra 5G智慧型手機中，除Sub-6GHz的RFFE外，還包括mmWave天線模塊。與Sub-6GHz的RFFE相比，mmWave天線模塊是RFFE系統集成的終極產品。三星內部的Qualcomm QTM525天線模塊包含從相控陣天線到RF收發器的所有組件。高集成度與mmWave衰減的特性有關。因此，要捕獲這些非常微弱的信號，必須縮短整個mmWave的RFFE鏈，以確保連接鏈路預算內的信號完整性。這些就需要先進的封裝技術。

競爭加劇

近幾年，雖然排名前十的廠商一直未有大的變化，但是它們之間的競爭激烈程度與日俱增，特別是市場對先進封裝技術的需求量快速增長，這也逐漸成為了優秀封測企業的試金石。不僅是傳統的OSAT封測企業，近些年，一些IDM和晶圓代工廠也在企業內部大力發展封測業務，以提升其生產效率和自主能力，而且，這些企業研發的一般都是先進的封測技術。在這類企業中，典型代表就是臺積電、三星和英特爾。

如臺積電的InFO（Integrated Fan-Out），就是其標誌性技術。另外還有CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）封裝技術。該技術是為解決能耗問題而發展出的2.5D封裝解決方案。此外，臺積電還在研發和推廣其3D封裝技術——SoIC。

近些年，為了提升綜合競爭力，三星也在發展先進封裝技術，但與臺積電相比還是有差距。代表技術是「面板級扇出型封裝」FOPLP），FOPLP是將輸入/輸出端子電線轉移至半導體晶片外部，提高性能的同時，也能降低生產成本。

英特爾自研的先進封裝技術是EMIB（嵌入式多晶片互連橋接）2D封裝 和 Foveros 3D封裝。此外，還有用於以上封裝的先進晶片互連技術，包括Co-EMIB、ODI和MDIO。

有了IDM和晶圓代工廠的加入，封測業的競爭或許將更加激烈，在多方勢力的競逐下，在不久的將來，不知道傳統OSAT封測企業的格局是否會被打破。
       責任編輯:tzh

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴