集微咨詢：扇出型封裝正在變得無處不在

由于摩爾定律在7nm以下已經(jīng)難以維持以前的速度，后端封裝工藝對于滿足對低延遲、更高帶寬和具有成本效益的半導(dǎo)體芯片的需求變得越來越重要。而扇出型封裝因為能夠提供具有更高I/O密度的更大芯片，大幅減少系統(tǒng)的尺寸，正成為應(yīng)對異構(gòu)集成挑戰(zhàn)的不二之選。

訪問：

阿里云服務(wù)器精選特惠 爆款免費試用3個月

集微咨詢（JW insights）認(rèn)為：

- 扇出型封裝因為能夠提供具有更高I/O密度的更大芯片，大幅減少系統(tǒng)的尺寸，正成為應(yīng)對異構(gòu)集成挑戰(zhàn)的不二之選；

- 當(dāng)FOPLP技術(shù)進(jìn)一步成熟，有越來越多類型的廠商參與進(jìn)來的時候，扇出型封裝可能迎來全面的爆發(fā)。

扇出型封裝的興起

扇出（Fan-Out）的概念是相對于扇入（Fan-In）而言的，兩者都遵循類似的工藝流程。當(dāng)芯片被加工切割完畢之后，會放置在基于環(huán)氧樹脂模制化合物的晶圓上，這被稱為重構(gòu)晶圓。然后,在模制化合物上形成再分布層（RDL）。RDL是金屬銅連接走線，將封裝各個部分進(jìn)行電氣連接。最后，重構(gòu)晶圓上的單個封裝就會被切割。

兩者最大的差異就來自于RDL布線。在扇入型封裝中，RDL向內(nèi)布線，而在扇出型封裝中，RDL既可向內(nèi)又可向外布線。其結(jié)果就是，扇入型封裝最大只能容許約200個I/O，而扇出型封裝可以實現(xiàn)更多的I/O。

圖 扇出型封裝和扇入型封裝

最早的扇出型封裝是英飛凌在2004年提出的，被稱為扇出型晶圓級封裝（Fan-Out Wafer Level Packaging, FOWLP），在2009年開始進(jìn)行商業(yè)化量產(chǎn)。但是，F(xiàn)OWLP只被應(yīng)用在手機基帶芯片上，很快就達(dá)到了市場飽和。直到2016年，臺積電在FOWLP基礎(chǔ)上開發(fā)了集成扇出型（Integrated Fan-Out, InFO）封裝，用于蘋果iPhone 7系列手機的A10應(yīng)用處理器。兩者的強強聯(lián)手終于將扇出型封裝帶向了新高度。

圖 2020-2026年扇出型封裝市場發(fā)展預(yù)期（圖源：Yole）

如今的扇出型封裝正處在高速增長期中。根據(jù)Yole最新的報告，扇出型封裝市場正經(jīng)歷強勢增長，2020-2026年間的整體CAGR將達(dá)15.1%，市場規(guī)模在2026年底將增至34.25 億美元。其中，移動與消費領(lǐng)域為16.13億美元，電信與基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域為15.97億美元，汽車與出行領(lǐng)域為2.16億美元。

花開兩支

扇出型封裝有兩大技術(shù)分支：晶圓級扇出型(Fan-out Wafer Level Packaging, FOWLP)和板級扇出型技術(shù)(Fan-out Panel Level Packaging, FOPLP)。

FOPLP技術(shù)的雛形是埋入基板式的封裝，將一些無源器件或功率器件埋入在基板里面進(jìn)行RDL互連，形成一個小型化的解決方案。相比FOWLP，F(xiàn)OPLP的封裝尺寸更大，成本更低，很快就成為封裝領(lǐng)域的研發(fā)熱點。FOWLP擅長于CPU、GPU、FPGA等大型芯片，F(xiàn)OPLP則以APE、PMIC、功率器件等為主。

FOPLP采用了如24×18英寸（610×457mm）的PCB載板，其面積大約是300 mm硅晶圓的4倍，因而可以簡單的視為在一次制程下，就可以量產(chǎn)出4倍于300mm硅晶圓的先進(jìn)封裝產(chǎn)品。

圖 FOWLP與FOPLP在尺寸上的差距

FOWLP的發(fā)展主要由臺積電將InFO提供給IOS生態(tài)所推動，現(xiàn)在也有越來越多的頂級手機OEM廠商將采用HDFO（High-Density Fan Out：高密度扇出）設(shè)計。不過，FOWLP仍然是一項利基技術(shù)，目前只有臺積電、三星、ASE等不多的參與者。因其競爭者扇入式WLCSP和FCCSP仍保有低成本、高可靠性等優(yōu)勢，核心FOWLP成長也不會特別快速。

5G mmWave的采用可能有助于增加FOWLP的數(shù)量，特別是對于OSAT細(xì)分市場（RF細(xì)分市場）。隨著越來越多的手機OEM廠商希望為應(yīng)用處理器采用HDFO平臺，F(xiàn)OWLP資本支出預(yù)計將增長。

FOWLP市場還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，該市場具有很大的市場潛力。主流的封裝廠和臺積電都已經(jīng)擁有自己的FOWLP技術(shù)，只是命名各有不同。

FOPLP可被認(rèn)為是一種從晶圓和條帶級向更大尺寸面板級轉(zhuǎn)換的方案。和FOWLP工藝相同，F(xiàn)OPLP 技術(shù)可以將封裝前后段制程整合進(jìn)行，可以將其視為一次的封裝制程。由于其潛在的成本效益和更高的制造效率，吸引了市場的廣泛關(guān)注。加之面板的大尺寸和更高的載具使用率（95％），還帶來了遠(yuǎn)高于FOWLP的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，并且能夠?qū)崿F(xiàn)大型封裝的批量生產(chǎn)。

由于FOWLP的成功和市場認(rèn)識，使FOPLP吸引了更多關(guān)注，包括許多不同商業(yè)模式的廠商，例如外包半導(dǎo)體組裝和測試廠商、IDM、代工廠、基板制造商和平板顯示（FPD）廠商。它們都力爭通過FOPLP技術(shù)涉足先進(jìn)封裝業(yè)務(wù)。

FOPLP有兩條技術(shù)路線，一是像三星電機為三星公司的AP處理器采用該技術(shù)，這需要非常強有力的客戶來做支撐；二是原來做QFN的MOSFET等產(chǎn)品，用基板類的工藝路徑來實現(xiàn)板級封裝，這條路線更適合普通的廠商。

圖 2020-2026年FOPLP與FOWLP的增長預(yù)測（數(shù)據(jù)來源：Yole）

根據(jù)Yole的報告，F(xiàn)OWLP仍占扇出型封裝的絕對主流，2020年的市占率達(dá)到了97%。不過FOPLP也將穩(wěn)步成長，市占率將從2020年的3%提升到2026年的7%。

無論是FOWLP還是FOPLP，扇出型封裝中異質(zhì)整合了各類芯片，如何將其合理布置到PCB上并實現(xiàn)高效的電氣連接，如何形成高膜厚均勻性且高分辨率的RDL，都是需要面對的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

各路廠商競相布局

臺積電是FOWLP市場的領(lǐng)先者，主要得益于inFO封裝成功運用在iPhone的APE中，并在2016年產(chǎn)生了一個新的細(xì)分市場:HDFO（高密度扇出型封裝）。InFO-oS技術(shù)現(xiàn)已用于小批量制造中的HPC，還為服務(wù)器開發(fā)了InFO-MS（基板上的內(nèi)存），也為5G開發(fā)了InFO-AiP。同時兼具晶圓代工和高端封裝兩種身份，讓臺積電會繼續(xù)創(chuàng)造獨特的價值。

目前，臺積電在該領(lǐng)域所佔市場份額為66.9%。而臺積電、日月光半導(dǎo)體、江蘇長電科技和安靠科技所占市場份額總計達(dá)95%。

大陸地區(qū)封裝廠也在積極布局扇出型封裝，并開發(fā)出了具有特色的新工藝，比如長電先進(jìn)開發(fā)的ECP工藝，采用包覆塑封膜替代了液態(tài)或者粉體塑封料；華天開則發(fā)出eSiFO技術(shù)，由于采用via last TSV方式，可以實現(xiàn)高密度三維互連。

在FOPLP方面，三星電機是絕對的引領(lǐng)者。當(dāng)初，三星電機正是通過發(fā)明這種技術(shù)來與臺積電的inFO相抗衡。

三星集團(tuán)在設(shè)計、內(nèi)存、邏輯、封裝、芯片組裝和最終產(chǎn)品方面發(fā)揮了重要作用，因此可以在其內(nèi)部推動扇出型封裝的突破。作為三星集團(tuán)的一部分，三星電機要貢獻(xiàn)差異化但成本低廉的技術(shù)。在2018年，三星電機通過為三星Galaxy Watch推出具有扇出型嵌入式面板級封裝（ePLP）PoP技術(shù)的APE-PMIC設(shè)備，實現(xiàn)了新的里程碑。三星電機將繼續(xù)為具有成本效益的高密度扇出封裝進(jìn)行創(chuàng)新，以便再次與臺積電競爭蘋果的封裝和前端業(yè)務(wù)。

日月光也推出面板級扇出型（Panel FO）封裝，2019 年底產(chǎn)線建置完成，于2020下半年量產(chǎn)，應(yīng)用在射頻、射頻前端模組、電源服務(wù)器中。

除了三星電機之外，J-DEVICES、FUJIKURA、日月光半導(dǎo)體、Deca Technologies、矽品科技等封裝廠也在積極投入FOPLP制程中。在大陸地區(qū)，合肥矽邁、中科四合、重慶矽磐微等廠商也都實現(xiàn)了批量出貨。

目前看來，F(xiàn)OWLP和FOPLP都有各自的發(fā)展路徑。不過，F(xiàn)OPLP的發(fā)展給了封裝廠，乃至基板制造商和平板顯示（FPD）廠商在扇出封裝領(lǐng)域同晶圓代工廠一較高下的資本。集微咨詢（JW insights）認(rèn)為，當(dāng)FOPLP技術(shù)進(jìn)一步成熟，有越來越多類型的廠商參與進(jìn)來的時候，扇出型封裝才會迎來全面的爆發(fā)。

訪問:

京東商城

關(guān)鍵詞： 硬件 集微咨詢：扇出型封裝正在變得無處不在 cnBeta