12 月 10 日消息，集微咨詢（JW insights）認(rèn)為：
- 扇出型封裝因?yàn)槟軌蛱峁┚哂懈?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(duì)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(shí)候，扇出型封裝可能迎來全面的爆發(fā)。
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(duì)于滿足對(duì)低延遲、更高帶寬和具有成本效益的半導(dǎo)體芯片的需求變得越來越重要。而扇出型封裝因?yàn)槟軌蛱峁┚哂懈?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(duì)異構(gòu)集成挑戰(zhàn)的不二之選。
扇出型封裝的興起
扇出（Fan-Out）的概念是相對(duì)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(huì)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(gè)部分進(jìn)行電氣連接。最后，重構(gòu)晶圓上的單個(gè)封裝就會(huì)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(gè) I / O，而扇出型封裝可以實(shí)現(xiàn)更多的 I / O。
▲ 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(jí)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(jī)基帶芯片上，很快就達(dá)到了市場(chǎng)飽和。直到 2016 年，臺(tái)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(jī)的 A10 應(yīng)用處理器。兩者的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手終于將扇出型封裝帶向了新高度。
▲ 2020-2026 年扇出型封裝市場(chǎng)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(bào)告，扇出型封裝市場(chǎng)正經(jīng)歷強(qiáng)勢(shì)增長，2020-2026 年間的整體 CAGR（復(fù)合年增長率） 將達(dá) 15.1%，市場(chǎng)規(guī)模在 2026 年底將增至 34.25 億美元。其中，移動(dòng)與消費(fèi)領(lǐng)域?yàn)?16.13 億美元，電信與基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域?yàn)?15.97 億美元，汽車與出行領(lǐng)域?yàn)?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(jí)扇出型 (Fan-out Wafer Level Packaging, FOWLP) 和板級(jí)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(gè)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(diǎn)。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。
▲ FOWLP 與 FOPLP 在尺寸上的差距
FOWLP 的發(fā)展主要由臺(tái)積電將 InFO 提供給 IOS 生態(tài)所推動(dòng)，現(xiàn)在也有越來越多的頂級(jí)手機(jī) OEM 廠商將采用 HDFO（High-Density Fan Out：高密度扇出）設(shè)計(jì)。不過，F(xiàn)OWLP 仍然是一項(xiàng)利基技術(shù)，目前只有臺(tái)積電、三星、ASE 等不多的參與者。因其競(jìng)爭(zhēng)者扇入式 WLCSP 和 FCCSP 仍保有低成本、高可靠性等優(yōu)勢(shì)，核心 FOWLP 成長也不會(huì)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(duì)于 OSAT 細(xì)分市場(chǎng)（RF 細(xì)分市場(chǎng)）。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)，F(xiàn)OWLP 資本支出預(yù)計(jì)將增長。
FOWLP 市場(chǎng)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(chǎng)具有很大的市場(chǎng)潛力。主流的封裝廠和臺(tái)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(jí)向更大尺寸面板級(jí)轉(zhuǎn)換的方案。和 FOWLP 工藝相同，FOPLP 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(chǎng)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(chǎng)認(rèn)識(shí)，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(cè)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(zhēng)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(jī)為三星公司的 AP 處理器采用該技術(shù)，這需要非常強(qiáng)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(shí)現(xiàn)板級(jí)封裝，這條路線更適合普通的廠商。
▲ 2020-2026 年 FOPLP 與 FOWLP 的增長預(yù)測(cè)（數(shù)據(jù)來源：Yole）
根據(jù) Yole 的報(bào)告，FOWLP 仍占扇出型封裝的絕對(duì)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(shí)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(duì)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
各路廠商競(jìng)相布局
臺(tái)積電是 FOWLP 市場(chǎng)的領(lǐng)先者，主要得益于 inFO 封裝成功運(yùn)用在 iPhone 的 APE 中，并在 2016 年產(chǎn)生了一個(gè)新的細(xì)分市場(chǎng)：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(shí)兼具晶圓代工和高端封裝兩種身份，讓臺(tái)積電會(huì)繼續(xù)創(chuàng)造獨(dú)特的價(jià)值。
目前，臺(tái)積電在該領(lǐng)域所占市場(chǎng)份額為 66.9%。而臺(tái)積電、日月光半導(dǎo)體、江蘇長電科技和安靠科技所占市場(chǎng)份額總計(jì)達(dá) 95%。
中國大陸地區(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(shí)現(xiàn)高密度三維互連。
在 FOPLP 方面，三星電機(jī)是絕對(duì)的引領(lǐng)者。當(dāng)初，三星電機(jī)正是通過發(fā)明這種技術(shù)來與臺(tái)積電的 inFO 相抗衡。
三星集團(tuán)在設(shè)計(jì)、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(dòng)扇出型封裝的突破。作為三星集團(tuán)的一部分，三星電機(jī)要貢獻(xiàn)差異化但成本低廉的技術(shù)。在 2018 年，三星電機(jī)通過為三星 Galaxy Watch 推出具有扇出型嵌入式面板級(jí)封裝（ePLP）PoP 技術(shù)的 APE-PMIC 設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了新的里程碑。三星電機(jī)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(tái)積電競(jìng)爭(zhēng)蘋果的封裝和前端業(yè)務(wù)。
日月光也推出面板級(jí)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(jī)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(shí)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(shí)候，扇出型封裝才會(huì)迎來全面的爆發(fā)。
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