從現(xiàn)狀看來(lái),,隨著封裝業(yè)者開始逐步轉(zhuǎn)入2.5D/3D技術(shù),,高密度Fan-out和其他封裝工藝,可見的先進(jìn)IC封裝市場(chǎng)似乎開始進(jìn)入了一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)的競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)場(chǎng),。
而回顧整個(gè)封裝技術(shù)的變革,,在TSMC在幾年前開始涉足先進(jìn)封裝技術(shù)之后,,曾經(jīng)一度由OSAT主導(dǎo)并掌控的客戶芯片封裝需求的市場(chǎng)逐漸發(fā)生了變化,今年蘋果的A10封裝導(dǎo)入了臺(tái)積電的的Fan-out技術(shù),對(duì)OSAT來(lái)說(shuō)就是一個(gè)信號(hào),。
而在這之后,,也傳出了三星和Intel將謀劃進(jìn)攻先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè),如果真是這樣的話,,那么第一陣型的三個(gè)Fab將會(huì)在不久的將來(lái)直接和OSAT競(jìng)爭(zhēng),,雖然并不是所有的Fab都有這樣的能力,但Fab第一梯隊(duì)的進(jìn)入,,會(huì)對(duì)OSAT造成沖擊,。
同時(shí)根據(jù)分析機(jī)構(gòu)披露,在A10的Fan-out封裝上嘗到甜頭的臺(tái)積電在先進(jìn)封裝上加大了研發(fā)和投資的力度,。他們用在先進(jìn)封裝研發(fā)上的資金已高達(dá)10億美元,。而Intel也表示,他們?cè)谙冗M(jìn)封裝上的研發(fā)成本比兩個(gè)最大的OSAT加起來(lái)的研發(fā)成本還要高,。一場(chǎng)Fab和OSAT的奇怪戰(zhàn)爭(zhēng),,即將打響。
作為回應(yīng),,OSAT掀起了并購(gòu)熱潮,,準(zhǔn)備通過整合資源的方式來(lái)應(yīng)對(duì)這種挑戰(zhàn)。日月光和矽品的合并就是明顯的一個(gè)例子,。
但據(jù)觀察,,這股趨勢(shì)也會(huì)給他們的芯片設(shè)計(jì)客戶帶來(lái)新的困擾:
首先就是芯片制造商和OEM們正在評(píng)估這些封裝技術(shù),為其未來(lái)的產(chǎn)品選擇合適的方案,,但這看起來(lái)是一個(gè)很復(fù)雜和困難的工作,;
其次,為了尋找一個(gè)先進(jìn)封裝的供應(yīng)商,,現(xiàn)在他們又面臨了三種選擇:Fab的整體解決方案,、OSAT單獨(dú)解決、Fab和OSAT聯(lián)手解決封裝,。
對(duì)于這些芯片廠商和OEM來(lái)說(shuō),,如何選擇解決辦法,就成為了一個(gè)大問題,。
但就我們看來(lái),,因?yàn)槊恐芙鉀Q方法都有相應(yīng)的有點(diǎn)和決定,所以最終選擇哪種封裝解決方案,,是由需求決定的,。
例如,如果選擇Fab一站式解決制造和封裝的這種方案,,由于整個(gè)流程由Fab操控,,因此中間很多的花費(fèi)就由Fab主導(dǎo),,芯片制造商們議價(jià)的能力就不高,喪失了以前了OSAT談判的靈活性,。當(dāng)然這些選擇跟多取決于客戶需求,。
雖然目前有很多廠商投入到Fan-out等技術(shù)的研發(fā),也有很多的潛在OSAT兼并事件將發(fā)生,,但是從目前看來(lái),,我們也不能那種封裝技術(shù)會(huì)在未來(lái)中勝出,OSAT產(chǎn)業(yè)面臨大問題了,。
先進(jìn)封裝前景看好
Fab和OSAT都在追逐先進(jìn)封裝技術(shù),,歸根到底就一個(gè)字——錢。因?yàn)楦鶕?jù)很多分析機(jī)構(gòu)的報(bào)告,,先進(jìn)封裝在未來(lái)會(huì)是一個(gè)大市場(chǎng),。因此Fab想在蕭條的IC工業(yè)中尋找新的成長(zhǎng)空間,就瞄向了先進(jìn)封裝,;而這本身就是OSAT掙錢的來(lái)源,努力鞏固已有市場(chǎng)也是刻不容緩,。
根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,,到2020年,先進(jìn)封裝的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)會(huì)高達(dá)300億美元,,較之2014年的202億美元有顯著的增長(zhǎng),。倒裝芯片會(huì)長(zhǎng)期在這個(gè)市場(chǎng)中扮演一個(gè)重要角色。但在可預(yù)見的未來(lái),,F(xiàn)an-out的成長(zhǎng)速度會(huì)非??臁?/p>
根據(jù)Yole的數(shù)據(jù),,到2020年,,F(xiàn)an-out的市場(chǎng)規(guī)模會(huì)從2015年的2.44億美元暴增到24億美元。
與此同時(shí),,使用TSV的2.5D封裝技術(shù)在未來(lái)幾年的年成長(zhǎng)率也會(huì)高達(dá)22%,。
而據(jù)觀察,推動(dòng)先進(jìn)封裝往快速增長(zhǎng)的原因有以下幾點(diǎn),,最明顯的就是芯片制造商想縮小封裝尺寸,,并提高芯片性能。在芯片的制造過程中,,有很多因素需要考慮,,但由于封裝對(duì)于整體成本和性能有重要的影響,所以一般芯片制造商在早期就會(huì)在選擇的時(shí)候非常慎重,,這就是是先進(jìn)封裝發(fā)展的動(dòng)力之一,。
舉個(gè)例如,,在過去,智能手機(jī)芯片用的最多的封裝技術(shù)是POP封裝,,雖然這個(gè)技術(shù)還是被手機(jī)芯片采用,,但很顯然的是,它不再是主流,。因?yàn)楹穸?.5左右的POP芯片在帶寬和能耗上面的一些限制逐漸凸顯,。而為了取替POP,晶圓廠和OSAT投入到了一系列先進(jìn)和具有競(jìng)爭(zhēng)性的技術(shù)的研發(fā),。
當(dāng)中一個(gè)出色競(jìng)爭(zhēng)者就是應(yīng)用在蘋果A10上的扇出型晶圓級(jí)封裝技術(shù)(FOWLP),,晶圓級(jí)封裝是指在芯片還是Wafer階段就引入封裝流程,這樣就可以縮小封裝尺寸,。
從現(xiàn)在看來(lái),,晶圓級(jí)封裝包含兩項(xiàng)技術(shù),那就是CSP和Fan-out,。CSP是一個(gè)Fan-in技術(shù),,在這個(gè)封裝中,I/O是位于錫球的上部,。但在200個(gè)I/O和0.6mm的規(guī)格上,,F(xiàn)an-in似乎就滿足不了需求了。
而在Fan0-out,,獨(dú)立的die嵌入到環(huán)氧材料中,,而內(nèi)部連接則在RDL到焊接凸點(diǎn)之間扇形展開,這樣則可以實(shí)現(xiàn)更多的I/O,。
從低pin的應(yīng)用到高pin的FPGA,,F(xiàn)an-out對(duì)于芯片設(shè)計(jì)商的吸引力都是巨大的。
另外,,多芯片解決方案也會(huì)逐漸受關(guān)注,,這種根據(jù)需要,將其SoC上不同F(xiàn)ab技術(shù)的數(shù)字和模擬部分分割開的方法能獲得更好的解決方案,。
而對(duì)客戶來(lái)說(shuō),,F(xiàn)an-out能給他們提供更多的選擇。
例如在降低SoC設(shè)計(jì)的尺寸上,,相較于使用傳統(tǒng)的方式,,F(xiàn)an-out能更好的實(shí)現(xiàn)高集成度的系統(tǒng)級(jí)封裝,隨著NRE成本的增加,,這是一個(gè)很好的選擇,。更重要的是,F(xiàn)an-out能夠滿足即將爆發(fā)的IoT多樣化應(yīng)用的需求,。
但我們也不能否認(rèn),,客戶也面臨著選擇的煩惱,。就拿高密度的Fan-out來(lái)說(shuō),就有三種不同的方案:chip-first/face-down; chip-first/face-up和chip-last(RDL first),。
Chip-first是在生成RDL之前,,先將die附著在一個(gè)臨時(shí)或者永久的材料架構(gòu)上的工藝進(jìn)程、而Chip-last則是先生成RDL,,再導(dǎo)入die的過程,。
第一波Fan-out潮流叫eWLB(embedded wafer-level ball-grid array),那時(shí)候采用的是chip-first/face-down方案,。
現(xiàn)在,,ASE、JCET/STATS,,、Namium和其他廠商正在追逐第二波Fan-out封裝技術(shù),,他們追逐的也是一種接近于eWLB的chip-first/face down技術(shù)。這對(duì)于小die尺寸,、低I/O和不多的RDL來(lái)說(shuō),,是一個(gè)完美的選擇。
與此同時(shí),,TSMC和Deca則選擇Chip-first/face up的方案,,這樣能夠支持更多的I/O,更多的RDL層,,更小的線寬。
而Amkor則在追逐chip-down方案,。這種方案對(duì)于那些將memory和其它die結(jié)合在一起的AP來(lái)說(shuō),,是一個(gè)很好的選擇。
現(xiàn)在蘋果是第一個(gè)使用高密度Fan-out的廠商,,更多OEM廠商還處于觀望狀態(tài),,因?yàn)楫吘剐录夹g(shù)的導(dǎo)入成本比較貴。傳統(tǒng)的eWLB fan out的成本對(duì)OEM來(lái)說(shuō)還是不錯(cuò)的,,但根據(jù)訪談得知,,如果性能表現(xiàn)能夠獲得廠商的認(rèn)可,他們也會(huì)考慮導(dǎo)入新一代Fan-out,。
但OEM也是有顧慮的,,他們想要一個(gè)Fan-out的備用供應(yīng)商,但由于Fan-out沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),,這就導(dǎo)致他們只能和供應(yīng)商打造專用方案,。有時(shí)候這樣的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)很大。
除了Fan-out以外,,市場(chǎng)還在追逐另一種類的高端封裝市場(chǎng),,例如使用硅中介層和TSV的2.5D堆棧die,。到目前位置,這種方案,,只吸引了FPGA廠商,、圖形芯片廠商和memory廠商的目光。
除此之外,,Intel正在推行一種叫做EMIB(Embedded Multi-die Interconnect Bridge)的技術(shù),,這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于在封裝中,die邊緣只需要很一小片的silicon去連接到一起,。對(duì)比于需要更多silicon的2.5D技術(shù),,EMIB的成本優(yōu)勢(shì)是明顯的。
選擇FAB的封裝解決方案,?
對(duì)于OEM來(lái)說(shuō),,選擇合適的技術(shù)只是其中的一個(gè)挑戰(zhàn)。供應(yīng)商的選擇是另外一個(gè)難題,,尤其是在Fab和OSAT中選擇的時(shí)候,,更是難上加難。
隨著技術(shù)的發(fā)展,,市場(chǎng)上開始出現(xiàn)了兩種類型的Fab,,一種是不會(huì)和OSAT有很強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的,與不會(huì)和封裝廠合作,,但他們會(huì)提供一些簡(jiǎn)單的封裝產(chǎn)品,,例如硅中介層開發(fā)、TSV構(gòu)造等,。
另一種就是直接和封裝廠競(jìng)爭(zhēng)的,,他們會(huì)提供完整的封裝解決方案,他們也會(huì)OSAT有合作,,這主要取決于產(chǎn)品的類型,。
提供全方位服務(wù)的FAB相比于OSAT,能夠給OEM更多的支持,,同樣也會(huì)帶來(lái)比OSAT更復(fù)雜的運(yùn)營(yíng)成本,。
在過去,單純的Fab的毛利可以高達(dá)50%,。而OSAT的毛利只有25%左右,。如果FAB涉及封裝的話,他們就會(huì)面臨毛利下降的危險(xiǎn),。但換個(gè)角度看,,F(xiàn)AB可以在封裝過程中抵消這種風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)橥ㄟ^提供前端的制造服務(wù),,他們更容易的從后端獲得更多的收益,。
但每家的策略不一樣,,例如Intel和TSMC主推交鑰匙式的封裝服務(wù)。
三星雖然和TSMC和Intel都提供封裝服務(wù),,但他不會(huì)涉及市場(chǎng)容量大的封裝,,他更愿意將其交給OSAT廠商。按照他們的說(shuō)法,,他們未來(lái)會(huì)持續(xù)保持和ASE,、Amkor等廠商的緊密合作關(guān)系。
例如美光,,他們的3D RAM產(chǎn)品叫做HMC,,在生產(chǎn)過程中,格羅方德會(huì)提供TSV構(gòu)造制程和其他一些封裝工作,。格羅方德也會(huì)研究一些硅中介層的技術(shù),,但他們不會(huì)將這些芯片封裝技術(shù)開放給客戶。因?yàn)樗麄兊挠^點(diǎn)是不會(huì)和OSAT競(jìng)爭(zhēng),。
UMC同樣也提供前端的TSV制造服務(wù),,但他們依然游離在封裝之外,選擇和OSAT合作,。按照聯(lián)電的說(shuō)法,,無(wú)論大或小的OEM,在制造芯片的時(shí)候,,都需要靈活性,,而UMC的總是就是給他們提供選擇的靈活性。
依然選擇OSAT,?
和FAB一樣,,在先進(jìn)制程方面,OSAT同樣有其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),,因?yàn)镺SAT也不能覆蓋所有的封裝技術(shù)。但和FAB有一點(diǎn)不同的是,,OSAT有了更大的靈活性,,能夠滿足大型產(chǎn)品多樣化的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)、制造需求,。他們能夠從不同的FAB拿到die進(jìn)行封裝,,這是SIP封裝的關(guān)鍵,也是OSAT的優(yōu)勢(shì),。
但是,,客戶也要對(duì)OSAT保持密切的關(guān)注。因?yàn)殡S著時(shí)間的推移,,成本的增加,,越來(lái)越少的OSAT能跟進(jìn)先進(jìn)封裝技術(shù)的研發(fā),。也是因?yàn)檫@個(gè)原因,OSAT的并購(gòu)潮會(huì)出現(xiàn),,而這種情況的出現(xiàn),,對(duì)于OEM來(lái)說(shuō)是有利的。因?yàn)椴①?gòu)帶來(lái)更多的資金,,帶來(lái)更強(qiáng)的研發(fā)能力,,能夠滿足他們的需求。
例如ASE和SPIL的合并,,會(huì)帶來(lái)更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),,更多的新產(chǎn)品。
在更早的時(shí)候,,ASE投資了Deca,,因?yàn)樗雽eca的fan-out技術(shù)帶回臺(tái)灣。除了Deca的Fan-out,,ASE更是投入到好多種Fan-out封裝技術(shù)的研發(fā),。光SPIL就投入了至少三種Fan-out的研發(fā)。
還有其他封裝競(jìng)爭(zhēng)者在Fan-out投入,。
考慮到市場(chǎng)的固定,,問題就來(lái)到了,是否有足夠的空間給這種OSAT廠商,。
新技術(shù)層出不窮,,競(jìng)爭(zhēng)者出現(xiàn),OSAT和FAB未來(lái)會(huì)處于一種什么關(guān)系呢,?對(duì)OSAT來(lái)說(shuō),,又會(huì)面臨什么挑戰(zhàn)呢?讓我們靜觀其變,。