從現(xiàn)狀看來,隨著封裝業(yè)者開始逐步轉入2.5D/3D技術,高密度Fan-out和其他封裝工藝,可見的先進IC封裝市場似乎開始進入了一個高風險的競爭戰(zhàn)場。
而回顧整個封裝技術的變革,在TSMC在幾年前開始涉足先進封裝技術之后,曾經(jīng)一度由OSAT主導并掌控的客戶芯片封裝需求的市場逐漸發(fā)生了變化,今年蘋果的A10封裝導入了臺積電的的Fan-out技術,對OSAT來說就是一個信號。
而在這之后,也傳出了三星和Intel將謀劃進攻先進封裝產(chǎn)業(yè),如果真是這樣的話,那么第一陣型的三個Fab將會在不久的將來直接和OSAT競爭,雖然并不是所有的Fab都有這樣的能力,但Fab第一梯隊的進入,會對OSAT造成沖擊。
同時根據(jù)分析機構披露,在A10的Fan-out封裝上嘗到甜頭的臺積電在先進封裝上加大了研發(fā)和投資的力度。他們用在先進封裝研發(fā)上的資金已高達10億美元。而Intel也表示,他們在先進封裝上的研發(fā)成本比兩個最大的OSAT加起來的研發(fā)成本還要高。一場Fab和OSAT的奇怪戰(zhàn)爭,即將打響。
作為回應,OSAT掀起了并購熱潮,準備通過整合資源的方式來應對這種挑戰(zhàn)。日月光和矽品的合并就是明顯的一個例子。
但據(jù)觀察,這股趨勢也會給他們的芯片設計客戶帶來新的困擾:
首先就是芯片制造商和OEM們正在評估這些封裝技術,為其未來的產(chǎn)品選擇合適的方案,但這看起來是一個很復雜和困難的工作;
其次,為了尋找一個先進封裝的供應商,現(xiàn)在他們又面臨了三種選擇:Fab的整體解決方案、OSAT單獨解決、Fab和OSAT聯(lián)手解決封裝。
對于這些芯片廠商和OEM來說,如何選擇解決辦法,就成為了一個大問題。
但就我們看來,因為每周解決方法都有相應的有點和決定,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,由于整個流程由Fab操控,因此中間很多的花費就由Fab主導,芯片制造商們議價的能力就不高,喪失了以前了OSAT談判的靈活性。當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,我們也不能那種封裝技術會在未來中勝出,OSAT產(chǎn)業(yè)面臨大問題了。
先進封裝前景看好
Fab和OSAT都在追逐先進封裝技術,歸根到底就一個字——錢。因為根據(jù)很多分析機構的報告,先進封裝在未來會是一個大市場。因此Fab想在蕭條的IC工業(yè)中尋找新的成長空間,就瞄向了先進封裝;而這本身就是OSAT掙錢的來源,努力鞏固已有市場也是刻不容緩。
根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,到2020年,先進封裝的市場規(guī)模預計會高達300億美元,較之2014年的202億美元有顯著的增長。倒裝芯片會長期在這個市場中扮演一個重要角色。但在可預見的未來,F(xiàn)an-out的成長速度會非常快。
根據(jù)Yole的數(shù)據(jù),到2020年,F(xiàn)an-out的市場規(guī)模會從2015年的2.44億美元暴增到24億美元。
與此同時,使用TSV的2.5D封裝技術在未來幾年的年成長率也會高達22%。
而據(jù)觀察,推動先進封裝往快速增長的原因有以下幾點,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在選擇的時候非常慎重,這就是是先進封裝發(fā)展的動力之一。
舉個例如,在過去,智能手機芯片用的最多的封裝技術是POP封裝,雖然這個技術還是被手機芯片采用,但很顯然的是,它不再是主流。因為厚度0.5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和具有競爭性的技術的研發(fā)。
當中一個出色競爭者就是應用在蘋果A10上的扇出型晶圓級封裝技術(FOWLP),晶圓級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,晶圓級封裝包含兩項技術,那就是CSP和Fan-out。CSP是一個Fan-in技術,在這個封裝中,I/O是位于錫球的上部。但在200個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,獨立的die嵌入到環(huán)氧材料中,而內部連接則在RDL到焊接凸點之間扇形展開,這樣則可以實現(xiàn)更多的I/O。
從低pin的應用到高pin的FPGA,F(xiàn)an-out對于芯片設計商的吸引力都是巨大的。
另外,多芯片解決方案也會逐漸受關注,這種根據(jù)需要,將其SoC上不同F(xiàn)ab技術的數(shù)字和模擬部分分割開的方法能獲得更好的解決方案。
而對客戶來說,F(xiàn)an-out能給他們提供更多的選擇。
例如在降低SoC設計的尺寸上,相較于使用傳統(tǒng)的方式,F(xiàn)an-out能更好的實現(xiàn)高集成度的系統(tǒng)級封裝,隨著NRE成本的增加,這是一個很好的選擇。更重要的是,F(xiàn)an-out能夠滿足即將爆發(fā)的IoT多樣化應用的需求。
但我們也不能否認,客戶也面臨著選擇的煩惱。就拿高密度的Fan-out來說,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附著在一個臨時或者永久的材料架構上的工藝進程、而Chip-last則是先生成RDL,再導入die的過程。
第一波Fan-out潮流叫eWLB(embedded wafer-level ball-grid array),那時候采用的是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,他們追逐的也是一種接近于eWLB的chip-first/face down技術。這對于小die尺寸、低I/O和不多的RDL來說,是一個完美的選擇。
與此同時,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。這種方案對于那些將memory和其它die結合在一起的AP來說,是一個很好的選擇。
現(xiàn)在蘋果是第一個使用高密度Fan-out的廠商,更多OEM廠商還處于觀望狀態(tài),因為畢竟新技術的導入成本比較貴。傳統(tǒng)的eWLB fan out的成本對OEM來說還是不錯的,但根據(jù)訪談得知,如果性能表現(xiàn)能夠獲得廠商的認可,他們也會考慮導入新一代Fan-out。
但OEM也是有顧慮的,他們想要一個Fan-out的備用供應商,但由于Fan-out沒有統(tǒng)一的標準,這就導致他們只能和供應商打造專用方案。有時候這樣的風險會很大。
除了Fan-out以外,市場還在追逐另一種類的高端封裝市場,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,這種技術的優(yōu)勢在于在封裝中,die邊緣只需要很一小片的silicon去連接到一起。對比于需要更多silicon的2.5D技術,EMIB的成本優(yōu)勢是明顯的。
選擇FAB的封裝解決方案?
對于OEM來說,選擇合適的技術只是其中的一個挑戰(zhàn)。供應商的選擇是另外一個難題,尤其是在Fab和OSAT中選擇的時候,更是難上加難。
隨著技術的發(fā)展,市場上開始出現(xiàn)了兩種類型的Fab,一種是不會和OSAT有很強競爭關系的,與不會和封裝廠合作,但他們會提供一些簡單的封裝產(chǎn)品,例如硅中介層開發(fā)、TSV構造等。
另一種就是直接和封裝廠競爭的,他們會提供完整的封裝解決方案,他們也會OSAT有合作,這主要取決于產(chǎn)品的類型。
提供全方位服務的FAB相比于OSAT,能夠給OEM更多的支持,同樣也會帶來比OSAT更復雜的運營成本。
在過去,單純的Fab的毛利可以高達50%。而OSAT的毛利只有25%左右。如果FAB涉及封裝的話,他們就會面臨毛利下降的危險。但換個角度看,F(xiàn)AB可以在封裝過程中抵消這種風險。因為通過提供前端的制造服務,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。
三星雖然和TSMC和Intel都提供封裝服務,但他不會涉及市場容量大的封裝,他更愿意將其交給OSAT廠商。按照他們的說法,他們未來會持續(xù)保持和ASE、Amkor等廠商的緊密合作關系。
例如美光,他們的3D RAM產(chǎn)品叫做HMC,在生產(chǎn)過程中,格羅方德會提供TSV構造制程和其他一些封裝工作。格羅方德也會研究一些硅中介層的技術,但他們不會將這些芯片封裝技術開放給客戶。因為他們的觀點是不會和OSAT競爭。
UMC同樣也提供前端的TSV制造服務,但他們依然游離在封裝之外,選擇和OSAT合作。按照聯(lián)電的說法,無論大或小的OEM,在制造芯片的時候,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,在先進制程方面,OSAT同樣有其優(yōu)勢和劣勢,因為OSAT也不能覆蓋所有的封裝技術。但和FAB有一點不同的是,OSAT有了更大的靈活性,能夠滿足大型產(chǎn)品多樣化的設計和生產(chǎn)、制造需求。他們能夠從不同的FAB拿到die進行封裝,這是SIP封裝的關鍵,也是OSAT的優(yōu)勢。
但是,客戶也要對OSAT保持密切的關注。因為隨著時間的推移,成本的增加,越來越少的OSAT能跟進先進封裝技術的研發(fā)。也是因為這個原因,OSAT的并購潮會出現(xiàn),而這種情況的出現(xiàn),對于OEM來說是有利的。因為并購帶來更多的資金,帶來更強的研發(fā)能力,能夠滿足他們的需求。
例如ASE和SPIL的合并,會帶來更強的競爭優(yōu)勢,更多的新產(chǎn)品。
在更早的時候,ASE投資了Deca,因為他想將Deca的fan-out技術帶回臺灣。除了Deca的Fan-out,ASE更是投入到好多種Fan-out封裝技術的研發(fā)。光SPIL就投入了至少三種Fan-out的研發(fā)。
還有其他封裝競爭者在Fan-out投入。
考慮到市場的固定,問題就來到了,是否有足夠的空間給這種OSAT廠商。
新技術層出不窮,競爭者出現(xiàn),OSAT和FAB未來會處于一種什么關系呢?對OSAT來說,又會面臨什么挑戰(zhàn)呢?讓我們靜觀其變。