集成電路封裝行業(yè)在2019年的增長將放緩，但先進封裝仍然是一個亮點。我們必須為這個放緩和不確定性做好準備。

　　總體而言，2018年上半年IC封裝公司的需求強勁，但下半年由于存儲器市場的衰退，封裝市場整體降溫。展望未來，盡管業(yè)務(wù)可能在下半年有所回升，但集成電路封裝市場的緩慢行情預(yù)計將延伸至2019年上半年。當然，這取決于代工生產(chǎn)商OEM的需求、芯片產(chǎn)業(yè)的增長和地緣政治等因素。

　　美國和中國之間的“貿(mào)易戰(zhàn)”已經(jīng)導(dǎo)致一些封裝公司放緩在中國的投資。但貿(mào)易戰(zhàn)帶來的問題是不確定的，目前的中美貿(mào)易戰(zhàn)引起的提升關(guān)稅對半導(dǎo)體行業(yè)的影響還不是十分明確。

　　除了貿(mào)易戰(zhàn)以外并不都是悲觀失望的氛圍。在封裝領(lǐng)域值得關(guān)注的是先進封裝繼續(xù)加速增長，特別是2.5D、3D、扇出和系統(tǒng)封裝（SIP）等方法。此外，伴隨著先進封裝出現(xiàn)的其他封裝技術(shù)，如小芯片（chiplets）和面板級扇出（panel-level fan-out）正在行業(yè)引起越來越多的重視。

　　先進封裝技術(shù)今天正在半導(dǎo)體市場上發(fā)揮著越來越大的作用。由于先進節(jié)點帶來的IC設(shè)計成本猛增，越來越少的芯片制造商能夠負擔得起擴展和遷移到10nm/7nm等先進節(jié)點的費用，而先進封裝“適時而生”成為他們一個新的選擇。除了先進封裝，還有另一種提升芯片性能的方法是“異構(gòu)集成”，這種方法是將多個芯片集成在一個封裝中。

　　總的來說，封裝行業(yè)高級封裝的增長速度比整個封裝市場的增長速度快，但先進封裝的增長并不能抵消預(yù)期的封裝業(yè)務(wù)的放緩。Yole Développement的首席分析師Santosh Kumar表示，在整個集成電路封裝市場，“我們預(yù)計2019年將會放緩。”

　　封裝行業(yè)展望

　　通常，芯片封裝行業(yè)存在有三類不同的實體：IDM、代工廠和OSAT（外包的半導(dǎo)體封裝和測試供應(yīng)商）。

　　有許多IDM也為自己的IC產(chǎn)品研發(fā)封裝，例如英特爾、三星等。一些代工廠，如臺積電，在代工制造芯片的同時也為客戶提供芯片封裝服務(wù)。然而，大多數(shù)代工廠并不開發(fā)集成電路封裝，大部分的情況下，他們把封裝要求交給了外包的第三方封測代工廠OSAT。

　　OSAT是獨立的封測代工廠商。據(jù)統(tǒng)計，全球市場上共有100多家OSAT。這其中只有少數(shù)OSAT是大型的封測廠商，但大多數(shù)是中小型封測廠商。

　　經(jīng)過許多年的整合并購，現(xiàn)在OSAT行業(yè)已經(jīng)趨于穩(wěn)定。上一次大的OSAT并購整合發(fā)生在2018年，當時世界最大的OSAT廠商先進半導(dǎo)體工程公司（ASE）收購了第四大OSAT廠商——硅制品精密工業(yè)公司（SPIL）。

　　然而，封裝行業(yè)面臨的一項艱巨挑戰(zhàn)是不斷降低成本?？蛻粝Ｍ鸒SAT廠商每年將封裝價格降低2%到5%。為了做到這一點，OSAT廠商必須維持其研發(fā)和資本支出預(yù)算，以保持自己的技術(shù)領(lǐng)先于半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展曲線。

　　封裝業(yè)面臨的另一項挑戰(zhàn)是必須與混亂無序的商業(yè)周期競爭。典型的封裝市場增長率也反映了半導(dǎo)體市場的狀況。

　　據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計（WSTS）的數(shù)據(jù)，在存儲器市場增長放緩的情況下，半導(dǎo)體市場預(yù)計在2019年將達到4900億美元，比2018年增長2.6%。據(jù)《華爾街日報》報道，相比之下，2018年半導(dǎo)體市場的增長率為15.9%。

　　根據(jù)預(yù)測，處于技術(shù)前沿的代工業(yè)務(wù)有望在2019年實現(xiàn)增長，但存儲器市場前景喜憂參半。Veeco高級光刻應(yīng)用副總裁DougAnberg說：“盡管與去年同期相比存儲器芯片價格有所下降，但仍有增長。”他指出，“盡管全球三大存儲器芯片的IDM供應(yīng)商進行了一些資本支出的調(diào)整，但它們將會繼續(xù)推出新技術(shù)和新產(chǎn)品，但增長速度比最初計劃的要慢?！?/p>

　　▲  按平臺劃分的高級封裝收入預(yù)測（來源：YOLE）

　　同時，封裝市場也在慢慢發(fā)生變化。多年來，智能手機一直是封裝行業(yè)的關(guān)鍵驅(qū)動力?，F(xiàn)在則是有許多其他市場將推動封裝行業(yè)的增長。

　　“人工智能將繼續(xù)是主要的封裝產(chǎn)能驅(qū)動力。預(yù)計大量人工智能投資將會繼續(xù)增長，”Anberg說?！霸诜?wù)器/云行業(yè)，隨著封裝行業(yè)逐步走向5G平臺，將大大驅(qū)動硅中介層和基板扇出解決方案，因為大數(shù)據(jù)處理將需要更多的處理能力和更高的帶寬內(nèi)存?！?/p>

　　還有其他一些市場驅(qū)動因素?！拔覀冾A(yù)計封裝市場將繼續(xù)專注于移動市場以外的各種領(lǐng)域，包括汽車電子、5G、人工智能和機器學(xué)習(xí)，”Kla Tencor的Vandewalle說?！皩τ谄囆袠I(yè)，封裝質(zhì)量的要求繼續(xù)提高；因此，我們預(yù)計對汽車電子的投資將進一步升級汽車電子封裝線。”

　　我們看還可以陸續(xù)看到許多的新技術(shù)仍在不斷涌現(xiàn)?！叭斯ぶ悄苁亲畲蟮尿?qū)動力之一。物聯(lián)網(wǎng)是另一個驅(qū)動應(yīng)用。這些都將推動封裝業(yè)務(wù)和商業(yè)機會以相當快的速度向前發(fā)展?！?Brewer Science公司總裁兼首席執(zhí)行官Terry Brewer表示，“我們將擁有自動駕駛和自動校正的汽車。但是他們已經(jīng)來了，我們還沒到?！?/p>

　　另外還有一些市場，它曾經(jīng)是封裝行業(yè)的主要驅(qū)動力，現(xiàn)在正在走下坡路，這就是加密貨幣比特幣市場。

　　與此同時，中美之間的貿(mào)易戰(zhàn)對市場的影響仍有待觀察?！八坪趺總€人都在想的一個話題是中美關(guān)稅的影響以及中美之間的貿(mào)易戰(zhàn)，”Semico Research公司的制造總經(jīng)理Joanne Itow表示，“合作伙伴關(guān)系、采購和庫存水平都受到貿(mào)易戰(zhàn)不確定性增加的影響，我們已經(jīng)看到不少公司已經(jīng)制定了應(yīng)急計劃方案。”

　　引線鍵合、倒裝芯片市場

　　同時，近年來封裝行業(yè)開發(fā)了大量的封裝類型。區(qū)分封裝市場的一種方法是根據(jù)互連方式，互連包括以下幾種技術(shù)：引線鍵合、倒裝芯片、晶片級封裝和硅通孔（TSV）。

　　根據(jù)TechSearch的數(shù)據(jù)，至今大約75%到80%的集成電路封裝采用的是一種舊的互連方案，即引線鍵合（wire bonding）的方式。然而，根據(jù)Prismark的數(shù)據(jù)，從晶圓生產(chǎn)的角度來看，從2016年到2021年，引線鍵合封裝的增長率僅為2.7%。

　　研制于20世紀50年代的引線鍵合機類似于一種高科技縫紉機，它用細線將一塊芯片縫合到另一塊芯片或基板上。引線鍵合用于低成本的傳統(tǒng)封裝、中檔封裝和內(nèi)存芯片堆疊。

　　到2017年底，封裝廠的引線鍵合利用率達到了最大產(chǎn)能。相比之下，由于集成電路整個市場的放緩，從2018年第四季度開始引線鍵合產(chǎn)能利用率降至70%至80%或更低。

　　這種不景氣的業(yè)務(wù)環(huán)境預(yù)計將延續(xù)到2019年初。但到2019年中或更早的時候，業(yè)務(wù)可能會恢復(fù)。

　　“我們認為中美貿(mào)易緊張局勢不會惡化。因此我們預(yù)計2019年3月份當季會穩(wěn)定下來，”Kulicke&Soffa總裁兼首席執(zhí)行官Fusen Chen在最近的一次電話會議上說?！跋Ｍ舆t的投資會變成一個平緩的斜坡。在下半個財年，我們預(yù)計會出現(xiàn)增長?？赡軙?月份之后開始?！?/p>

　　同時，在引線鍵合領(lǐng)域也發(fā)生了一些變化。在一些產(chǎn)品中，DRAM芯片被堆疊在一個封裝中，并使用引線鍵合技術(shù)進行連接?，F(xiàn)在，DRAM廠商正從引線鍵合向倒裝芯片封裝發(fā)展，目的是提高芯片的I/O密度。

　　反過來，這將進一步推動存儲芯片先進封裝的發(fā)展?！案叨舜鎯鉀Q方案正在轉(zhuǎn)向高級封裝。堆疊式DRAM和硅通孔（TSV）的采用始于2015年，用于高帶寬存儲（HBM）和雙列直插式存儲模塊（DIMMs），”Veeco的Anberg說。“移動DRAM正在轉(zhuǎn)換為倒裝芯片封裝。預(yù)計2022年用于存儲芯片封裝的倒裝芯片業(yè)務(wù)將占整個市場的13%，為銅柱、晶圓級封裝、TSV和扇出封裝創(chuàng)造了新的機會?！?/p>

　　扇出，2.5D和小晶片

　　與引線鍵合和倒裝芯片相比，扇出技術(shù)正以更快的速度增長。根據(jù)Prismark的數(shù)據(jù)，從2016年到2021年，以晶圓為依據(jù)，扇出封裝的市場預(yù)計將以24.6%的速度增長。

　　根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，從收入角度來看，2018年至2023年，扇出市場預(yù)計增長20%，到2023年達到23億美元?！吧瘸龇庋b仍然是一個正在健康增長的市場，從收入來看，從2018年到2019年，年增長率為19%，”Yole的分析師Favier Shoo說。

　　和扇出相關(guān)的另一個技術(shù)是扇入（fan-in），扇入也被看作屬于晶圓級封裝（WLP）的類別。在WLP中，芯片是在晶圓上進行封裝的。

　　扇入或扇出都不需要像2.5D/3D這樣的中介層，但兩種WLP類型是不同的。一個區(qū)別是兩種封裝類型如何合并再布線層（RDLs）。RDL是銅金屬連接線或用于將封裝的一部分與另一部分進行電氣連接。RDL是通過線和線間距來測量的，線和線間距指的是金屬線的寬度和間距。

　　在扇入技術(shù)中，RDL是向內(nèi)布線的。在扇出技術(shù)中，RDL是即向內(nèi)也向外布線的，從而可以使有更多I/O通道的封裝體變得更薄。

　　扇出技術(shù)是由智能手機和其他產(chǎn)品驅(qū)動的。臺積電的InFO技術(shù)，是最著名的扇出技術(shù)的例子，它起始于在蘋果的iPhone中使用，現(xiàn)在仍在最新的iPhone手機中使用。從iPhone7開始使用的這個全新封裝技術(shù)InFO，可以讓芯片與芯片之間直接鏈接，從而減少厚度。這對手機相對格外重要，因為可以做得更薄。手機處理器封裝的厚度過去可達1.3～1.4厘米，臺積電的第一代InFO就達到了小于1厘米，減少了30%的厚度。這個技術(shù)讓臺積電連續(xù)拿到了三代蘋果手機的訂單。

　　臺積電2011年Q3開始進軍先進封裝領(lǐng)域。臺積電開發(fā)所謂的“先進封裝技術(shù)”的理由是，“摩爾定律已經(jīng)放緩，但從整個電子系統(tǒng)層面上來看，在電路板和封裝上還有很大的改進空間，”（張忠謀語）

　　Veeco’s的Anberg說：“盡管許多分析師預(yù)測，移動設(shè)備的增長在2019年將持平，但由于處理能力需求的增加以及不斷增長的存儲容量需求，晶圓級封裝（WLP）的內(nèi)容將繼續(xù)增長。”

　　其他人也同意這個觀點。“移動仍然是低密度和高密度扇出的一個主要增長驅(qū)動因素，”ASE工程高級總監(jiān)John Hunt說?！捌囆袠I(yè)將加速扇出技術(shù)的發(fā)展，因為我們的扇出技術(shù)已經(jīng)達到了1級和2級的要求。而且在高端服務(wù)器應(yīng)用市場上也在增長?！?/p>

　　通常的扇出分為兩大類：標準密度和高密度。高密度扇出超過500個I/O通道，線寬/間距小于8微米。安靠（AMKOR）、ASE和臺積電銷售的高密度扇出技術(shù)，專門針對智能手機和服務(wù)器。

　　標準密度扇出定義為小于500 I/O通道，且大于8微米線寬/間距的封裝。

　　▲  M系列與eWLB（來源：ASE）

　　競爭正在這里開始升溫。ASE和Deca正在升級的M系列，是一個與eWLB競爭的標準密度扇出領(lǐng)域?！癕系列的可靠性比eWLB和晶片級芯片級封裝要好得多，”ASE的Hunt說?！拔覀兊腗系列產(chǎn)品即有扇出，也有一部分是扇入。它是晶圓級CSP的替代品，因為它有六面保護。因此，它的性能顯著提高?！?/p>

　　傳統(tǒng)上的標準密度扇出已廣泛用于移動和消費應(yīng)用?，F(xiàn)在扇出開始轉(zhuǎn)向汽車領(lǐng)域，過去汽車一直是由傳統(tǒng)封裝主導(dǎo)。

　　扇出正在進入某些（但不是全部）領(lǐng)域?！霸诩す饫走_上沒看到，但在雷達上看到了。對于汽車，主要是信息娛樂，我看到正向0級邁進。要進入到引擎蓋下面，還需要花些時間。但對于eWLB一級來講它雖然合格，但已不適用了。它不再是一個芯片，而可能是兩個芯片了，”JCET/STATS ChipPAC的副主任Jacinta Aman Lim說。

　　其他類型的扇出技術(shù)正在出現(xiàn)。經(jīng)過多年的研發(fā)，面板級扇出封裝開始在市場上迅速增長?！叭且呀?jīng)啟動了HVM面板扇出。PTI和Nepes目前處于小批量生產(chǎn)階段，明年將推出各種產(chǎn)品的HVM。到2019年底，ASE/Deca可能會啟動面板FO的HVM?？傮w而言，與2018年相比，2019年我們看到了更高的扇出采用率和更多業(yè)務(wù)的面板FO，”Yole的Kumar說。

　　今天的扇出技術(shù)包括在一個200毫米或300毫米的晶圓尺寸上封裝一個芯片。在面板級扇出中，封裝是在在一個大的方形面板上進行處理。這增加了每個基板的芯片數(shù)量，從而降低了制造成本。

　　▲ 300毫米晶圓和面板上的芯片數(shù)量比較

　?。▉碓矗篠tats Chippac，Rudolph）

　　對面板級封裝來說有一些挑戰(zhàn)。“我們相信（傳統(tǒng)的）扇出將被更廣泛地采用，特別是對于像移動這樣的應(yīng)用，在那里形狀因素是至關(guān)重要的，”KlaTencor的Vandewalle說?！懊姘迳瘸龇庋b技術(shù)將被進一步采用，雖然不是在一夜之間。但為了實現(xiàn)高產(chǎn)，還需要大量的工程工作，另外還要求面板尺寸和操作方面的標準化?！?/p>

　　在推廣扇出技術(shù)的同時，多年來封裝行業(yè)一直在推行2.5D技術(shù)。在2.5D中，芯片堆疊在中介層上部，中介層通過硅通孔（TSV）集成。中介層的角色是芯片和電路板之間的橋梁。

　　“2.5D使互連密度增加了一個數(shù)量級，需要處理的是存儲帶寬和延遲。這就是加入中介層的目的，它具有非常精細的線寬和間距，”GlobalFoundries封裝研發(fā)和運營副總裁David McCann說。

　　然而，2.5D/3D技術(shù)相對昂貴的成本，限制了市場對網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器等高端應(yīng)用的需求。

　　與此同時，一種叫做小晶片（chiplets）的技術(shù)也在出現(xiàn)。有了小晶片，你就可以像搭建樂高積木那樣去搭建一個系統(tǒng)。其基本想法是在一個晶片庫中有一個模塊化的芯片菜單，然后你可以將不同芯片集成到一個封裝中，并使用“die-to-die”互連方案將它們連接起來。

　　政府機構(gòu)、行業(yè)團體和不少公司已經(jīng)開始就各類小晶片模型達成合作。

　　小晶片的發(fā)展勢頭正在增強。“這將加速創(chuàng)新，因為您只設(shè)計了一個部件，其他是從庫里捻手而來。這一直是知識產(chǎn)權(quán)機構(gòu)和IP業(yè)務(wù)的驅(qū)動力，但遇到的阻力是如何把這些IP集成到一起，這一部分有難度，”Kandou巴士的首席執(zhí)行官Amin Shokrollahi說。

　　小晶片需要一段時間才能成為主流?！坝袔讉€問題需要克服，例如標準、成本、測試和供應(yīng)鏈，”Yole的Kumar說。

　　小晶片、2.5D、扇出等技術(shù)是將多個芯片集成在一個封裝中的方法之一。與初衷一樣，業(yè)界希望使用這些技術(shù)方案來替代傳統(tǒng)的芯片微縮。

　　因為在封裝工藝中，其特性尺寸相對芯片微縮的尺寸要大很多，但是可以通過減少封裝的凸點間距和再布線層（RDL）來微縮器件尺寸。

　　對于這類和其他的應(yīng)用，類似多芯片封裝或異構(gòu)集成正在逐漸成為主流。“我們希望在邏輯和存儲器件上繼續(xù)采用先進封裝解決方案，”LamResearch董事總經(jīng)理ManishRanjan說。“隨著各公司采用先進封裝解決方案來滿足其未來的產(chǎn)品需求，異構(gòu)集成作為一個關(guān)鍵的推動者也應(yīng)該加快?！?/p>

　　不管最終結(jié)果如何，可以肯定的是，先進封裝正朝著若干個方向發(fā)展，它為客戶提供了新的選擇，也許有太多的選擇。重要的是，哪種封裝類型會產(chǎn)生效益，哪種只會成為一部分利基市場？可以肯定的是隨著時間的推移，有些技術(shù)會被淘汰。