伴隨著5G和AI時(shí)代的到來，新的應(yīng)用場景催生了對(duì)高效能芯片的需求。但此時(shí)，摩爾定律的發(fā)展已經(jīng)逐漸逼近了物理極限，在這種情況下，業(yè)界將目光轉(zhuǎn)向了封裝領(lǐng)域。

　　封裝領(lǐng)域是我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)展最成熟的環(huán)節(jié)，自80年代中期，封裝已經(jīng)成為我國半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在過去的十年中，伴隨著電子產(chǎn)品生產(chǎn)制造在中國的快速增長，我國的封裝市場也得以在此期間成長了起來。

　　根據(jù)拓墣產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的報(bào)告顯示，按照營收業(yè)績來看，長電科技位列2020年第一季度全球前十大封測業(yè)廠商中的第三位，同樣也是中國大陸地區(qū)封測領(lǐng)域的龍頭。

　　作為我國封測領(lǐng)域極具代表性的廠商之一，長電科技眼中的封裝市場到底是個(gè)怎樣的市場？

　　SiP已成為差異化創(chuàng)新的平臺(tái)

　　在2020世界半導(dǎo)體大會(huì)期間，長電科技技術(shù)市場副總裁包旭升以《微系統(tǒng)集成封裝開拓差異化技術(shù)創(chuàng)新新領(lǐng)域》為主題進(jìn)行了演講。其中他提到了一個(gè)重要觀點(diǎn)，即SiP已成為了差異化創(chuàng)新的平臺(tái)。

　　包旭升認(rèn)為，終端性能及元件數(shù)量的提升使SiP成為最佳選擇，尤其是在5G 時(shí)代所需要的元件數(shù)量增加的情況下，SiP成為了微系統(tǒng)小型化的有效方案。從技術(shù)角度來看，SiP是將一些中段流程技術(shù)帶入后段制程，將原本各自獨(dú)立的封裝元件改成以SiP技術(shù)整體整合。采用這種封裝方式可以有效地縮小封裝體積以節(jié)省空間，同時(shí)縮短元件間的連接線路而使電阻降低，提升電性效果，最終實(shí)現(xiàn)微小封裝體取代大片電路載板，有效地縮小了產(chǎn)品的體積，順應(yīng)了產(chǎn)品輕薄化的趨勢。

　　摩爾定律的演進(jìn)則是另一個(gè)推動(dòng)SiP（Chiplet）向前發(fā)展的因素。摩爾定律與SoC發(fā)展遇到技術(shù)與成本的挑戰(zhàn)，而性能、成本、空間則是SiP封測技術(shù)的優(yōu)勢，這也使的SiP（Chiplet）將延續(xù)摩爾定律?；诖?，包旭升先生個(gè)人做出了一個(gè)大膽的預(yù)測，他認(rèn)為，行業(yè)將從關(guān)注單芯片晶體管數(shù)量轉(zhuǎn)化為關(guān)注SiP封裝的晶體管數(shù)量或者整體算力（數(shù)字類）。

　　從目前SiP發(fā)展的情況中看，由于終端應(yīng)用市場的需求不同，也使得這種封裝發(fā)展出了很多種封裝形態(tài)——除了2D與3D的封裝結(jié)構(gòu)外，還可以采用多功能性基板整合組件的方式。正是由于不同的芯片排列方式，與不同的內(nèi)部接合技術(shù)搭配，使得SiP的封裝形態(tài)呈現(xiàn)出了多樣化的組合，這種差異化也為各大封裝廠商留下很多創(chuàng)新空間，提供了一條新的發(fā)展方向。

　　從長電科技的布局中看，其目前重點(diǎn)發(fā)展的是封裝技術(shù)包括，SiP封裝（包括應(yīng)用于5G FEM的SiP）、應(yīng)用于Chiplet SiP的 2.5D/3D封裝以及晶圓級(jí)封裝。包旭升透露，長電科技還在開發(fā)部分應(yīng)用于汽車電子和大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等發(fā)展較快的熱門封裝類型。

　　從實(shí)際情況中看，長電科技目前SiP封裝以射頻模組為主，在通信領(lǐng)域具有較強(qiáng)的實(shí)力。今年，長電科技還實(shí)現(xiàn)了雙面封裝SiP產(chǎn)品的量產(chǎn)，助力其在5G時(shí)代的發(fā)展，同時(shí)，這也將推動(dòng)長電科技的封裝技術(shù)向消費(fèi)領(lǐng)域發(fā)展。

　　包旭升表示：“上述幾類封裝技術(shù)，在通信領(lǐng)域和消費(fèi)領(lǐng)域有很多相通之處，SiP在這兩個(gè)領(lǐng)域內(nèi)均有應(yīng)用。雖然不同領(lǐng)域還需要在結(jié)構(gòu)、性能、材料，甚至成本等方面做一些調(diào)整，但我們只要著力發(fā)展好通信領(lǐng)域的技術(shù)，便能很好的覆蓋到其他市場領(lǐng)域客戶的需求?！?/p>

　　據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示，受益于國內(nèi)外重點(diǎn)客戶訂單需求強(qiáng)勁，長電科技在今年也取得不俗的成績。在長電科技前不久公布的2020年上半年的財(cái)報(bào)中顯示，公司在今年上半年實(shí)現(xiàn)收入人民幣 119.8億元，凈利潤為人民幣 3.7億元，創(chuàng)五年來同期新高，這也是其深耕先進(jìn)封測技術(shù)成果的另外一種體現(xiàn)。（據(jù)長電科技2019年的年報(bào)顯示，先進(jìn)封裝已成為其營收的主要來源，其先進(jìn)封裝技術(shù)包括 SiP、WL-CSP、FC、eWLB、PiP、PoP及開發(fā)中的2.5D/3D 封裝等。）

　　其他封裝技術(shù)在新應(yīng)用的加持下仍存在活力

　　除了先進(jìn)封裝外，其他封裝技術(shù)也依然存在著活力。

　　包旭升認(rèn)為在不同的應(yīng)用當(dāng)中，各種封裝技術(shù)就像一個(gè)工具箱里不同的工具一樣，不同的封裝拿出來去做不同的應(yīng)用。新技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用并不意味著一定要淘汰相對(duì)較舊的技術(shù)。類似SOT、SOP、QFN 這幾種封裝在幾十年前就出現(xiàn)在了市場當(dāng)中。雖然大家對(duì)它們的關(guān)注度不高，但未來的充電樁、手機(jī)的快充以及第三代化合物器件所采用的封裝技術(shù)則會(huì)是 TO、SOT、SOP、QFN 等基本技術(shù)。當(dāng)然，這些技術(shù)也并不是一成不變，在過去的十幾年時(shí)間中，這些基本的封裝技術(shù)也進(jìn)行了一些改進(jìn)。

　　以SOP為例，長電科技仍在進(jìn)行有關(guān)于SOP的研發(fā)。這種封裝要達(dá)到的水平是，在相同的封裝結(jié)構(gòu)下用不同的封裝材料。即采用不同的貼片材料以達(dá)到不同的性能散熱和可靠性等級(jí)。包旭升指出：“功率器件里 50% 的性能提升都要依靠封裝，而它所用的封裝就是 SOP。所以，只要市場應(yīng)用在高速發(fā)展，所需的封裝技術(shù)就會(huì)受到關(guān)注并快速發(fā)展?！?/p>

　　第三代化合物材料也是這些基礎(chǔ)封裝技術(shù)的另一大發(fā)展機(jī)遇。包旭升指出，在新材料出現(xiàn)的同時(shí)，封裝廠商都在致力于提升封裝的性能以發(fā)揮材料的特性。所以，封裝技術(shù)在散熱、功率、可靠性方面上的提升，尤其是在電性能方面的提升上，對(duì)于第三代半導(dǎo)體的發(fā)展來說至關(guān)重要。

　　老牌封裝廠商與新玩家的差異

　　我們都知道，目前2.5D和3D封裝技術(shù)受到了市場的關(guān)注，很多晶圓代工廠也加入到了這個(gè)賽道中來，這是否會(huì)沖擊傳統(tǒng)封裝廠商的業(yè)務(wù)？

　　包旭升表示，新玩家的涌入確實(shí)帶來一些影響，但這些廠商與傳統(tǒng)OSAT廠商還存在著一些差異。他指出，因?yàn)樵?.5D和3D技術(shù)中涉及到許多中道封裝（這實(shí)際上是前道封裝的一種延續(xù)），而晶圓廠在前道環(huán)節(jié)具有技術(shù)優(yōu)勢，例如在硅轉(zhuǎn)接板（Si TSV Interposer）封裝、3D微凸塊micro-bumps，或者Wafer to Wafer高密度連接等方面。而后道封裝廠商的優(yōu)勢則在于異質(zhì)異構(gòu)的集成。無論是 Interposer 還是 Chiplet，都需要將多個(gè)芯片、被動(dòng)元件、多層基板在后道環(huán)節(jié)進(jìn)行集成，而這樣的封裝工藝難度系數(shù)很大。

　　后道封裝廠在這類難題上，具有一定的技術(shù)積累和技術(shù)優(yōu)勢。舉例來說，長電江陰廠從2008年就開始生產(chǎn)大顆的 FC-BGA 產(chǎn)品，目前其近 80x80mm 的技術(shù)已經(jīng)驗(yàn)證完成了，52.5x52.5mm 的產(chǎn)品已經(jīng)量產(chǎn)多年。未來，長電科技還將繼續(xù)開發(fā) 70mm, 80mm 以上的產(chǎn)品，目前已經(jīng)有客戶已經(jīng)就 100x100mm 尺寸的FC-BGA封裝技術(shù)提出了需求。

　　這些研發(fā)項(xiàng)目十分具有挑戰(zhàn)性，在這個(gè)過程中，不僅需要處理硅片，還需要處理好基板、被動(dòng)元器件、散熱蓋，TIM膠等元件的集成——需要關(guān)注這些元件結(jié)構(gòu)配置、翹曲、材料屬性，而且還需要保證99.9%以上的良率。包旭升表示：“良率對(duì)于封裝技術(shù)來說十分關(guān)鍵，進(jìn)入2.5D/3D 封裝領(lǐng)域，如果良率僅能達(dá)到 80% 或 90%，則不會(huì)贏得市場的青睞。因?yàn)橘徣雰H僅一顆 FC-BGA 基板就可能花費(fèi)上百美金，如果良率低，是很難在市場上存活的?！?/p>

　　包旭升總結(jié)道，晶圓廠在 2.5D和3D技術(shù)領(lǐng)域的開發(fā)，對(duì)OSAT廠商確實(shí)有一定影響，因?yàn)樗麄兡軌蚶米陨韮?yōu)勢，在中道晶圓級(jí)環(huán)節(jié)延續(xù)競爭力。但作為封裝廠，他們也有在2.5D和3D后道封裝領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)積累和技術(shù)壁壘。因此，當(dāng)下很難判斷輸贏。另外，從供應(yīng)鏈角度考慮，很多企業(yè)不希望將“雞蛋放在同一個(gè)籃子里”，因此，OSAT廠商在2.5D和3D技術(shù)領(lǐng)域上仍具有較大的發(fā)展空間。

　　封裝工藝還需要哪些環(huán)節(jié)的支持

　　長電科技將工藝視為是其實(shí)現(xiàn)差異化競爭的核心能力，而工藝就必須需要材料、設(shè)備等相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的共同發(fā)展。

　　包旭升在其演講中提到，協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真奠定了封裝設(shè)計(jì)成敗。他指出，前道制程PDK模式將擴(kuò)展到后道，芯片-封裝-系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)仿真已成必然選項(xiàng)。封裝結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)規(guī)則、材料選擇、仿真模型是天生良品的關(guān)鍵。因此，伴隨著封裝工藝的進(jìn)步，與之相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)則和仿真模型須要依據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)持續(xù)校正和更新。

　　此外，材料也是現(xiàn)代提升封裝技術(shù)的另外一個(gè)重要因素。包旭升在其演講中提到，封裝材料從主攻可靠性（異質(zhì)材料間的CTE匹配）提升到需要兼顧可靠性和電性能。而金屬導(dǎo)線表面粗糙度（Skin Effect）、介電材料介電常數(shù)、Via的設(shè)計(jì)等材料特性則影響著5G封裝的電性能。材料對(duì)于新型封裝，尤其是對(duì)涉及到毫米波的封裝具有重要意義。他表示：“在這種材料的選擇中，我們需要平衡三個(gè)因素：可靠性，性能和成本。”

　　設(shè)備也是封裝過程當(dāng)中十分重要的一部分。我們都知道，現(xiàn)代工廠都逐漸向智能制造方向轉(zhuǎn)型，封裝廠商也是如此。在2020世界半導(dǎo)體大會(huì)期間，長電科技所展示的一站式集成電路封裝測試服務(wù)，即采用了高度智能化、自動(dòng)化的設(shè)備。據(jù)現(xiàn)場工作人員介紹，用于該流程的智能搬運(yùn)及產(chǎn)品檢測設(shè)備就是由長電科技與國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備廠商們共同研發(fā)完成的。

　　封裝工藝是材料、設(shè)備的綜合應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的基石。如果能夠打通這些產(chǎn)業(yè)鏈上的問題，國內(nèi)封裝廠商或許能夠更上一層樓。

　　結(jié)語

　　封裝作為集成電路產(chǎn)業(yè)鏈當(dāng)中比較靠后的環(huán)節(jié)，其利潤比其他環(huán)節(jié)低。在利潤和市場競爭的雙重壓力下，只有靠不斷地提升核心能力才能獲得更大的市場。

　　長電科技作為我國封測領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，其2019年就將9.69億元投入到了研發(fā)中去，憑借其在在中國、韓國擁有兩大研發(fā)中心，在中國、韓國及新加坡?lián)碛辛蠹呻娐烦善飞a(chǎn)基地，長電科技贏得了市場的認(rèn)可。在今年上半年當(dāng)中，長電科技利潤再創(chuàng)歷史新高更是為我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展打入了一針強(qiáng)“芯”劑。