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華進半導體封裝秦舒:先進封裝技術使得后摩爾定律得以繼續

作者:李佳師來源:中國電子報、電子信息產業網發布時間:2019-09-10 20:54我要評論

秦舒 華進半導體封裝.jpg

國際貿易爭端使得半導體產業面臨的不確定性增加,如何加快半導體產業的發展,如何實現半導體產業鏈的協同創新備受關注。9月4日,在第二屆全球IC企業家大會上,由中國半導體行業協會集成電路分會、中國半導體行業協會封裝分會、中國半導體行業協會支撐分會承辦的主題為“同‘芯’協力,攻堅克難”的半導體產業鏈創新論壇在上海舉行。華進半導體封裝先進技術研發中心有限公司副總經理秦舒在會上表示,摩爾定律的延伸受到物理極限、巨額資金投入等多重壓力,迫切需要新的技術延續工藝進步-,通過先進封裝集成技術,實現高密度集成、體積微型化和更低的成本,使得“后摩爾定律”得以繼續。

而采用以TSV為核心的高密度三維集成技術(3D IC)是未來封裝領域的主導技術,3D IC與CMOS技術和特色工藝一起,構成后摩爾時代集成電路發展的三大支撐技術。

封裝要貼近技術發展的需求,封裝要貼近市場的需求和應用的需求,而面向物聯網、人工智能、5G、毫米波、光電子領域的特色制造技術和定制化封裝工藝,是實現中國集成電路特色引領的戰略選擇。過去我們談封裝,大家看的比較多是我有幾條腿引出來,現在都是定制化了,不是給你幾條腿,現在多一點的是128條腿,甚至可以做到幾千個腳、幾千個引線,這就是定制化設置,根據需求設置,這就是封裝貼近技術發展的需求。

現在應用很多,也相應的要求封裝多元化。比如人工智能、高性能計算,要求封裝的類型是3D SRAM的ASIC,還有終端可擴展計算系統。比如數據中心,需要的封裝是包含HBM、ASIC和3D SRAM的大尺寸2.5D封裝,包含L3緩存分區的分離芯片的3D ASIC,包含多個光纖陣列的硅光子MCM。比如汽車電子,需求是駕駛輔助系統(ADAS)雷達設備的扇出封裝,電動汽車和混合動力汽車中使用的MCU、電源管理系統的WB和IGBT封裝模組。比如5G射頻、毫米波,對于封裝的要求是包含多款異質芯片的多芯片模組(例如LNA、PA、Switch和濾波器等),包含TSV Last工藝的3D集成以及集成天線和被動元器件需求。

TSV先進封裝市場預測。預計2022年TSV高端產品晶圓出片量為60多萬片;盡管數量有限,但由于晶片價值高,仍能產生高收入。而高帶寬存儲器(HBM)正在成為大帶寬應用的標準。智能手機中成像傳感器的數量不斷增加,計算需求不斷增長,促使3D SOC市場擴增。預計未來五年,12寸等效晶圓的出貨數量將以20%的CAGR增加,從2016年的1.3M增加到2022年的4M。TSV在低端產品中的滲透率將保持穩定,其主要增長來源是智能手機前端模塊中的射頻濾波器不斷增加,以支持5G移動通信協議中使用的不同頻帶。

2.5D Interposer市場前景。TSV Interposer是一種昂貴而復雜的封裝工藝技術,成本是影響2.5D市場應用的關鍵因素,需要進一步降低封裝或模塊的總體成本。2016年到2022年,3D硅通孔和2.5D市場復合年增長率達20%;截至2022年,預計投產400萬片晶圓。其市場增長驅動力主要來自高端圖形應用、高性能計算、網絡和數據中心對3D存儲器應用的需求增長,以及指紋識別傳感器、環境光傳感器、射頻濾波器和LED等新應用的快速發展;由于TSV Less 低成本技術的發展,2021年TSV Interposer市場的增速放緩,部分TSV Less技術將逐步替代TSV Interposer以實現2.5D;但部分市場預測,TSV Less技術的開發和商業化將會延遲;同時,為滿足高性能計算市場,對TSV Interposer的需求持續增長。TSV Interposer將繼續主導2.5D市場,像TSMC&UMC這樣的參與者將擴大產能以滿足市場需求。總體來看,TSV Interposer 仍具有強勁的市場優勢。

總結來看,目前約75%左右的異質異構集成是通過有機基板進行集成封裝,這其中大部分是SiP。余下的約25%是采用其他基板實現異質異構集成,這其中包含了硅轉接板、fanout RDL以及陶瓷基板等。隨著集成電路制造工藝節點的不斷提高,成本卻出現了拐點,無論從芯片設計、制造的難度,還是成本,多功能系統的實現越來越需要SiP和異質異構集成。隨著人工智能和5G的發展,系統追求更高的算力、帶寬,芯片的尺寸和布線密度也都在不斷提高,使得2.5D封裝的需求開始增加。2.5D系統集成封裝涉及的技術和資源包含前道晶圓工藝、中道封裝工藝和后道組裝工藝,是很復雜的集成工藝,目前掌握全套技術的公司較少。


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