深度分析半導體封裝技術趨勢，FOPLP前景如何？

當尺寸、成本及效能成為終端用戶的訴求，具備高度晶元整合能力的先進封裝技術則被視為後摩爾時代下延續半導體產業發展的動能。據Yole Development的數據顯示，預計2020年，全球半導體市場將高達5025億美元；先進封裝產業2016至2022年的整體營收年複合成長率（CAGR）可達到7%。

「扇出型封裝技術是成長最快速的先進封裝技術，成長率高達36%。到了2022年，扇出型封裝的市場規模預計將會超過30億美元。而在2018年至2023年，FOPLP的年複合成長率將高達70%以上。」Manz亞智科技總經理林峻生在採訪中向芯師爺表示。

Manz亞智科技總經理林峻生

扇出型封裝技術的崛起

從發展歷程來看，封裝技術經歷了從金屬導線架、打線封裝及覆晶封裝等歷程，但隨著摩爾定律極限的逼近，半導體封裝產業已面臨無法通過微縮晶元的尺寸來提升電子裝置效能的窘境，因此扇入型晶圓級封裝技術也被開發出來，以便於減少厚度，達到更加小型化的需求，同時可有效降低生產成本。

然而，在扇入型晶圓級封裝技術進入市場後不久，便面臨著以下挑戰：其一，晶元尺寸持續縮小，大尺寸錫球再也無法容納於晶元的面積內；其二，如果將I/O節點或錫球尺寸縮小，則組裝成本會增加不少。

隨著I/O數增加，扇入型晶圓級封裝技術將面臨更多的困難。因此，更先進的扇出型晶圓級封裝技術（Fan-Out Wafer LevelPackaging；FOWLP）出現了，其採取扇出型拉線出來的方式，除了可將錫球布在原本的晶元上，也可擴大至扇出型的區域，因此增加I/O數，做出更強大效能的晶元。

與此同時，扇入型晶圓級封裝和扇出型晶圓級封裝可以不需要載板即可完成封裝，等於減一層封裝。此外，扇出型封裝可以透過RDL以扇出的方式整合更多異質、同質的裸晶在一個封裝體中，假設放置多顆裸晶，等於省了多層封裝。

對比來看，扇出型封裝技術與扇入型封裝在結構及性能方面均存在著差異性，具體優勢如下：

1、體積更小

不需要封裝基板，可滿足薄型化封裝的需求；透過扇出型封裝，可將不同的晶元整合成單一的二維封裝體，達到體積薄型化的SiP封裝技術，進化了原本需要直通硅晶穿孔將數顆晶元做垂直疊加封裝。

2、效能更強大

在相同的晶元尺寸下，可以做到範圍更廣、層數更多的重分布層，基於這樣的變化，晶元的腳數I/O也就變得更多；各種不同功能的晶元透過RDL聯結的方式，整合在單一封裝體中，其功能性將更加強大。

3、成本更低

該技術能夠大幅縮短繁複的製程及減少材料的使用，有效的降低了成本。

在扇出型封裝技術中，由於技術路線及應用需求的不同，又分為扇出型晶圓級封裝（FOWLP）及扇出型面板級封裝（FOPLP）兩種。其中，FOPLP相比FOWLP較便宜，目前在高端市場(GPU、CPU、FPGA等)主要用FOWLP技術，其企業代表為台積電；中低端市場（APE、PMIC等）主要以FOPLP技術為主，其企業代表為三星電子、力成科技。

Manz亞智科技資深銷售處長簡偉銓

「以去年的數據來看，高階扇出型封裝和中低階扇出型封裝的市場規模已極為相近，分別是4.87億美元和4.95億美元，預計2024年，高階扇出型封裝的市場規模將高達24.42億美元，遠超中低階扇出型封裝市場。」Manz亞智科技資深銷售處長簡偉銓表示。

FOPLP的四大挑戰

從成本上講，FOPLP比FOWLP工藝便宜。同時，封裝的尺寸越做越大的時候,使用FOPLP相較於FOWLP, 載具的面積使用率可被更有效的利用。但為何目前市場主流依舊是FOWLP封裝技術呢？

對此，簡偉銓解釋道：「 由於FOPLP尚處於早期階段，目前仍有許多解決方案仍待研究以提供具有成本效益的生產線，其中印刷電路板及玻璃基板的面板形式是主要的研究方案，但尺寸尚未標準化且還有許多方案正在進行研發。同時，FOPLP封裝技術還面臨著良率產量、翹曲及設備投入研發、投資回報率等種種挑戰。」

針對這些挑戰，Manz亞智科技也推出了一系列產品解決方案，如濕法化學製程設備、狹縫式塗布設備、激光鑽孔及剝蝕設備、顯影設備、黃光微影TRACK LINE產線整合設備及自動化設備等。

「憑藉面板產業豐富的經驗，從G3.5代到G10.5代，亞智科技都有相應的工藝與之對應。比如目前FOPLP的尺寸走向可能是500mm*500mm或600mm*600mm，亞智科技也有相應的製造設備產品提供。同時，亞智科技也可以針對不同客戶對設備尺寸、材料等的不同需求，提供相應的設備產品。」簡偉銓補充道。

5G、AI及自動駕駛功不可沒

目前，FOPLP主要被用於移動終端產品。但隨著5G、人工智慧（AI）及自動駕駛等市場的發展，到2020年左右，FOPLP將擴展到尺寸超過15*15的異構集成，模塊化和高速數據處理的需求將急劇增長。

FOPLP技術重點之一為同質、異質多晶元整合，這些晶元通過微細銅重布線路層(RDL) 連結的方式整合在單一封裝體中，以實現更高密度重布線層(RDL)、更精細線寬/線距。

Manz亞智科技先進封裝技術項目經理蔡承佑博士

對於目前的FPD/PCB企業而言，如果想要使用最新的FOPLP封裝技術，其設備的更換也成為一大問題。「大部分生產廠商不需要重新更換整套設備，只需要更換最新的電鍍設備即可，而這些產品解決方案亞智科技均可提供。」Manz亞智科技先進封裝技術項目經理蔡承佑博士表示。

當然，以目前的市場趨勢來看，扇出型面板級封裝技術還未標準化，產出的產品將會以中低階為主。但隨著工藝的逐漸成熟，產出的產品也會逐漸朝高階邁入。

對此，蔡承佑總結表示：「亞智科技將會與客戶緊密合作，研發高性能的設備，以符合製程需求。比如設立實驗線、加速雙邊的製程討論等。同時，亞智科技也會與學、研等機構合作，定時交流經驗，以加速FOPLP技術的發展。」

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