盡管先進(jìn)的封裝仍然是市場(chǎng)的亮點(diǎn)，但如果不是一些不確定因素的話(huà)，IC封裝行業(yè)正準(zhǔn)備迎接2019年的緩慢增長(zhǎng)。

一般來(lái)說(shuō)，IC封裝廠在2018年上半年需求強(qiáng)勁，但由于內(nèi)存放緩，市場(chǎng)在下半年降溫。展望未來(lái)，較慢的IC 封裝市場(chǎng)有望延續(xù)至2019年上半年，盡管下半年業(yè)務(wù)可能會(huì)有所增長(zhǎng)。當(dāng)然，這取決于OEM需求，芯片增長(zhǎng)和地緣政治因素。

美國(guó)和中國(guó)之間的貿(mào)易緊張關(guān)系已經(jīng) 已經(jīng) 造成了一些封裝廠放慢在中國(guó)的投資。但這些貿(mào)易問(wèn)題是不穩(wěn)定的。目前尚不清楚中國(guó)和美國(guó)提出的關(guān)稅對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)會(huì)產(chǎn)生什么影響。

這并不是所有的厄運(yùn)和沮喪。先進(jìn)的封裝繼續(xù)增長(zhǎng)，特別是2.5D，3D，扇出和系統(tǒng)級(jí)封裝(SIP)等方法。此外，芯片和面板級(jí)扇出等新的封裝技術(shù)正在興起。

總體而言，先進(jìn)封裝在半導(dǎo)體市場(chǎng)中發(fā)揮著更大的作用。如今，由于IC設(shè)計(jì)成本飆升，設(shè)備制造商可以負(fù)擔(dān)得起并擴(kuò)展到10nm / 7nm及更高級(jí)別等高級(jí)節(jié)點(diǎn)。獲得許多擴(kuò)展優(yōu)勢(shì)的另一種方法是轉(zhuǎn)向異構(gòu)集成，將多個(gè)芯片放入高級(jí)軟件包中。

總而言之，先進(jìn)封裝的增長(zhǎng)速度超過(guò)整體封裝市場(chǎng)，但這還不足以抵消預(yù)計(jì)的業(yè)務(wù)放緩。在整個(gè)IC封裝市場(chǎng)，“我們預(yù)計(jì)2019年會(huì)出現(xiàn)放緩，”YoleDéveloppement首席分析師Santosh Kumar表示。“這是整個(gè)2019年。”

據(jù)Yole稱(chēng)，2019年，包括所有技術(shù)在內(nèi)的IC封裝市場(chǎng)預(yù)計(jì)收入將達(dá)到680億美元，比2018年增長(zhǎng)3.5%。據(jù)Yole稱(chēng)，相比之下，預(yù)計(jì)2018年IC封裝市場(chǎng)將增長(zhǎng)5.9%。同時(shí)，“先進(jìn)的封裝預(yù)計(jì)在2019年增長(zhǎng)4.3%，而傳統(tǒng)/商品封裝的增長(zhǎng)率為2.8%”，Kumar表示。

IC封裝的單位增長(zhǎng)也是一個(gè)混合因素。“2019年封裝市場(chǎng)前景樂(lè)觀，單位增長(zhǎng)預(yù)計(jì)增長(zhǎng)5%至10%，盡管與過(guò)去兩年相比略有放緩，”ICOS部門(mén)總經(jīng)理Pieter Vandewalle表示。KLA-Tencor。

圖1：平臺(tái)預(yù)測(cè)的高級(jí)封裝收入。(來(lái)源：Yole)

圖2：晶圓啟動(dòng)帶來(lái)的先進(jìn)封裝增長(zhǎng)預(yù)測(cè)。(來(lái)源：Prismark，ASM Pacific)

封裝領(lǐng)域

通常，有三種類(lèi)型的實(shí)體會(huì)開(kāi)發(fā)芯片封裝 - 集成器件制造商(IDM)，代工廠和外包半導(dǎo)體組裝和測(cè)試(OSAT)供應(yīng)商。

許多IDM為自己的IC產(chǎn)品開(kāi)發(fā)包。然后，一些代工廠，如英特爾，三星和臺(tái)積電，為客戶(hù)提供芯片封裝服務(wù)。然而，大多數(shù)代工廠不開(kāi)發(fā)IC封裝。相反，他們將封裝要求交給OSAT。

OSAT是商家供應(yīng)商。最后統(tǒng)計(jì)，市場(chǎng)上有超過(guò)100種不同的OSAT。一些OSAT很大，但大多數(shù)是中小型玩家。

經(jīng)過(guò)多年的整合，OSAT行業(yè)已經(jīng)穩(wěn)定下來(lái)。上一次重大合并發(fā)生在2018年，當(dāng)時(shí)全球最大的OSAT公司Advanced Semiconductor Engineering(ASE)收購(gòu)了第四大OSAT的Siliconware Precision Industries(SPIL)。

然而，封裝是一項(xiàng)艱巨的業(yè)務(wù)?？蛻?hù)希望OSAT每年將其封裝價(jià)格降低2%至5%。然而，OSAT必須保持其研發(fā)和資本支出預(yù)算，以保持領(lǐng)先于技術(shù)曲線(xiàn)。

封裝廠也 必須 應(yīng)對(duì)顛覆性的商業(yè)周期。通常，封裝的增長(zhǎng)率反映了半導(dǎo)體市場(chǎng)的狀況。

根據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)(WSTS)小組的數(shù)據(jù)，在內(nèi)存放緩的情況下，預(yù)計(jì)2019年半導(dǎo)體市場(chǎng)將達(dá)到4900億美元，比2018年增長(zhǎng)2.6%。根據(jù)WSTS，相比之下，2018年的增長(zhǎng)率為15.9%。

根據(jù)各種預(yù)測(cè)，領(lǐng)先的代工業(yè)務(wù)將在2019年實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)，但內(nèi)存前景喜憂(yōu)參半。“盡管內(nèi)存價(jià)格與去年同期相比有所下降，但仍有增長(zhǎng)，”Veeco高級(jí)光刻應(yīng)用副總裁Doug Anberg表示。“雖然三大全球內(nèi)存IDM都有一些資本支出調(diào)整，但它們將繼續(xù)推出新技術(shù)和新產(chǎn)品，但速度比最初計(jì)劃的要慢。”

同時(shí)，封裝市場(chǎng)正在發(fā)生變化。多年來(lái)，智能手機(jī)是封裝的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力?，F(xiàn)在有許多市場(chǎng)將推動(dòng)增長(zhǎng)。

“AI將繼續(xù)成為主要的量產(chǎn)車(chē)手。預(yù)計(jì)將繼續(xù)進(jìn)行重大人工智能投資，“Anberg說(shuō)。“在服務(wù)器/云行業(yè)，大數(shù)據(jù)需求將需要更多的處理能力和更高的帶寬內(nèi)存，因?yàn)樾袠I(yè)正朝著5G平臺(tái)發(fā)展，推動(dòng)硅插入器和基板解決方案的扇出。”

還有其他市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)因素。“我們預(yù)計(jì)封裝市場(chǎng)將繼續(xù)專(zhuān)注于移動(dòng)市場(chǎng)以外的各種領(lǐng)域，包括汽車(chē)電子，5G，AI和機(jī)器學(xué)習(xí)，”KLA-Tencor的Vandewalle說(shuō)。“對(duì)于汽車(chē)領(lǐng)域，封裝質(zhì)量要求不斷提高; 因此，我們預(yù)計(jì)設(shè)備投資將升級(jí)汽車(chē)封裝線(xiàn)。“

一些技術(shù)仍在出現(xiàn)。“人工智能是重要的推動(dòng)因素之一。物聯(lián)網(wǎng)是另一個(gè)驅(qū)動(dòng)力。Brewer Science公司總裁兼首席執(zhí)行官特里布魯爾說(shuō)：“這些產(chǎn)品將以極快的速度推動(dòng)商業(yè)和商業(yè)機(jī)會(huì)的發(fā)展。” “我們將擁有自動(dòng)駕駛和自我糾正的汽車(chē)。那些即將來(lái)臨，但我們還沒(méi)有。“

然后，作為封裝的重要推動(dòng)力的一些市場(chǎng)正在逐漸被淘汰，即加密貨幣。

與此同時(shí)，還有待觀察的是，中美之間的貿(mào)易問(wèn)題將如何影響市場(chǎng)。Semico Research制造業(yè)常務(wù)董事Joanne Itow表示，“每個(gè)人心目中的主題之一是關(guān)稅的影響以及美國(guó)與中國(guó)之間的貿(mào)易緊張關(guān)系”。“合作伙伴關(guān)系，采購(gòu)和庫(kù)存水平都受到不確定性增加的影響，我們已經(jīng)看到公司制定了應(yīng)急計(jì)劃方案。”

Wirebond，倒裝芯片市場(chǎng)

多年來(lái)，同時(shí)，該行業(yè)開(kāi)發(fā)了大量的封裝類(lèi)型。分割封裝市場(chǎng)的一種方法是通過(guò)互連類(lèi)型，其包括以下技術(shù) - 引線(xiàn)鍵合，倒裝芯片，晶圓級(jí)封裝和硅通孔(TSV)。

據(jù)TechSearch稱(chēng)，今天，所有IC封裝中約有75%到80%使用稱(chēng)為引線(xiàn)鍵合的舊互連方案。Prismark的數(shù)據(jù)顯示，從晶圓開(kāi)始的角度來(lái)看，線(xiàn)焊封裝從2016年到2021年的增長(zhǎng)率僅為2.7%。

電線(xiàn)接合器開(kāi)發(fā)于20世紀(jì)50年代，類(lèi)似于高科技縫紉機(jī)，使用細(xì)線(xiàn)將一個(gè)芯片縫合到另一個(gè)芯片或基板上。引線(xiàn)鍵合用于低成本傳統(tǒng)封裝，中檔封裝和存儲(chǔ)器芯片堆疊。

截至2017年底，封裝廠的引線(xiàn)鍵合利用率均在滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。相比之下，由于IC減速，導(dǎo)線(xiàn)利用率在2018年第四季度下降至70%至80%或更低。

疲軟的商業(yè)環(huán)境預(yù)計(jì)將延續(xù)到2019年的上半年。但到2019年中或更早，業(yè)務(wù)可能會(huì)回暖。

“我們認(rèn)為貿(mào)易緊張局勢(shì)不會(huì)惡化。因此，如果貿(mào)易緊張局勢(shì)不會(huì)惡化，我們預(yù)計(jì)3月季度會(huì)穩(wěn)定下來(lái)，“Kulicke&Soffa總裁兼首席執(zhí)行官陳富森在最近的電話(huà)會(huì)議上表示。“希望延遲的投資可以變成一個(gè)坡道。在本財(cái)政年度的下半年，我們預(yù)計(jì)會(huì)有一個(gè)上升趨勢(shì)。也許它將在3月季度之后開(kāi)始。“

與此同時(shí)，線(xiàn)焊部分正在發(fā)生一些變化。在一些產(chǎn)品中，DRAM管芯堆疊在封裝中并使用引線(xiàn)鍵合技術(shù)連接?，F(xiàn)在，DRAM供應(yīng)商正在從線(xiàn)焊到倒裝芯片封裝，作為提高I / O密度的手段。

反過(guò)來(lái)，這將推動(dòng)內(nèi)存中先進(jìn)封裝的增長(zhǎng)。“高端內(nèi)存解決方案正在轉(zhuǎn)向高級(jí)封裝。采用TSV的堆疊式DRAM開(kāi)始于2015年開(kāi)始用于高帶寬內(nèi)存(HBM)和DIMM，“Veeco的Anberg說(shuō)。“移動(dòng)DRAM正在轉(zhuǎn)向倒裝芯片封裝。內(nèi)存封裝的倒裝芯片業(yè)務(wù)預(yù)計(jì)將在2022年增加到整個(gè)市場(chǎng)的13%，為銅柱，芯片級(jí)封裝，TSV和扇出封裝帶來(lái)新機(jī)遇。“

扇出，2.5D和小芯片

與引線(xiàn)鍵合和倒裝芯片相比，扇出以更快的速度增長(zhǎng)。Prismark的數(shù)據(jù)顯示，基于晶圓啟動(dòng)，預(yù)計(jì)扇出將從2016年到2021年以24.6%的速度增長(zhǎng)。

據(jù)Yole稱(chēng)，從收入的角度來(lái)看，扇出市場(chǎng)預(yù)計(jì)將在2018年至2023年間增長(zhǎng)20%，到2023年達(dá)到23億美元。Yole分析師Favier Shoo表示，“扇出封裝仍然是一個(gè)健康成長(zhǎng)的市場(chǎng)，從2018年到2019年的收入年增長(zhǎng)率為19%。”

扇出和相關(guān)技術(shù)，扇入，屬于稱(chēng)為晶圓級(jí)封裝(WLP)的類(lèi)別。在WLP中，管芯在晶圓上封裝。

扇入或扇出都不需要像2.5D / 3D這樣的插入器，但兩種WLP類(lèi)型是不同的。一個(gè)區(qū)別是兩種包類(lèi)型如何包含再分配層(RDL)。RDL是銅金屬連接線(xiàn)或跡線(xiàn)，將封裝的一部分電連接到另一部分。RDL由線(xiàn)和空間測(cè)量，其指的是金屬跡線(xiàn)的寬度和間距。

在扇入中，RDL跡線(xiàn)向內(nèi)路由。在扇出時(shí)，RDL向內(nèi)和向外布線(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)具有更多I / O的更薄封裝。

扇出由智能手機(jī)和其他產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)。臺(tái)積電的InFO技術(shù)是最著名的扇出示例，正在蘋(píng)果最新的iPhone中使用。

“雖然許多分析師預(yù)測(cè)2019年移動(dòng)設(shè)備增長(zhǎng)將持平，但由于處理能力需求的增加以及不斷增長(zhǎng)的內(nèi)存需求，WLP內(nèi)容將繼續(xù)增長(zhǎng)，”Veeco的Anberg表示。

其他人同意。“移動(dòng)仍然是低密度和高密度扇出的主要增長(zhǎng)動(dòng)力，”ASE高級(jí)工程總監(jiān)John Hunt說(shuō)。“隨著我們獲得1級(jí)和2級(jí)資格，汽車(chē)業(yè)將開(kāi)始增強(qiáng)勢(shì)頭。服務(wù)器應(yīng)用正在看到高端市場(chǎng)的增長(zhǎng)。”

通常，扇出分為兩大類(lèi) - 標(biāo)準(zhǔn)密度和高密度。高密度扇出具有超過(guò)500個(gè)I / O，線(xiàn)/間距小于8μm。Amkor，ASE和臺(tái)積電銷(xiāo)售高密度扇出，適用于智能手機(jī)和服務(wù)器。

標(biāo)準(zhǔn)密度扇出定義為具有少于500個(gè)I / O和大于8μm線(xiàn)/間距的封裝。

最初的扇出技術(shù)嵌入式晶圓級(jí)球柵陣列(eWLB)被歸類(lèi)為標(biāo)準(zhǔn)的扇出封裝類(lèi)型。今天，Amkor，ASE和JCET / STATS出售eWLB包。

比賽在這里升溫。ASE和Deca正在推進(jìn)M系列，這是一種與eWLB競(jìng)爭(zhēng)的標(biāo)準(zhǔn)密度扇出系列。“M系列比eWLB和晶圓級(jí)芯片級(jí)封裝具有更好的可靠性，”ASE的亨特說(shuō)。“我們的一些M系列是扇出的。其中一些是粉絲。它是晶圓級(jí)CSP的替代品，因?yàn)樗哂辛姹Ｗo(hù)。所以，它表現(xiàn)得更好。“

圖3 M系列與eWLB。(來(lái)源：ASE)

傳統(tǒng)上，標(biāo)準(zhǔn)密度扇出已經(jīng)用于移動(dòng)和消費(fèi)者應(yīng)用?，F(xiàn)在，扇出正在進(jìn)入以商品封裝為主導(dǎo)的汽車(chē)市場(chǎng)。

扇出在一些但不是所有段中移動(dòng)。“我沒(méi)有在LiDAR中看到它，但我看到了雷達(dá)。對(duì)于汽車(chē)而言，它主要是信息娛樂(lè)。我看到了向0級(jí)的轉(zhuǎn)變。在引擎蓋下，這需要一些時(shí)間。但是已經(jīng)淘汰的eWLB 1級(jí)是合格的。JCET / STATS ChipPAC的副主任Jacinta Aman Lim表示，這不僅僅是一個(gè)模具，而是兩個(gè)模具。

其他類(lèi)型的扇出正在出現(xiàn)。經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，面板級(jí)扇出封裝開(kāi)始在市場(chǎng)上崛起。“三星已經(jīng)開(kāi)始使用HVM進(jìn)行面板扇出。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(huì)啟動(dòng)面板FO的HVM?？偟膩?lái)說(shuō)，與2018年相比，我們看到2019年面板FO的采用率更高，業(yè)務(wù)更多，“Yole的庫(kù)馬爾說(shuō)。

今天的扇出技術(shù)包括將芯片封裝成200mm或300mm晶圓尺寸的圓形晶圓。在面板級(jí)扇出中，封裝在大型方形面板上處理。這增加了每個(gè)襯底的芯片數(shù)量，這降低了制造成本。

圖04：300mm晶圓上裸露的裸片數(shù)量與面板裸片數(shù)量的比較。(來(lái)源：STATS ChipPAC，Rudolph)

面板級(jí)封裝存在一些挑戰(zhàn)。“我們相信(傳統(tǒng))扇出將被更廣泛地采用，特別是對(duì)于移動(dòng)等應(yīng)用，外形尺寸至關(guān)重要，”KLA-Tencor的Vandewalle說(shuō)。“面板扇出封裝技術(shù)將進(jìn)一步采用，盡管不是一夜之間。需要大量的工程工作才能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量生產(chǎn)。并且需要在面板尺寸和處理方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。“

同時(shí)，多年來(lái)，業(yè)界一直在運(yùn)送2.5D技術(shù)。在2.5D中，管芯堆疊在內(nèi)插器的頂部，內(nèi)插器包括硅通孔(TSV)。插入器充當(dāng)芯片和板之間的橋梁。

“2.5D使互連密度增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)。您要解決的是內(nèi)存帶寬和延遲。這就是具有非常精細(xì)的線(xiàn)條和空間的插入器的目的，“ GlobalFoundries封裝研發(fā)和運(yùn)營(yíng)副總裁David McCann說(shuō)。

但是，2.5D / 3D技術(shù)相對(duì)昂貴，將市場(chǎng)限制在網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器等高端應(yīng)用中。

與此同時(shí)，小芯片也在不斷涌現(xiàn)。使用小芯片，您可以構(gòu)建像LEGO這樣的系統(tǒng)。這個(gè)想法是你在庫(kù)中有一個(gè)模塊化芯片或小芯片的菜單。然后，將芯片組裝在封裝中，并使用芯片到芯片互連方案連接它們。

政府機(jī)構(gòu)，行業(yè)團(tuán)體和個(gè)別公司開(kāi)始圍繞各種小型車(chē)模型展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。

因此，小型企業(yè)正在建立勢(shì)頭。“這將加速創(chuàng)新，因?yàn)槟辉O(shè)計(jì)了一個(gè)部件。這一直是知識(shí)產(chǎn)權(quán)公司和知識(shí)產(chǎn)權(quán)業(yè)務(wù)的驅(qū)動(dòng)力。你從這里拿到一個(gè)IP，從那里拿另一個(gè)。但是，遇到問(wèn)題的地方就是將這些IP放在一起。這部分很艱難，“ Kandou Bus首席執(zhí)行官Amin Shokrollahi說(shuō)。

Chiplet需要一段時(shí)間才能成為主流。“根據(jù)Yole的Kumar的說(shuō)法，有幾個(gè)問(wèn)題需要克服，例如標(biāo)準(zhǔn)，成本，測(cè)試和供應(yīng)鏈。”

小芯片，2.5D，扇出和其他技術(shù)是將多個(gè)芯片放入封裝中的方法之一。和以前一樣，業(yè)界希望將這些方案中的許多方案用作傳統(tǒng)芯片縮放的替代方案。

在封裝中，特征尺寸的規(guī)模要大得多，但您仍然可以通過(guò)減少封裝的某些部分來(lái)縮放器件，例如凸點(diǎn)間距和RDL。

對(duì)于這個(gè)和其他應(yīng)用程序，多芯片封裝或異構(gòu)集成正在流行。“我們希望在邏輯和存儲(chǔ)器件方面繼續(xù)采用先進(jìn)的封裝解決方案，” Lam Research董事總經(jīng)理Manish Ranjan表示。“隨著公司采用先進(jìn)的封裝解決方案來(lái)滿(mǎn)足未來(lái)的產(chǎn)品需求，異構(gòu)集成作為關(guān)鍵推動(dòng)因素的使用也將加速。”

可以肯定的是，先進(jìn)的封裝正朝著多個(gè)方向發(fā)展，它為客戶(hù)提供了新的選擇。但桌面上可能有太多選項(xiàng)。問(wèn)題是哪種封裝類(lèi)型會(huì)粘在一起，哪些會(huì)成為利基。隨著時(shí)間的推移，有些人可能會(huì)被淘汰。