近幾年來(lái)，隨著摩爾定律發(fā)展到極限，先進(jìn)封裝作為后摩爾時(shí)代的一項(xiàng)必然選擇，對(duì)于芯片提升整體性能至關(guān)重要。作為下一代封裝技術(shù)之一，扇出封裝技術(shù)包括扇出型晶圓級(jí)封裝（FOWLP）及扇出型面板級(jí)封裝（FOPLP）兩種，F(xiàn)OWLP這幾年的發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，其主要由臺(tái)積電將InFO提供給蘋果生態(tài)所推動(dòng)。而FOPLP的發(fā)展因受到良率產(chǎn)量、翹曲及設(shè)備投入研發(fā)、投資回報(bào)率等種種挑戰(zhàn)在產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍有待提高。

但是現(xiàn)在，隨著5G、汽車信息娛樂(lè)/ ADAS、人工智能、數(shù)據(jù)中心和可穿戴應(yīng)用的需求之下，F(xiàn)OPLP技術(shù)因兼具大產(chǎn)能及成本優(yōu)勢(shì)，或?qū)⒃谶@些領(lǐng)域找到突破點(diǎn)，發(fā)揮其用武之地。



扇出型封裝的興起

扇出（Fan-Out）的概念是相對(duì)于扇入（Fan-In）而言的，兩者都遵循類似的工藝流程。當(dāng)芯片被加工切割完畢之后，會(huì)放置在基于環(huán)氧樹脂模制化合物的晶圓上，這被稱為重構(gòu)晶圓。然后,在模制化合物上形成再分布層（RDL）。RDL是金屬銅連接走線，將封裝各個(gè)部分進(jìn)行電氣連接。最后，重構(gòu)晶圓上的單個(gè)封裝就會(huì)被切割。

兩者最大的差異就來(lái)自于RDL布線。在扇入型封裝中，RDL向內(nèi)布線，而在扇出型封裝中，RDL既可向內(nèi)又可向外布線。其結(jié)果就是，扇入型封裝最大只能容許約200個(gè)I/O，而扇出型封裝可以實(shí)現(xiàn)更多的I/O。

最早的扇出型封裝是英飛凌在2004年提出的，被稱為扇出型晶圓級(jí)封裝（Fan-Out Wafer Level Packaging, FOWLP），在2009年開始進(jìn)行商業(yè)化量產(chǎn)。但是，F(xiàn)OWLP只被應(yīng)用在手機(jī)基帶芯片上，很快就達(dá)到了市場(chǎng)飽和。直到2016年，臺(tái)積電在FOWLP基礎(chǔ)上開發(fā)了集成扇出型（Integrated Fan-Out, InFO）封裝，用于蘋果iPhone 7系列手機(jī)的A10應(yīng)用處理器。兩者的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手終于將扇出型封裝帶向了新高度。

如今的扇出型封裝正處在高速增長(zhǎng)期中。根據(jù)Yole最新的報(bào)告，扇出型封裝市場(chǎng)正經(jīng)歷強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng)，2020-2026年間的整體CAGR將達(dá)15.1%，市場(chǎng)規(guī)模在2026年底將增至34.25 億美元。其中，移動(dòng)與消費(fèi)領(lǐng)域?yàn)?6.13億美元，電信與基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域?yàn)?5.97億美元，汽車與出行領(lǐng)域?yàn)?.16億美元。


設(shè)備和材料市場(chǎng)收入預(yù)測(cè)

在主流封裝市場(chǎng)當(dāng)中，扇出型封裝仍然是一個(gè)相對(duì)較小的市場(chǎng)，但它卻可以涵蓋高端高密度的扇出封裝和低端核心扇出封裝的應(yīng)用。從歷史上看，扇出型封裝對(duì)于電源管理集成電路(PMICs)、射頻(RF)收發(fā)器、連接模塊、音頻/編解碼器模塊、雷達(dá)模塊和傳感器等應(yīng)用是必不可少的。蘋果公司的應(yīng)用處理器引擎（APE）采用了臺(tái)積電的inFO-PoP平臺(tái)，推動(dòng)了扇出型封裝的普及。但就目前市場(chǎng)形勢(shì)而言，行業(yè)對(duì)扇出型封裝的熱情已經(jīng)不像臺(tái)積電/蘋果(Apple)熱潮期間那么高漲了。

但是，在高密度扇出型封裝中，臺(tái)積電是唯一的領(lǐng)導(dǎo)者，它不僅將inFO用于APE，還將其擴(kuò)展到了令人振奮的新技術(shù)中。如用于第五代(5G)無(wú)線通信的天線封裝技術(shù)和用于高性能計(jì)算的信息基板。因此，扇出型封裝仍然保持了其先進(jìn)性，成為AiP，HPC和系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）等主流應(yīng)用程序的主要選擇。按照這種發(fā)展，預(yù)計(jì)扇出型晶圓封裝（WLP）的產(chǎn)能將繼續(xù)擴(kuò)大。

自2016年以來(lái)，三星SEMCO和PTI一直在以不同的策略積極追趕。SEMCO在2018年實(shí)現(xiàn)了一個(gè)新的里程碑，三星在其Galaxy智能手表上采用了最新的扇出型面板級(jí)封裝(PLP) APE-PMIC。此外，PTI公司已經(jīng)開始為聯(lián)發(fā)科的PMIC和音頻收發(fā)器生產(chǎn)FOPLP。展望未來(lái)，制造商在扇出型封裝上的投資在短期內(nèi)將是溫和的，長(zhǎng)期內(nèi)則將是強(qiáng)勁的。無(wú)論如何，新的大批量應(yīng)用有望推動(dòng)扇出型封裝市場(chǎng)空間的進(jìn)一步增長(zhǎng)。

根據(jù)新增產(chǎn)量帶來(lái)的新銷售額，扇出型封裝的設(shè)備和材料收入預(yù)計(jì)將從2018年的2億美元增長(zhǎng)到2024年的7億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率超過(guò)20％（圖1）。受到市場(chǎng)環(huán)境的影響，有一些生產(chǎn)商消減了2019年的增長(zhǎng)預(yù)測(cè)，用于扇出型封裝的投資也相應(yīng)地有所減少。不過(guò)，設(shè)備和材料供應(yīng)商在扇出型封裝供應(yīng)鏈中處于有利地位，可以從長(zhǎng)期增長(zhǎng)中獲得業(yè)務(wù)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，大趨勢(shì)驅(qū)動(dòng)的需求有望為推動(dòng)扇出型封裝設(shè)備和材料的收入。


主要扇出型封裝制造商的動(dòng)作

現(xiàn)致力于實(shí)現(xiàn)FOWLP封裝商業(yè)化的OSAT包括ASE、Amkor、JCET（包括STATS ChipPAC和江陰長(zhǎng)電先進(jìn)封裝(JCAP)）、Deca和Nepes。追求扇出封裝技術(shù)的OSAT還包括Amkor Korea、ASE、Deca、Huatian和Siliconware Precision Industries Ltd (SPIL)。越來(lái)越多的OSAT參與到FOWLP中;它們是Core FO的主要貢獻(xiàn)者，盡管他們的發(fā)展水平不同，但它們都是以批量生產(chǎn)為目標(biāo)的。

FOWLP供應(yīng)鏈更簡(jiǎn)單，它由在半導(dǎo)體行業(yè)有經(jīng)驗(yàn)的參與者所控制。與倒裝芯片球柵陣列(FCBGA)不同，它需要設(shè)計(jì)層面上的合作。FOWLP涉及中端基礎(chǔ)設(shè)施中封裝，組裝和測(cè)試的簡(jiǎn)化和整合，而生產(chǎn)成本主要在晶圓廠中。FCBGA需要基板供應(yīng)商和晶圓廠的產(chǎn)能，以進(jìn)行再分布層（RDL），晶圓凸塊以及組裝和測(cè)試。相比之下，F(xiàn)OWLP只需要組裝、RDLs晶圓廠和晶圓凸點(diǎn)測(cè)試。因此，F(xiàn)OWLP帶來(lái)了價(jià)值鏈的轉(zhuǎn)移。

自2016年以來(lái)，臺(tái)積電一直是高密度扇出封裝的唯一貢獻(xiàn)者，它采用了獨(dú)特的策略（圖3）。臺(tái)積電不僅是前端（FE）的先進(jìn)代工廠，還是后端（BE）的高端封裝廠。這種商業(yè)模式將繼續(xù)創(chuàng)造新的價(jià)值。臺(tái)積電的InFO為蘋果iPhone封裝高端APE，因此高密度扇出型封裝這種新市場(chǎng)出現(xiàn)了。InFO-oS技術(shù)現(xiàn)已用于小批量制造（LVM）中的HPC，還為服務(wù)器開發(fā)了InFO-MS（基板上的內(nèi)存），也為5G開發(fā)了InFO-AiP。

SEMCO是第二大扇出型封裝的競(jìng)爭(zhēng)者，這也是三星電子IDM模式中的一部分。三星在設(shè)計(jì)，內(nèi)存，邏輯，封裝，芯片組組裝和最終產(chǎn)品方面發(fā)揮了重要作用，因此可以在其內(nèi)部推動(dòng)扇出型封裝的突破。作為三星集團(tuán)的一部分，SEMCO要貢獻(xiàn)差異化但成本低廉的技術(shù)。在2018年，SEMCO通過(guò)為三星Galaxy Watch推出具有扇出型嵌入式面板級(jí)封裝（ePLP）PoP技術(shù)的APE-PMIC設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了新的里程碑。SEMCO將繼續(xù)為具有成本效益的高密度扇出封裝進(jìn)行創(chuàng)新，以便再次與臺(tái)積電競(jìng)爭(zhēng)蘋果的封裝和FE業(yè)務(wù)。在未來(lái)的幾年中，SEMCO的高密度扇出封裝有望首先在三星的智能手機(jī)中使用。除了，SEMCO和三星電子之間的重組可能有利于三星成為FE + BE整體解決方案的提供商。這將助力SEMCO與臺(tái)積電爭(zhēng)奪蘋果APE和封裝業(yè)務(wù)。

目前，PTI已成功獲得了聯(lián)發(fā)科技在汽車?yán)走_(dá)應(yīng)用領(lǐng)域的業(yè)務(wù)。高通公司和聯(lián)發(fā)科將繼續(xù)以較低的價(jià)格向OSAT要求中高端設(shè)備。隨著新的大趨勢(shì)應(yīng)用程序要求更多的功能和更短的路由路徑，具有多個(gè)die的較大封裝（例如處理器與內(nèi)存的組合）是理想的選擇。對(duì)于無(wú)晶圓廠的公司，IDM和代工廠來(lái)說(shuō)，PTI是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，因?yàn)樗呀?jīng)是存儲(chǔ)器封裝方面的專家，并且是FOPLP的推動(dòng)者。PTI正在投資16億美元建立一個(gè)新的FOPLP fab，我們可以期待它在未來(lái)幾年成為核心FO FOPLP技術(shù)的一個(gè)具有成本效益的領(lǐng)導(dǎo)者。