“三明治”两端的产业势力开始往中间的封测市场渗透,已是公认的大势所趋。SiP技术为后摩尔时代提供了一个完美的红利!不仅台积电这样的晶圆代工大厂清楚这一点,封测、EMS和大多数半导体芯片客户都体会到了SiP乃重中之重。
“摩尔定律”正逐步走向极限,SiP(异构集成封装,System in Package)技术正推动摩尔定律继续向前迈进。据ASE和西部证券研发中心预测,到2020年SiP的市场空间将达到166.9亿美元,营收增速提升到50%左右!尽管受疫情影响,5G手机仍将是这50%增速的重要贡献者。eX7esmc
2020年春节期间爆发的武汉新冠疫情,打乱了电子产业链稳步发展的节奏。复工时间延迟、医疗防护物资紧缺、物流运输等问题,给上游晶圆及封测产能带来不小的冲击。eX7esmc
江苏长电科技股份有限公司(简称“长电”)技术市场部总监刘明亮表示,从去年中到今年3月初,长电的订单一直饱满,春节期间也未停工,江阴厂更是满负荷生产。在疫情出现之后,长电采取了紧急防疫措施。公司过半数员工来自于江苏及周边地区。从2月10日起,长电在大陆的厂区已全面复工!截至3月初,公司产能已超过90%,同比疫情前已无太大差别。eX7esmc
eX7esmc
江苏长电科技股份有限公司技术市场部总监刘明亮eX7esmc
疫情对长电复工的影响甚小,这也是长电能在疫情期间应对紧急订单的一大优势。据《国际电子商情》了解,大陆其它封测厂商如天水华天、通富微电等,因60%的员工皆外地人,其员工到岗率较低,对其产能的影响较大,不过自2月中旬起也已逐渐复工。eX7esmc
“在特殊时期,供应链的复工情况对原材料供应有所影响。我们的目标是,在保障员工安全的前提下最大限度的保证产品的良率、生产效率及产能供应。节前,长电已经备有材料库存,疫情发生后,长电积极与供应商沟通,采购到了一些他们的存货,因此受原材料影响不大。比如01005和008004型号的被动元件,都是在系统级芯片封装过程中必不可少的元器件,长电现持的这方面原材料,可以满足客户的量产使用需求。”刘明亮说。eX7esmc
疫情带来压力的同时也带给企业动力。上海芯波电子科技有限公司(芯和半导体子公司)研发总监胡孝伟坦言,新冠疫情对公司的复工造成了一定程度的影响,但截至3月6日,公司复工率已达95%左右。他预计2020年5G手机相关的产品研发和生产均将承受不小的压力,但对芯波而言却是个很好的调整产业结构、优化内外流程的时机。eX7esmc
5G手机相比4G手机需要更多的SiP芯片。据《国际电子商情》了解,4G标准手机(不带LTE)射频前端用芯量约15-20颗;LTE手机(增加了2.7GHz频段)用芯量约25-30颗;5G手机也分两个频段:(1)Sub-6GHz频段用芯量是40颗左右;(2)毫米波频段(兼容Sub-6GHz),平均射频前端用芯量高达55-60颗。eX7esmc
由上推算,Sub-6GHz频段的5G用芯量相比4G增长了60%左右,若将毫米波频段和Sub-6GHz频段都囊括在内,则是两倍的用芯量,这其中80%的芯片都会采用SiP封装。eX7esmc
“长电已准备好迎接5G的市场需求,”据刘明亮介绍,目前长电大部分先进SiP封装的技术成果及成熟产能集中在韩国仁川厂和国内江阴厂,其他厂区的SiP封装技术与产能也在大跨步成长中。eX7esmc
芯波科技SiP产品主要集中在射频前端、Wi-Fi和蓝牙产品。胡孝伟说:“5G不仅需要支持新的频段,还要兼容2G、3G、4G频段,这使得射频前端中功率放大器(PA)、开关(Switch)、低噪声放大器(LNA)、滤波器(SAW/BAW)等数量大幅度增加,进而致使其不得不通过SiP封装来解决因频段增加带来的射频前端PCB面积增大的问题。由于不同功能的射频器件采用不同的工艺制程,相比SoC,SiP几乎是实现射频前端高度集成的唯一方式。”eX7esmc
当传统的摩尔定律迫近极限,需要厂商在更短的开发时程中,用更经济的方法来节约成本,做出更佳的产品,比如电源管理拥有更好的电源效率并增加处理效能,将是工程师们的终极挑战。eX7esmc
eX7esmc
Cadence产品市场总监Julian SuneX7esmc
Cadence产品市场总监Julian Sun表示,Cadence 现在正在协助业界诸多公司克服摩尔定律,走进后摩尔时代“More than Moore”,利用异质整合的能力(Heterogeneous integration)将不同的元素整合到SiP以开发新的电子产品。SiP可以帮助客户进行新的模块化设计,并解决从板级到封装到IC的跨域设计问题,比如采用Chiplet的设计理念。eX7esmc
针对5G智能手机,目前SiP封装技术遇到不小的挑战,比如集成毫米波技术、兼容集成2G/3G/4G多个射频前端等,该如何应对?eX7esmc
日月光表示,对于毫米波兼容集成2G/3G/4G射频前端,新的前端模组增加如sub-6GHz与毫米波天线模组,因此更紧密的集成与厚度的薄化是趋势与技术挑战。在应对策略上,新的Conformal shielding/Compartment shielding解决方案、Fan-out SiP、double-side molding与毫米波AiP/AiM量产测试解决方案等都是很好的选择。eX7esmc
刘明亮表示,从长电的角度来看,5G SiP封装主要面临三大技术挑战:eX7esmc
一是集成毫米波技术。因毫米波是超高频段,天线数量有所增加且尺寸要求较小,加上5G收发模式跟4G不同,在大多数应用场景下天线需要被融入到封装中去,即采用封装级天线(Antenna-in-Package,AiP)技术。AiP天线的匹配、微调是很大的挑战。eX7esmc
二是材料。过去封测厂做3G或4G射频产品的SiP封装,不需要考虑太多材料方面的设计问题,只要整体产品的应力、可靠性等达标就行。而到了5G Sub-6GHz频段,就要求所有的材料如基板、塑封原材料、芯片与基板的连接/耦合材料等,都必须具备低损耗特性,如Dk介电常数必须小于3.2,Df损耗因子必须小于0.05等,而且这还只是在5G Sub-6GHz频段(尚未达到毫米波频段)的硬性标准。未来毫米波SiP达标任务之艰巨,可窥一斑!eX7esmc
三是5G比起4G需要处理的频段复杂程度和实时可编程性高很多,而且客户对于手机的空间设计要求也越来越高。将因5G所新增六成左右的芯片挤进不可扩容的手机空间这一要求,要求封装厂商能够提出更多、更好的技术创新,比如在基板的两面放置芯片或被动元件(原来只放一面)以达到缩减封装面积的目的。但这样做又不可避免地增加了封装的整体厚度,所以封装工程师们还必须采用其它的方法把整体厚度变薄,可谓使尽了浑身解数!这种双面超薄设计难度较大,长电针对此SiP创新项目做了大量技术开发和反复验证的工作,目前已达到世界领先水平。eX7esmc
事实上,上述挑战对于日月光、长电、安靠以及天水华天、通富微电等都是共同的难题。相对而言,在5GSub-6GHz频段,日月光、长电和安靠SiP芯片良率较高,AiP的厚度做到了较薄,而通富微电和天水华天仍需进一步努力突破技术难点。eX7esmc
eX7esmc
上海芯波电子科技有限公司研发总监胡孝伟eX7esmc
在芯波科技胡孝伟看来,5G通信对SiP封装的挑战有三个方面:首先,设计端如何处理多频段射频前端的电磁兼容,以及如何处理多器件小尺寸高热密度散热问题;其次,制造端如何使用低成本常规工艺完成超常规的技术要求;最后,如何用同一种封装工艺封装不同工艺的器件。eX7esmc
他给出了一些解决方案:“这需要在信号完整性、电源完整性、射频指标仿真(例如插损、回损和谐振)、热、应力等方面进行充分的仿真分析。在设计端,充分利用自身的SiP和IPD设计能力,结合EDA工具提升设计质量和准确度,在制造端充分使用组合现有工艺,探索新工艺、减少迭代。”eX7esmc
CadenceJulian Sun则建议客户应考虑转换原来SoC的理念到SiP的作法。通过采用Chiplet方法,利用Cadence APD+来设计SiP帮助客户缩短开发周期、节省成本,并降低整个芯片开发的风险,以实现与市场竞争的差异化。eX7esmc
“客户可以从各个IP供应商(就算是不同的工艺节点)处获取适当的Chiplet并加以组合。这是一个多方面协作的问题。它将要求3D / 2.5D IC设计流程,具有硅中介层Silicon Interposer或嵌入式桥Embedded Bridge和可布线基板RDL以及FOWLP(Fan out Wafer Level Package)的封装设计。它需要考虑PI/SI(电源完整性/信号完整性),3D EM和热感知电气设计(Thermal awareness electrical design)。”Julian Sun说。eX7esmc
一般情况下,SoC只整合AP类的逻辑系统,而SiP则是整合AP+mobileDDR。某种程度上说SiP=SoC+DDR。随着将来芯片集成度要求越来越高,eMMC也很有可能会整合至SiP中。eX7esmc
Julian Sun表示,SoC的缺点是开发时间长,其自身的复杂性致使成本推高,并且每一次功能的修改,都需要再次流片。而对于Chiplet的概念,SiP不再只是用来设计HBM,而且因为TSV(Through Silicon Via)和WLP(Wafer Level Package)的加入能够在设计中添加更多组件。异质整合的能力可以帮助客户以新的封装样式,快速开发产品并投入上市。eX7esmc
“SiP设计面临的挑战是系统的连接复杂性,LVS(Layout vs. Schematic版图与原理图互连检查)、跨域协作(用于数字digital、模拟Analog、混合信号Mixed Signal、机械和热感知设计Thermal awareness electrical design的多种技术以及工程变更管理),如何帮助客户有效缩短设计周期、提高设计品质与降低成本始终是Cadence的首要任务。”Julian Sun说。eX7esmc
据《国际电子商情》了解,5G所需的SiP涉及高频射频技术,天线调节和信号屏蔽都是难题,尤其是到了一定频段,各芯片、被动元件、基板乃至注塑材料之间都会产生不同程度的信号互扰,因此如何做到一边做EMI屏蔽一边又把eMMC和AP、5G射频无缝连接是一门关键技术。并且,目前大部分存储芯片都采用3D堆叠技术,进一步增加了EMI屏蔽技术实现的难度。eX7esmc
此外,目前eMMC已经堆叠到64层了,64层芯片中间有很多超精细型银线、金线穿来穿去,和各种14纳米、16纳米甚至28纳米的SoC无缝连接,难免会有很多I/O方面的问题。另外,这些金属线之间也互有干扰。需要考虑的各种设计因素实在很多!eX7esmc
日月光也表示,挑战主要来自封装厚度进一步的薄化,在技术突破上,有机基板PoP封装(HBPoP)与扇出型PoP封装(FOPoP)都是可行的解决方案。eX7esmc
“在5G时代的SiP设计,多种混合电源、极高密度的高速高频走线设计的成为常规要求,其最大挑战是电源完整性和信号完整性的设计,”芯波科技胡孝伟说,芯波在SiP设计领域中拥有丰富的经验,充分准确的仿真代替测试与试验是解决技术难题的必由之路。eX7esmc
目前,晶圆代工厂商台积电(TSMC)研发出CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)和InFO(Integrated Fan Out) 2.5D晶圆级封装技术,同时终端EMS厂商也开始向上游封测“开展业务”,这对传统封测厂商是否带来一定的竞争压力?eX7esmc
刘明亮将目前封测行业的大趋势形象地比喻成一个“三明治”。首先,这个三明治的一边,台积电(TSMC)等晶圆代工大厂,基于后摩尔时代的压力以及重点客户的要求,开始将他们自主研发的晶圆级封装工艺导入量产。其次,三明治的另一边,传统的EMS巨头如伟创力(Flextronics)等,出于拓展市场以及提高企业竞争力的考虑,试图从基板材料和技术入手,由组装技术的下端进入SiP封装业务生态系统。而封测企业,如日月光、长电、安靠、天水华天、通富微电等,则处于这个三明治的中央,不但要继续与自己的老对手们竞争,而且还必须应对来自三明治两边的势力夹击。由此可见,未来几年封测厂商将承压不小。在此大趋势当中,如何运筹博弈,化危机为契机,是出给每个封测厂商的必答题。eX7esmc
刘明亮坦言,TSMC量产化inFO、COWOS封装工艺,对封测厂商确有压力,尤其是具备晶圆级SiP能力的封测厂商。毕竟TSMC它是晶圆代工业公认的NO.1,有深厚的晶圆级技术积累。从市场角度来讲,它们做inFO主要是为了顺应其重点客户的要求,专攻的是晶圆级3D堆叠封装技术。eX7esmc
据《国际电子商情》了解,该重点客户已经多次要求TSMC将芯片间的最小距离缩减到80微米。目前日月光、安靠、长电等已量产的芯片中能实现的最小距离,普遍为150微米,离TSMC仍有近2倍的差距。目前长电的研发部门也可做到80微米-100微米的技术实现,但离可量产化的良率水平还有一定距离。eX7esmc
3D堆叠封装的难度在于,对设备的精密度要求很高,TSMC有现成的晶圆级设备,通过适当改装和DOE就可适用于3D堆叠封装,同时凭借自身多年的晶圆级芯片代工经验,因此相比封测厂商做3D芯片封装,成功系数较高。eX7esmc
“长电采取的是双管齐下的策略,一方面按照TSMC的晶圆级技术方向走,目前比起TSMC的inFO,长电在精度上差了15%左右,将会继续迎头赶上;另一方面长电在商业模式上,跟TSMC、SMIC这些晶圆代工大厂长期保持紧密合作,互相扶持,取长补短,共同服务好国内外等重点SiP客户。”刘明亮说。eX7esmc
据《国际电子商情》了解,“三明治”两端的产业势力开始往中间的封测市场渗透,已是公认的大势所趋。从Foundry的角度来看,进入后摩尔时代以来,芯片制程微缩的优势已日趋进入极限,尤其到了5纳米之后,几乎不能再光靠缩小晶体管的尺寸来完成技术和成本上的迭代了。SiP技术恰恰为后摩尔时代提供了一个完美的红利!其实,不光是台积电这样的晶圆代工大厂很清楚这一点,封测、EMS和大多数半导体芯片客户都体会到了SiP乃重中之重。eX7esmc
从EMS的角度来看,随着低端代工制造业的利润日渐微薄,往上游走不失为一条提升利润空间的出路。不少EMS大厂已经开始积极运作,其中包括在软板材料技术与HDI基板设计方面有着雄厚实力的伟创力,按照当前的BOM表计价标准,基板在半导体封装中的成本占比30%以上,相当高。伟创力籍其基板方面的技术优势杀进封测领域,算是妙计。不过,与TSMC等晶圆大厂往下游走时水到渠成般的“轻松”相比,伟创力等传统EMS企业往上游走的过程中,必须经历更难的技术积累以及付出更多的资本投入,可真的不“轻松”!在资本投入这方面,据悉伟创力正在物色封测行业中的收购目标。eX7esmc
总之,作为当前超越摩尔定律的几乎唯一路径,SiP势不可挡被封测厂商投入重金研发。从市场前景来看,2020年,5G手机、AR/VR、可穿戴、TWS耳机等将带给SiP巨大的市场成长动力;从技术层面来看,对5G多频高频的技术集成是各大封测厂努力突破的方向;从产业格局来看,随着台积电和伟创力等上下游企业加入战局,封测厂商在双面夹击之下需要做的是练好内功,找准自身核心竞争优势,保持在封测赛道上持续领先。eX7esmc
微信扫一扫,一键转发
关注“国际电子商情” 微信公众号
过去几年,因受到新冠疫情影响及政治地缘关系的挑战,欧洲曾出现了前所未有的芯片短缺现象,对欧洲汽车、能源、通信、卫生以及安全等领域造成很大的威胁。在此背景下,欧盟进一步将芯片视为重要战略资源,推出了相关芯片产业扶持政策以加强芯片供应链自主。
国际电子商情13日讯 近日,一张《致广汽三菱全体员工的一封信》的截图在网络迅速流传并引发关注。
国际电子商情13日讯 知名半导体制造商ROHM宣布已经与Solar Frontier就收购原国富工厂资产事宜达成基本协议。
该公司自2012 年成立以来,其主营业务为高性能 CMOS 图像传感器的研发、设计、测试与销售以及 相关的定制服务。
国际电子商情12日讯 入夏以来的罕见高温等因素导致用电需求激增,让越南深陷“缺电”危机。尽管汛期的到来让用电紧张问题得到了缓和,但代表在越南的欧洲企业的越南欧洲商会(EuroCham)评估电力短缺可能会周期性发生,约60%欧企表示生产运营受到影响…
国际电子商情12日讯 外媒引述知情人士消息,印度塔塔集团最快于8月将收购代工厂纬创资通印度厂,成交金额超过6亿美元…
国际电子商情11日讯 据外媒报道,微软周一宣布,计划在2024财年开始一周后将裁员。
国际电子商情11日讯 据外媒消息,鸿海周一表示,已退出原先计划与印度Vedanta 集团组成合资公司,宣布放弃印度建厂计划……
当前,28纳米是芯片应用领域中覆盖面最广的成熟制程。据介绍,电科装备连续突破光路、控制、软件等关键模块的核心技术,形成中束流、大束流、高能及第三代半导体等全系列离子注入机产品格局,实现了28纳米工艺制程全覆盖,切实保障国产芯片生产制造。
国际电子商情10日讯 Elmos近日宣布,已就将多特蒙德工厂的晶圆厂出售给Littelfuse。双方达成最终协议。
国际电子商情10日讯 在安徽大学牵头下,近日,合肥综合性国家科学中心“集成电路先进材料与技术产教研融合研究院”正式揭牌。
由于全球半导体短缺和供应链瓶颈,欧盟正在寻求加强自己的芯片产业,并减少对美国和亚洲供应的依赖。上周五,外媒消息称,美国芯片制造商博通将在西班牙投资欧盟支持的芯片项目。
7月13日,兆驰股份发布2023上半年业绩预告。
7月13日消息,据sammobile报道,三星现已在韩国推出了98英寸8KNeoQLED电视,型号为QNC990,售价为4990万韩元(当前约2
近日,山东省人民政府办公厅印发《实施先进制造业“2023突破提升年”工作方案》(以下简称《工作方案》)。
受惠于生成式人工智能应用市场的成长,在各云端运算供应商与IC设计公司发展人工智能芯片的情况下,台积电相关订
7月12日,教育部部长怀进鹏在全国高校科技创新暨优秀科研成果奖表彰大会上表示,将针对核心技术“卡脖子”问题,
7月13日,华为在其2023创新和知识产权论坛上公布了三项专利许可收费标准,分别为手机、Wi-Fi和物联网。
美国零售联合会(NRF,National Retail Federation)发布按2022财年零售量排序的2023年度“美国零售百强”榜(20
一年的结束通常是回顾和反思的时候。
近日半导体行业动态频频,一批半导体项目先后签约、竣工、投产,涵盖了半导体设计、材料、制造、设备等多个领域
【招银研究|宏观点评】企业贷款边际修复——2023年6月金融数据点评
根据外媒报导,英特尔(Intel)已经证实,将停止对NUC(Next Unit of Compute,下一代计算单元)业务的直接投资,并转变策略
当地时间7月11日,欧洲议会通过了一项通过促进生产和创新确保欧盟芯片供应的计划,并制定了应对芯片短缺的紧急
2023年7月11日,矽典微发布新一代智能毫米波传感器SoC ICL1112、ICL1122两款芯片。提升了超低功耗检测和极远
传感解决方案释放AIoT和数字化全部潜力,实现“万物互联和AI无处不在”。
新能源转型浪潮下,整个汽车行业的供应链体系正在发生着意义深远的变化。
本次在中国举办3地巡回论坛,就是为了向国内RISC-V产业圈布道自身在RISC-V领域的能力图谱,并重磅宣布SiFive亲
报告显示,消费者期望了解车辆材料和零部件的来源和可持续性水平,并获得汽车制造过程中端到端的可见性。
集成电路(IC)作为电子信息产业的基石,是关系国家安全和国民经济命脉的战略性、基础性和先导性产业。而IC设计是
2023年7月4日,业内知名的数字前端EDA供应商思尔芯(S2C),发布了最新一代原型验证解决方案——芯神瞳逻辑系统S8-4
贸泽电子 (Mouser Electronics)宣布将于7月11日-13日重磅亮相2023慕尼黑上海电子展。届时,贸泽电子将携手国
WhisperExtractor依靠一项颠覆性技术,解决了希望实现语音用户互动或声音分类的电池供电设备的主要挑战之一,即
人类在面对重大自然灾害、事故、突发公共卫生事件时,应急通信保障必不可少,有这么一家公司,通过将无人机与小型
近日, 2023中国独角兽企业大会在苏州举办,亿铸科技荣登 “2022中国潜在独角兽企业榜“。
Cirrus Logic 助专业音频产品制造商轻松集成和定制其产品,音频体验不受转换器影响
点击查看更多
北京科能广告有限公司深圳分公司 版权所有
分享到微信
分享到微博
分享到QQ空间
推荐使用浏览器内置分享
分享至朋友圈