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从Manz与佛智芯的合作中看FOPLP产业化发展现状
出自:大半导体产业网

当前5G已经是进行式的状态了,拥有赋予未来的不可能成为可能的力量,包括无人驾驶汽车、云端医疗、智慧城市等应用正逐步走进人们的日常生活中。2019年5G就已开始逐渐被应用,数据显示,预计到2023年,市场规模将突破2兆美元。

从手机来看,针对5G 的趋势,体积小、运算及效能更强大的芯片成为新的发展趋势和市场需求,封装技术也在随之演进。越来越多IC将采取扇出型封装的技术,把更多不同的IC整合于单一封装结构,以提升效能。
 
扇出型封装目前主要分为扇出型晶圆级封装(FOWLP)和扇出型面板级封装(FOPLP)。作为异质整合封装的新兴技术,扇出型面板级封装技术能以更大面积进行生产,既可以进一步降低生产成本又能达到市场端的对芯片效能的需求,逐渐成为先进封装技术中极具潜力的技术平台。根据Yole的报告,板级扇出型封装未来5年全球的年复合成长率可高达30%,2024年全球产值预期可达457百万美元。
 
 
国内首个大板级扇出型封装示范工艺线建设
日前,高科技设备制造商Manz亚智科技交付大板级扇出型封装解决方案于广东佛智芯微电子技术研究有限公司(简称佛智芯),推进国内首个大板级扇出型封装示范线建设。这是佛智芯成立工艺开发中心至关重要的一个环节,同时也为板级扇出型封装装备奠定了验证基础,从而推进整个扇出型封装(FOPLP)行业的产业化发展。
 
Manz集团亚智科技股份有限公司资深业务处长简伟铨表示,此次Manz交付于佛智芯的装备线,以坚实的设备能力,为其工艺开发中心导入黄光制程设备,完善了佛智芯在公共服务平台中至关重要的设备验证环节。不同的客户可依据其制程及材料在装备线得到产前打样验证,以此推动封装领域中制造成本相对较低的板级扇出型封装产业化解决方案。
 
广东佛智芯微电子技术研究有限公司副总经理林挺宇博士介绍道,目前采取的工艺路线集成了半导体工艺设备和载板工艺设备,“在国内,这样的配搭是低成本兼具特色工艺的发展模式。”将半导体工艺与板级工艺相结合形成一套低成本的工艺,是可以使产品实现高良率与低成本的特色工艺。
 
在技术发展方面,目前佛智芯以310*320mm的小板为主,在2022年以后,将推广615*625mm的大板,线宽/线距将从目前的15/15μm精细到2020年后的10/10μm。“最后形成多层RDL,能够包含射频芯片、电源管理芯片和MEMS等等低管脚、低成本的大板扇出适合开发的产品平台。” 林挺宇说道。
 
大半导体产业网了解到,项目一期已有将近十台套设备入厂,包括无接触式差分蚀刻线、无接触式显影去膜线,且RDL工艺也是由Manz与佛智芯共同完成的。林挺宇表示,Manz提供了非常先进的制程,尤其是湿制程与RDL电镀技术的整体方案。
 
 
 
“由于突如其来的疫情影响,佛智芯将具体的计划向后延了2-3月,但是基本满足能在第三季实现所有设备入厂,第四季所有的设备能够联动起来,将300*300mm的板级工艺平台动起来,明年初为产业平台提供解决方案。” 林挺宇在采访中对大半导体产业网表示。
 
佛智芯的发展目标是以建立国内领先、国际一流的大板级扇出封装示范工艺线,同时通过将产业链创新联合体打造成为国内优秀的产业链、生态链、价值链,以此形成良性的发展,使佛智芯的示范线工艺成果未来能在中国产业化落地。此次双方的合作,将通过产、学、研的整合,可为想要投入FOPLP开发的制造商进行先导计划的可行性评估、试验、专利、技术输出到量产前的测试,持续助力国内板级扇出封装产业链做大、做强。

FOPLP面临的机遇与挑战
简伟铨对比了FOWLP与FOPLP的区别,“相比于在300*300mm的晶圆上做封装,未来在500*500mm、600*600mm的面板上做封装,可以使用的面积、可封装的面积增加,使用率的差别高达四倍。与晶圆级封装所采用的圆形载具相比,面板级封装所采用的矩形载具拥有更高的载具使用率(95%)。”因此FOPLP可大幅度降低制程生产与材料等各项成本,增加产品竞争力。
 
 

 
简伟铨指出,目前,业界来自传统OSATs封装厂、PCB载板厂、Display面板厂三大类客户非常有兴趣投入FOPLP。对于OSATs封装厂来说,FOPLP是能提供低成本的封装技术;PCB载板厂则面对载板市场的流失需要作出转型;对于面板厂来说,在落后生产线的基础上活化老旧设备投入面板级封装是不错的方向。
 
挑战总是与机遇共存。由于FOPLP尚处于早期阶段,目前许多解决方案仍待研究,在大规模的应用上,还存在不少挑战。
 
 

 
简伟铨介绍,芯片偏移(Die Shift)、热翘曲(要求热翘曲程度不超过3㎜)、线路的检测能力、标准化问题等都是FOWLP所面临的挑战。
 
他指出,因为不同的材料特性造成的面板翘曲,可以通过不同材料的搭配有效降低,或是选择不同的载具,以及利用设备去做一些吸附、压制的动作。针对Die位置的偏移,可通过软件AOI补偿校正。简伟铨强调尝试不同的材料对于新的制程非常重要,因为材料特性会影响到工艺,工艺会影响到良率,那么像佛智芯提供的材料验证平台就显得非常必要。
 
以目前的市场趋势来看,FOPLP产出的产品将会以中低阶为主,然而随着该技术的成熟,未来,FOWLP与FOPLP两者的较量将在高阶应用中展开。
 
 

 
“当线宽/线距越来越小,不同的IC需要被整合时如何将良率控制在95%以上?不是一门简单的课题。” 简伟铨对本网说道,尤其将300*300mm方面的经验转移到600*600mm上,很多设备、工艺、制程都完全不同,都会对良率产生影响。
 
RDL是实现FOPLP技术的重要环节,芯片通过微细铜重布线路层(RDL)连结的方式整合在单一封装体中,以实现更高密度重布线层(RDL)、更精细线宽/线距。
 
Manz在产业中的经验丰富,不仅掌握RDL工艺中的关键湿法化学工艺、电镀等设备,还提供自动化、精密涂布及激光等工艺设备,从而实现高密度重布线层。
 
标准化工作待推进
标准化问题是FOPLP面临的挑战之一。“不像是晶圆,目前大板工艺平台是没有标准的,FOPLP制程尚未被标准化。” 林挺宇指出,“需要与广大供应商、合作伙伴共同验证材料、工艺等,共同探讨来推广大板扇出的工艺标准,才有办法真正导入量产。”
 
他说道:“SEMI作为一家国际半导体产业协会,正在推动以300mm为主的小板和以600mm为主的大板作为产业发展的标准。”从佛智芯自身出发,首先要达到300mm的制程,至少要达到一个可与晶圆互相参考的能力,然而现下装备与材料都未被标准化。“就佛智芯拿到的设备与材料来说,其中一部分是定制化的,另一部分是与合作厂商共同合作开发而来。所以在装备与材料方面还存在较大的空间可进行标准化。” 
 
从效益角度看,要发挥到最大是在600mm的尺寸上,“如果没有摸到一个300mm尺寸的详细制程,包括良率、其中的问题以及解决方案等方面,盲目地推广至600mm制程,就是一个高风险的开发。” 林挺宇表示,就像是每个阶段的升学,从小学、中学逐渐到研究生、博士,每一阶段的基础都要打好。对此,佛智芯引导产业发展FOPLP技术时,首先以300mm制程作为基础打好技术,然后在未来一两年内切换到600mm制程。
 
“实际上Manz在300mm、600mm制程上都有布局,此次合作是配合佛智芯的整套工艺开发从300mm走向600mm制程的发展路线。” 林挺宇说道。
除了300mm、600mm制程是被众多厂商选择的发展路线,此外简伟铨也看到了产业界不同的选择。比如在平衡效益与困难性的情况下,力成选择500mm*500mm的折中路线;在台湾地区也有面板厂商采用旧世代370mm、270mm的尺寸;比较主流的,像群创采用的3.5代也就是650mm上下的尺寸。“不同领域的玩家会选择不同的面板尺寸做相应的开发,这对设备商来说就要满足客户不同的需求。” 简伟铨指出,这就要求设备商要对市场有快速的响应并做设备的升级与改造。
 
目前来说FOWLP的潜力还未发挥到极致,而FOPLP所积累的还不够,不论是产量、标准还是良率等方面。以产业发展来看,FOPLP还需要一段时间的积累,积累到一定程度后,把成本做到更低,将发挥更大的价值空间。
 
 

 

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文章收入时间: 2020-03-27
 
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