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從Manz與佛智芯的合作中看FOPLP產業化發展現狀
出自:大半導體產業網

當前5G已經是進行式的狀態了,擁有賦予未來的不可能成為可能的力量,包括無人駕駛汽車、云端醫療、智慧城市等應用正逐步走進人們的日常生活中。2019年5G就已開始逐漸被應用,數據顯示,預計到2023年,市場規模將突破2兆美元。

從手機來看,針對5G 的趨勢,體積小、運算及效能更強大的芯片成為新的發展趨勢和市場需求,封裝技術也在隨之演進。越來越多IC將采取扇出型封裝的技術,把更多不同的IC整合于單一封裝結構,以提升效能。
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扇出型封裝目前主要分為扇出型晶圓級封裝(FOWLP)和扇出型面板級封裝(FOPLP)。作為異質整合封裝的新興技術,扇出型面板級封裝技術能以更大面積進行生產,既可以進一步降低生產成本又能達到市場端的對芯片效能的需求,逐漸成為先進封裝技術中極具潛力的技術平臺。根據Yole的報告,板級扇出型封裝未來5年全球的年復合成長率可高達30%,2024年全球產值預期可達457百萬美元。
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國內首個大板級扇出型封裝示范工藝線建設
日前,高科技設備制造商Manz亞智科技交付大板級扇出型封裝解決方案于廣東佛智芯微電子技術研究有限公司(簡稱佛智芯),推進國內首個大板級扇出型封裝示范線建設。這是佛智芯成立工藝開發中心至關重要的一個環節,同時也為板級扇出型封裝裝備奠定了驗證基礎,從而推進整個扇出型封裝(FOPLP)行業的產業化發展。
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Manz集團亞智科技股份有限公司資深業務處長簡偉銓表示,此次Manz交付于佛智芯的裝備線,以堅實的設備能力,為其工藝開發中心導入黃光制程設備,完善了佛智芯在公共服務平臺中至關重要的設備驗證環節。不同的客戶可依據其制程及材料在裝備線得到產前打樣驗證,以此推動封裝領域中制造成本相對較低的板級扇出型封裝產業化解決方案。
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廣東佛智芯微電子技術研究有限公司副總經理林挺宇博士介紹道,目前采取的工藝路線集成了半導體工藝設備和載板工藝設備,“在國內,這樣的配搭是低成本兼具特色工藝的發展模式。”將半導體工藝與板級工藝相結合形成一套低成本的工藝,是可以使產品實現高良率與低成本的特色工藝。
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在技術發展方面,目前佛智芯以310*320mm的小板為主,在2022年以后,將推廣615*625mm的大板,線寬/線距將從目前的15/15μm精細到2020年后的10/10μm。“最后形成多層RDL,能夠包含射頻芯片、電源管理芯片和MEMS等等低管腳、低成本的大板扇出適合開發的產品平臺。” 林挺宇說道。
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大半導體產業網了解到,項目一期已有將近十臺套設備入廠,包括無接觸式差分蝕刻線、無接觸式顯影去膜線,且RDL工藝也是由Manz與佛智芯共同完成的。林挺宇表示,Manz提供了非常先進的制程,尤其是濕制程與RDL電鍍技術的整體方案。
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“由于突如其來的疫情影響,佛智芯將具體的計劃向后延了2-3月,但是基本滿足能在第三季實現所有設備入廠,第四季所有的設備能夠聯動起來,將300*300mm的板級工藝平臺動起來,明年初為產業平臺提供解決方案。” 林挺宇在采訪中對大半導體產業網表示。
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佛智芯的發展目標是以建立國內領先、國際一流的大板級扇出封裝示范工藝線,同時通過將產業鏈創新聯合體打造成為國內優秀的產業鏈、生態鏈、價值鏈,以此形成良性的發展,使佛智芯的示范線工藝成果未來能在中國產業化落地。此次雙方的合作,將通過產、學、研的整合,可為想要投入FOPLP開發的制造商進行先導計劃的可行性評估、試驗、專利、技術輸出到量產前的測試,持續助力國內板級扇出封裝產業鏈做大、做強。

FOPLP面臨的機遇與挑戰
簡偉銓對比了FOWLP與FOPLP的區別,“相比于在300*300mm的晶圓上做封裝,未來在500*500mm、600*600mm的面板上做封裝,可以使用的面積、可封裝的面積增加,使用率的差別高達四倍。與晶圓級封裝所采用的圓形載具相比,面板級封裝所采用的矩形載具擁有更高的載具使用率(95%)。”因此FOPLP可大幅度降低制程生產與材料等各項成本,增加產品競爭力。
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簡偉銓指出,目前,業界來自傳統OSATs封裝廠、PCB載板廠、Display面板廠三大類客戶非常有興趣投入FOPLP。對于OSATs封裝廠來說,FOPLP是能提供低成本的封裝技術;PCB載板廠則面對載板市場的流失需要作出轉型;對于面板廠來說,在落后生產線的基礎上活化老舊設備投入面板級封裝是不錯的方向。
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挑戰總是與機遇共存。由于FOPLP尚處于早期階段,目前許多解決方案仍待研究,在大規模的應用上,還存在不少挑戰。
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簡偉銓介紹,芯片偏移(Die Shift)、熱翹曲(要求熱翹曲程度不超過3㎜)、線路的檢測能力、標準化問題等都是FOWLP所面臨的挑戰。
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他指出,因為不同的材料特性造成的面板翹曲,可以通過不同材料的搭配有效降低,或是選擇不同的載具,以及利用設備去做一些吸附、壓制的動作。針對Die位置的偏移,可通過軟件AOI補償校正。簡偉銓強調嘗試不同的材料對于新的制程非常重要,因為材料特性會影響到工藝,工藝會影響到良率,那么像佛智芯提供的材料驗證平臺就顯得非常必要。
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以目前的市場趨勢來看,FOPLP產出的產品將會以中低階為主,然而隨著該技術的成熟,未來,FOWLP與FOPLP兩者的較量將在高階應用中展開。
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“當線寬/線距越來越小,不同的IC需要被整合時如何將良率控制在95%以上?不是一門簡單的課題。” 簡偉銓對本網說道,尤其將300*300mm方面的經驗轉移到600*600mm上,很多設備、工藝、制程都完全不同,都會對良率產生影響。
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RDL是實現FOPLP技術的重要環節,芯片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。
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Manz在產業中的經驗豐富,不僅掌握RDL工藝中的關鍵濕法化學工藝、電鍍等設備,還提供自動化、精密涂布及激光等工藝設備,從而實現高密度重布線層。
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標準化工作待推進
標準化問題是FOPLP面臨的挑戰之一。“不像是晶圓,目前大板工藝平臺是沒有標準的,FOPLP制程尚未被標準化。” 林挺宇指出,“需要與廣大供應商、合作伙伴共同驗證材料、工藝等,共同探討來推廣大板扇出的工藝標準,才有辦法真正導入量產。”
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他說道:“SEMI作為一家國際半導體產業協會,正在推動以300mm為主的小板和以600mm為主的大板作為產業發展的標準。”從佛智芯自身出發,首先要達到300mm的制程,至少要達到一個可與晶圓互相參考的能力,然而現下裝備與材料都未被標準化。“就佛智芯拿到的設備與材料來說,其中一部分是定制化的,另一部分是與合作廠商共同合作開發而來。所以在裝備與材料方面還存在較大的空間可進行標準化。”?
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從效益角度看,要發揮到最大是在600mm的尺寸上,“如果沒有摸到一個300mm尺寸的詳細制程,包括良率、其中的問題以及解決方案等方面,盲目地推廣至600mm制程,就是一個高風險的開發。” 林挺宇表示,就像是每個階段的升學,從小學、中學逐漸到研究生、博士,每一階段的基礎都要打好。對此,佛智芯引導產業發展FOPLP技術時,首先以300mm制程作為基礎打好技術,然后在未來一兩年內切換到600mm制程。
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“實際上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藝開發從300mm走向600mm制程的發展路線。” 林挺宇說道。
除了300mm、600mm制程是被眾多廠商選擇的發展路線,此外簡偉銓也看到了產業界不同的選擇。比如在平衡效益與困難性的情況下,力成選擇500mm*500mm的折中路線;在臺灣地區也有面板廠商采用舊世代370mm、270mm的尺寸;比較主流的,像群創采用的3.5代也就是650mm上下的尺寸。“不同領域的玩家會選擇不同的面板尺寸做相應的開發,這對設備商來說就要滿足客戶不同的需求。” 簡偉銓指出,這就要求設備商要對市場有快速的響應并做設備的升級與改造。
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目前來說FOWLP的潛力還未發揮到極致,而FOPLP所積累的還不夠,不論是產量、標準還是良率等方面。以產業發展來看,FOPLP還需要一段時間的積累,積累到一定程度后,把成本做到更低,將發揮更大的價值空間。
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文章收入時間: 2020-03-27
 
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