即便是在這片風(fēng)云變幻的天下，IC封裝市場(chǎng)今年仍然被預(yù)測(cè)到一個(gè)穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

封測(cè)代工業(yè)(OSAT)，提供第三方的封裝和測(cè)試服務(wù)，該行業(yè)已經(jīng)整合了一段時(shí)間。在銷售額提升的同時(shí)，封測(cè)代工企業(yè)的數(shù)量卻在減少。2017年末，例如，日月光（ASE），世界最大的封測(cè)代工廠，在收購(gòu)矽品(SPIL，全球第四大封測(cè)廠)的道路上更進(jìn)了一步。除此之外，安靠(Amkor)，江陰長(zhǎng)電(JCET)和其它的一些封測(cè)廠都有進(jìn)行收購(gòu)的動(dòng)作。

隨著2017年的完美收官，這對(duì)其余的封測(cè)廠也同樣是一個(gè)好兆頭。IC封裝整體的展望和半導(dǎo)體行業(yè)的需求總是捆綁在一起，總體而言，根據(jù)VLSI Research的報(bào)告，2018年芯片行業(yè)預(yù)計(jì)達(dá)到2769億美元的規(guī)模，相比2017年增長(zhǎng)7.8%。

這個(gè)增長(zhǎng)將會(huì)比較溫和，至少未來(lái)幾個(gè)月是這樣。對(duì)芯片上升的需求導(dǎo)致了生產(chǎn)產(chǎn)能，各種各樣的封裝形式、引線框架和設(shè)備的不足。盡管如此，封測(cè)廠還是根據(jù)芯片量的預(yù)測(cè)高歌猛進(jìn)地進(jìn)行投入。

“我們對(duì)2018年的態(tài)度是既謹(jǐn)慎又樂(lè)觀，但總體看起來(lái)將會(huì)是穩(wěn)定的一年，”星科金朋(STATS ChipPAC)全球產(chǎn)品技術(shù)市場(chǎng)副總裁Scott Sikorski說(shuō)，“封測(cè)廠的營(yíng)收趨向于和芯片的營(yíng)收相關(guān)聯(lián)，特別是邏輯芯片，你將看到2018年保持高個(gè)位數(shù)增長(zhǎng)的預(yù)測(cè)，當(dāng)然，存儲(chǔ)器卻會(huì)是截然不同，和2017年非常相像，除此之外，封測(cè)廠將會(huì)有一個(gè)類似的2018年，也就是在這個(gè)高個(gè)位數(shù)的范圍內(nèi)。”

根據(jù)法國(guó)里昂證券（CLSA）的分析師Sebastian Hou初步估計(jì)，在營(yíng)收方面，相對(duì)2016年，2017年封測(cè)代工業(yè)預(yù)計(jì)增長(zhǎng)10%到12%。然而，2018年封測(cè)代工市場(chǎng)預(yù)計(jì)會(huì)降溫至5%到7%的增長(zhǎng)，Hou說(shuō)。

圖1: 封測(cè)代工業(yè)增長(zhǎng)率。來(lái)源: 法國(guó)里昂證券

與過(guò)去幾年一樣，2018年，封測(cè)廠將會(huì)繼續(xù)面臨一些挑戰(zhàn)。首先，他們必須跟上不斷前進(jìn)的行業(yè)需求的步伐，第二，他們也必須持續(xù)地開發(fā)新的先進(jìn)的產(chǎn)品，由于成本原因，許多芯片制造商正在從傳統(tǒng)的，前沿的系統(tǒng)級(jí)芯片（system-on-a-chip, SoC）設(shè)計(jì)，尋找一種可替代方案。獲得益處的一種方法是將多個(gè)元器件放在同一個(gè)先進(jìn)的封裝中，它可以以更低的成本提供一個(gè)SoC的功能。

但是，開發(fā)這些先進(jìn)的封裝類型，以及前沿的SoC，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都變得更具挑戰(zhàn)性，這需要巨額投資，且投資回報(bào)率有時(shí)并不明朗?！爱?dāng)系統(tǒng)變得更普遍時(shí)，封裝的要求，SoC的要求和系統(tǒng)級(jí)封裝(system-in-packaging)的要求需要革新?！比赵鹿獾腃OO Tien Wu在最近的一次演講中說(shuō)。

變化的世界

根據(jù)Yole Développement 的預(yù)測(cè)，IC封裝的市場(chǎng)，其代表了所有的封裝類型，2016年達(dá)到546億美元，從2016年到2022年，保持每年3.5%的增長(zhǎng)率。

先進(jìn)封裝則要比整體的市場(chǎng)發(fā)展的快?！叭绻麅H僅關(guān)注先進(jìn)封裝的話，2016年達(dá)到225億美元的生意，從2016年到2022年，保持每年7%的增長(zhǎng)率?！盰ole的分析師Jér?me Azémar說(shuō)。

從最近的預(yù)測(cè)來(lái)看，KeyBanc Capital Markets預(yù)測(cè)相比2016年，2017年封測(cè)廠的投資降低了2%，達(dá)到26.98億美元，2018年，封測(cè)廠的投資預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到27.42億美元，比前一年高4%。

“資本支出從2017到2018年會(huì)比較穩(wěn)定，” TEL的子公司，TEL NEXX的戰(zhàn)略商業(yè)開發(fā)總監(jiān)Cristina Chu說(shuō)，“先進(jìn)的封裝，比如2.5D，扇出(fan-out)和SiP將會(huì)驅(qū)動(dòng)封裝設(shè)備的市場(chǎng)。”

其他人也拍手贊成?！霸谶@個(gè)環(huán)節(jié)，我們看到對(duì)先進(jìn)封裝的技術(shù)和產(chǎn)能的持續(xù)的投資，例如扇出晶圓級(jí)封裝(fan-out wafer-level-packaging)和2.5D，” KLA-Tencor的高級(jí)市場(chǎng)總監(jiān)Stephen Hiebert說(shuō)，“此外，我們看到中國(guó)正在為配合中國(guó)前端晶圓廠項(xiàng)目進(jìn)行強(qiáng)有力的先進(jìn)封裝產(chǎn)能的投資?！?/p>

更有甚者，IC封裝不再是被單一市場(chǎng)所驅(qū)動(dòng)?！安辉偈窍襁^(guò)去幾年圍著移動(dòng)市場(chǎng)一顆獨(dú)苗苗，我們期待封裝設(shè)備的生意也會(huì)被更多的細(xì)分所驅(qū)動(dòng)——5G，人工智能，物聯(lián)網(wǎng)(loT)，車載以及虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(VR/AR)?！?Hiebert說(shuō)。

還有其它的驅(qū)動(dòng)?！败囕d行業(yè)正熱衷于電動(dòng)汽車，且正在努力開發(fā)無(wú)人駕駛技術(shù)。在機(jī)器學(xué)習(xí)（machine learning）中，這里有許多封裝的挑戰(zhàn)，趨于更多的輸入/輸出和密集運(yùn)算，”星科金鵬的Sikorski說(shuō)，“最大的意外是，其具有最大的盈利結(jié)果，竟然是加密貨幣的采礦，這已經(jīng)在晶圓廠和封裝世界一石激起千層浪，一發(fā)不可收拾?！?/p>

比特幣和其它加密貨幣是可交易的，而且交易是記錄在一個(gè)叫做區(qū)塊鏈的安全賬本上，然后，一個(gè)叫做挖礦機(jī)的第三方硬件，用成堆貨架排列的專業(yè)計(jì)算機(jī)來(lái)運(yùn)行一種散列的算法，以此來(lái)核實(shí)處理交易。每一臺(tái)系統(tǒng)由100到250個(gè)專用的芯片(ASIC)組成。

除了市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)之外，封裝的客戶也需要密切關(guān)注封測(cè)界的一舉一動(dòng)。以前，有三種實(shí)體會(huì)提供封裝和測(cè)試服務(wù)——封測(cè)代工廠，晶圓廠，以及一站式元器件制造商(integrated device manufacturers， IDM)。

封測(cè)代工廠是商業(yè)的供應(yīng)商，根據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，市場(chǎng)上有超過(guò)100家不同的封測(cè)代工廠，但只有少數(shù)能夠做大，絕大部分是中小型的企業(yè)。

圖2: 2017年封測(cè)代工廠營(yíng)收排名（單位：百萬(wàn)美元）。來(lái)源：TrendForce

一般來(lái)說(shuō)，IDM只為他們自己的IC開發(fā)封裝,一些晶圓廠，比如英特爾，三星和臺(tái)積電，為客戶提供一站式芯片封裝和測(cè)試服務(wù)，更多的晶圓廠并不為客戶開發(fā)芯片封裝，取而代之的是，他們甩手把封裝的要求丟給封測(cè)廠。

無(wú)論如何，封裝是一項(xiàng)艱難的業(yè)務(wù)。顧客希望封測(cè)廠每年把封裝價(jià)格降低2%到5%。與此同時(shí)，封測(cè)廠正在應(yīng)對(duì)研發(fā)成本和資本支出的大幅增加。曾經(jīng)，封裝廠可能投資幾百萬(wàn)美元建立生產(chǎn)線，而如今，卻要為先進(jìn)的封裝花費(fèi)1億到2億美元來(lái)建立一條新的生產(chǎn)線，因此，封測(cè)廠必須購(gòu)買一系列新的且昂貴的設(shè)備。

封測(cè)廠正在投資興建新工廠，但一般來(lái)說(shuō)，他們沒有雄厚的資金來(lái)投資于每一項(xiàng)技術(shù)，因?yàn)樗麄兊睦麧?rùn)并不高。因此，封測(cè)廠必須謹(jǐn)慎地投入研發(fā)資金，以確保回報(bào)。“向更新的高端封裝解決方案的轉(zhuǎn)變，推動(dòng)了增加的資本支出，這可能會(huì)成為封裝廠的挑戰(zhàn)。” Lam Research的先進(jìn)封裝副總裁Choon Lee說(shuō)。

相比之下，英特爾、三星和臺(tái)積電等財(cái)力雄厚的晶圓廠，正將就算不是以十億計(jì)，那也要以數(shù)百萬(wàn)計(jì)的美元投入到IC封裝中。事實(shí)上，晶圓廠正在開發(fā)和提供先進(jìn)的封裝，這一舉動(dòng)使他們與封測(cè)廠也展開了競(jìng)爭(zhēng)。

總而言之，只有少數(shù)幾家封測(cè)廠能夠在先進(jìn)封裝上進(jìn)行必要的投資。事實(shí)上，許多封測(cè)廠都在掙扎著能否跟上所有封裝類型所要求的投資。

這正成為供應(yīng)鏈中令人擔(dān)憂的一個(gè)原因。“下游的半導(dǎo)體供應(yīng)商，如晶圓基板供應(yīng)商，甚至是封裝廠，并沒有真正定期地在繼續(xù)進(jìn)行投資。由于持續(xù)的高需求，這些較弱的環(huán)節(jié)現(xiàn)在可能需要一些支持和投資來(lái)進(jìn)行升級(jí)和擴(kuò)張，”UMC美國(guó)銷售副總裁Walter Ng說(shuō)，“然而，盡管在許多情況下，需求持續(xù)超出供應(yīng)，但價(jià)格壓力仍在繼續(xù)。在不久的將來(lái)，將會(huì)出現(xiàn)一種新的平衡，即需要進(jìn)行投資，從而導(dǎo)致更高的價(jià)格?！?/p>

除了封測(cè)廠，Walter Ng還提到了硅片的供應(yīng)商。在多年的供應(yīng)過(guò)剩之后，硅片供應(yīng)商看到了強(qiáng)勁的需求。然而，供應(yīng)商并沒有投資新的工廠，其中的許多家反而已經(jīng)提高了價(jià)格。

為了解決IC封裝供應(yīng)鏈中的問(wèn)題，許多大型的封測(cè)廠正在合并，以整合他們的研發(fā)和資源。以下是最近幾次大的收購(gòu):

2015年，國(guó)內(nèi)最大的封測(cè)廠，江陰長(zhǎng)電收購(gòu)了新加坡的星科金朋

2016年，安靠提高了其在日本最大的封測(cè)廠J-devices的股權(quán)，從65.7%到100%。2017年，安靠收購(gòu)了專精于扇出封裝的公司Nanium。

2017年后期，日月光和矽品這兩家公司的合并案獲得了所有的反壟斷批準(zhǔn)。這筆交易將于2018年完成。

盡管進(jìn)行了整合，但市場(chǎng)上仍有數(shù)十家中小型封裝廠，他們還有生存的空間嗎?

“是的，但當(dāng)然，業(yè)界是不斷變化和挑戰(zhàn)的。”隨著客戶基本面的鞏固，如何瓜分外包市場(chǎng)這塊蛋糕將變得更有挑戰(zhàn)性，馬來(lái)西亞封測(cè)廠Unisem北美地區(qū)副總裁Gil Chiu說(shuō)，“有一些中大型的封測(cè)廠能夠在一些細(xì)分市場(chǎng)上為客戶提供更好的服務(wù)，并不是每一家都能做成巨型封測(cè)廠?！?/p>

快進(jìn)到先進(jìn)封裝

除了封測(cè)廠本身之外，IC產(chǎn)品本身也有些令人困惑?？蛻艨梢栽诙喾N封裝形式之間進(jìn)行選擇，包括2.5D/3D、BGA、扇入、扇出、引線框架、SiP和其他許多形式。

封裝市場(chǎng)的一種分類方式是通過(guò)導(dǎo)通類型，其包括以下技術(shù):、鍵合（wire bond）、倒裝(flip-chip)、晶圓級(jí)封裝(WLP)和穿硅通道(TSV)。

根據(jù)TechSearch International的研究，目前所有的IC產(chǎn)品，其中有75%到80%仍然使用較老的，被稱為鍵合的導(dǎo)通方式。

該技術(shù)開發(fā)于上世紀(jì)50年代，類似于一種高科技的縫紉機(jī)，它可以用細(xì)微的金線把一個(gè)芯片縫到另一個(gè)芯片或基板上。鍵合主要應(yīng)用于低成本的傳統(tǒng)封裝、中端產(chǎn)品和存儲(chǔ)器芯片堆疊。

分析人士稱，鍵合封裝是一項(xiàng)龐大的業(yè)務(wù)，每年的營(yíng)收從130億美元到150億美元不等。但由于鍵合封裝是一個(gè)成熟的市場(chǎng)，預(yù)計(jì)2014年至2019年的增長(zhǎng)率僅為2.4%。

這就是為什么封測(cè)廠正蜂擁進(jìn)入快速增長(zhǎng)的先進(jìn)封裝市場(chǎng)。在先進(jìn)的封裝中，最主要的想法是將多個(gè)芯片集成到同一個(gè)封裝中，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的功能。在同一個(gè)封裝中集成多個(gè)芯片，被歸類于稱作多芯片集成或多樣化集成。

為此，就有了諸多的封裝選項(xiàng)。一般來(lái)說(shuō)，沒有任何一種單一的封裝類型可以包打天下的。與以前一樣，客戶基于幾個(gè)因素來(lái)選擇IC封裝類型，如應(yīng)用、輸入/輸出量、尺寸以及成本等。

“我們認(rèn)為不同的終端用戶應(yīng)用會(huì)采用不同的先進(jìn)封裝技術(shù)，” KLA-Tencor的Hiebert說(shuō)，“單獨(dú)一個(gè)平臺(tái)不太可能在諸多的維度上超越所有半導(dǎo)體增長(zhǎng)市場(chǎng)?！?/p>

與此同時(shí)，在高端領(lǐng)域，封測(cè)廠提供了2.5D/3D技術(shù)，這是一種可以增加元器件帶寬的芯片堆疊技術(shù)。在2.5D/3D中，穿硅通道會(huì)穿過(guò)一顆芯片或一顆單獨(dú)的插入器芯片。根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，從2016年到2022年，2.5 D/3D TSV市場(chǎng)預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)28%。

圖3: 具有穿硅通道的2.5D 和高帶寬的存儲(chǔ)器 來(lái)源: 三星

“(2.5D/3D)似乎正在起飛，”Global Foundries的首席技術(shù)官Gary Patton說(shuō), “如果看一下我們?cè)谶^(guò)去的一年里14nm專用芯片設(shè)計(jì)上取得的成功，其中大約40%的設(shè)計(jì)都不僅僅是一個(gè)晶圓，它們包括了一些先進(jìn)的封裝，比如2.5 D和3D。”

然而，2.5D/3D技術(shù)相對(duì)昂貴，限制了高端應(yīng)用的市場(chǎng)?！?.5D將繼續(xù)在高性能計(jì)算和車載領(lǐng)域的緩慢增長(zhǎng)，”Amkor的研發(fā)和開發(fā)副總裁Ron Huemoeller說(shuō)，“圖形是主要的驅(qū)動(dòng)因素，但多邏輯配置也需要2.5D的封裝結(jié)構(gòu)來(lái)解決人工智能市場(chǎng)的問(wèn)題?！?/p>

一些其他公司正在開發(fā)2.5D/3D的替代產(chǎn)品。例如，英特爾正在推廣一種名為“嵌入式多芯片互聯(lián)橋接”(EMIB)的硅橋接技術(shù)。在EMIB中，芯片是并排排列的，并用一小塊硅進(jìn)行連接。

SiP則是另一種選擇。一般來(lái)說(shuō)，SiP結(jié)合了一系列的多個(gè)芯片和被動(dòng)元器件，用以生成一個(gè)特定的功能。

每種技術(shù)都有自己的位置?！霸S多封測(cè)廠現(xiàn)在都在投資SiP，”TEL NEXX的Chu說(shuō), “EMIB肯定會(huì)在2018年上市。越來(lái)越多的2.5 D將在今年開發(fā)出來(lái)，不過(guò)它將會(huì)在像FPGA這樣的小眾應(yīng)用中出現(xiàn)?！?/p>

狂熱的扇出

晶圓級(jí)封裝，也許是封裝市場(chǎng)上最火的流行詞，它需要在晶圓上封裝IC。WLP包括兩種封裝類型——芯片級(jí)封裝(CSP)和扇出。

圖4: 扇入，倒裝和扇出的對(duì)比 來(lái)源：Yole Développement

CSP是一種扇入技術(shù)，其中I/O位于焊接球(solder ball)之上?！吧热胍?yàn)槠漭^小的尺寸而成為越發(fā)受歡迎的封裝，”星科金朋的Sikorski說(shuō)，“它扎根于智能手機(jī)市場(chǎng)，且仍然是主要的驅(qū)動(dòng)因素。但在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，你仍然將會(huì)看到扇入數(shù)量的增加?！?/p>

盡管如此，扇出還是在市場(chǎng)上獲得了最多的反響。在扇出中，連接器在產(chǎn)品中被扇出，以便獲得更多的I/O。扇出沒有插入器，這使它比2.5D更便宜。“驅(qū)動(dòng)扇出的是移動(dòng)應(yīng)用，”ASE的高級(jí)工程總監(jiān)John Hunt在最近的一次演講中說(shuō)。

根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，到2021年，扇出市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2014年的2.44億美元增長(zhǎng)至25億美元?！拔覀儗?duì)2018年的扇出市場(chǎng)的估計(jì)是14億美元，”Yole的Azémar說(shuō), “這是一個(gè)很高的數(shù)字，但我們的判斷是有依據(jù)的，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為蘋果不會(huì)是唯一一個(gè)將其手機(jī)處理器封裝于扇出的玩家。”

圖5: eWLB 封裝.來(lái)源: 星科金朋

2016年對(duì)于扇出來(lái)說(shuō)是一個(gè)豐收年。首先，蘋果在iPhone 7中采用了臺(tái)積電的高密度扇出封裝。在老款的智能手機(jī)中，蘋果則采用了舊的 (PoP)封裝技術(shù)。

臺(tái)積電的扇出技術(shù)被稱為InFo, 另一種類型的扇出技術(shù)被稱為嵌入式芯片級(jí)的球狀陣列(eWLB)。2016年，兩家主要的eWLB封裝供應(yīng)商——星科金朋和Nanium——由于巨大的需求其產(chǎn)品被銷售一空。

不過(guò)，在2017年，扇出走向了兩個(gè)不同的方向。在最新的iphone中，蘋果繼續(xù)使用臺(tái)積電的扇出技術(shù)，從而推動(dòng)了臺(tái)積電的銷售。但去年，eWLB都賣光了，這促使客戶尋找其他解決方案，導(dǎo)致eWLB市場(chǎng)出現(xiàn)停頓。

“那時(shí)，人們變得緊張，停止了對(duì)它的期待，因?yàn)闆]有供應(yīng)的保證，轉(zhuǎn)而把目光投向了其他的晶圓級(jí)技術(shù)，或是倒裝芯片?！毙强平鹋蟮腟ikorski說(shuō)。

不過(guò)最近，幸虧發(fā)生了幾件事，eWLB市場(chǎng)已經(jīng)反彈。首先，星科金朋和日月光已經(jīng)擴(kuò)展了他們的eWLB產(chǎn)能。接著，Amkor收購(gòu)了Nanium，這一舉動(dòng)為扇出提供了一些支持。

Sikorski說(shuō):“我們看到eWLB的引擎將再次發(fā)動(dòng)，各種設(shè)計(jì)在2017年下半年升溫， 2018年將會(huì)表明其是穩(wěn)固增長(zhǎng)的一年?！?/p>

除了eWLB之外，封測(cè)廠也正在開發(fā)其他類型的扇出封裝，比如高密度扇出，扇出PoP和扇出SiP。

一些公司還在開發(fā)和提出混合封裝或基于基板的解決方案。Amkor的Huemoeller說(shuō):“在基板上的扇出將會(huì)是這個(gè)行業(yè)的新熱點(diǎn)，它將會(huì)以不同的形式引入，從低密度到高密度?！?/p>

如果這還不夠的話，日月光，Nepes和其他一些企業(yè)將在2018年進(jìn)入面板級(jí)封裝(PLP)的市場(chǎng)。目前的扇出封裝將芯片封裝到圓形的晶圓上，相比之下，PLP扇出則將芯片封裝到大的方形面板上。

圖6: 300mm晶圓和面板上芯片數(shù)量的對(duì)比 來(lái)源：星科金朋

“每個(gè)人都對(duì)成本感興趣，我們?nèi)绾谓档统杀?我們這樣做的方式是從一個(gè)晶圓的工藝轉(zhuǎn)變到到一個(gè)面板的工藝，并且，PLP扇出的成本降低了20%”，日月光的Hunt說(shuō)。

顯然，客戶將有許多扇出的選項(xiàng)，但目前尚不清楚哪種技術(shù)最終會(huì)在市場(chǎng)上高飛。

缺貨仍會(huì)繼續(xù)

“不是所有的活動(dòng)都圍繞著扇出，此外，200毫米和300毫米元器件的倒裝和WLP的需求也在增長(zhǎng)。”Lam的Choon說(shuō)。

去年，事實(shí)上，全球200毫米晶圓的凸塊(bumping)產(chǎn)能不足。晶圓凸塊工藝，使得錫球(solder ball)或是銅柱(copper pillar)形成于晶圓上，是晶圓與芯片之間的電子連接。

200毫米凸塊產(chǎn)能的不足影響了智能手機(jī)市場(chǎng)的芯片級(jí)封裝和前端射頻模組的供應(yīng)，其他封裝類型也有很高的需求或供應(yīng)緊張。

缺貨肯定會(huì)延續(xù)到2018年，問(wèn)題是會(huì)延續(xù)多久？

“我們預(yù)計(jì)，供應(yīng)鏈將在產(chǎn)能瓶頸的地方進(jìn)行增量擴(kuò)產(chǎn)，同時(shí)以設(shè)備交期來(lái)管理總體產(chǎn)能的擴(kuò)張，”Unisem的Chiu說(shuō)，“我們預(yù)計(jì)，在2018年上半年，各自特定的領(lǐng)域都有可能出現(xiàn)缺貨?！?/p>