來源：半導體行業(yè)觀察

在過去十年中，晶圓級封裝（Wafer level packaging：WLP）引起了人們的極大興趣和關(guān)注，因為半導體行業(yè)繼續(xù)推動以移動和消費領(lǐng)域為主導的一代又一代的更高性能，但由于摩爾定律在7納米以下變得越來越困難而繼續(xù)放慢速度，因此后端封裝工藝對于滿足對低延遲，更高帶寬和具有成本效益的半導體器件的需求變得越來越重要。

本文探討了WLCSP和扇出封裝的當前市場動態(tài)，研究了WLCSP和扇出市場所涉及的供應鏈和主要參與者，并試圖提供晶圓級封裝的未來增長方案，尤其是扇出封裝。它還描述了面板級別封裝的驅(qū)動動力以及關(guān)鍵參與者之間面板級別制造的當前狀態(tài)。本文還將探討諸如chiplets 之類的新趨勢。與此同時，包括英特爾和臺積電（TSMC）在內(nèi)的IDM如何在未來幾年內(nèi)繼續(xù)使用扇出工藝作為異構(gòu)解決方案的推動者，不斷突破新的界限。

FO和WLCSP封裝

FO（扇出）封裝始于幾年前，其應用受到限制，但作為成熟，可靠的封裝技術(shù)，它已經(jīng)在高端封裝領(lǐng)域中發(fā)揮了關(guān)鍵作用和應有的地位。實際上，隨著蘋果公司采用InFO-PoP方法推出A10，臺積電（TSMC）的InFO外形在2015/2016年使FO技術(shù)達到了新的高度。FO封裝主要用于移動和消費類產(chǎn)品，在汽車雷達中也有一定的應用。FO封裝預計將在未來幾年內(nèi)隨著5G，AI和自動駕駛飛行的普及而獲得廣泛采用，F(xiàn)O封裝帶來的收入預計到2025年將達到25億美元。WLCSP封裝市場還發(fā)現(xiàn)了一個新的“ M系列”該產(chǎn)品可提供6側(cè)模具保護，并具有卓越的板級可靠性（BLR）性能。

WLCSP扇入式封裝市場動態(tài)

WLCSP封裝在2019年創(chuàng)造了創(chuàng)紀錄的收入，達到20億美元，預計未來五年的復合年增長率為5％（圖1）。智能手機OEM廠商繼續(xù)為許多芯片（例如PMIC，音頻編解碼器模塊，RF收發(fā)器，NFC控制器，連接模塊和許多其他應用）使用WLCSP封裝。WLCSP市場由ASE，Amkor，JCET，SPIL等頂級OSAT占據(jù)主導，其次是臺積電，三星，中國OSAT等代工廠商，以及少數(shù)IDM廠商。由于物聯(lián)網(wǎng)需求的增長以及智能手機生態(tài)系統(tǒng)中采用更多WLCSP封裝的推動，頂級OSAT會繼續(xù)在2020年投資更多的WLCSP和不斷發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。

圖1. 2015-2019年扇出包和WLCSP收入。

隨著新采用WLCSP尺寸規(guī)格已在所有智能手機中得到廣泛采用，2020-2025年，這個市場的前景仍然保持強勁。到2025年，WLCSP市場預計將增長到30億美元的規(guī)模。封裝供應商將繼續(xù)享受各種設(shè)備對8英寸和12英寸WLCSP的強勁需求。WLCSP已成為移動/消費應用的主流“主力”封裝技術(shù)，與基于基板的封裝相比，它提供了成本最低的解決方案。與引線鍵合配置相比，在未來五年中，RF組件也可能過渡到WLCSP類型的平臺，因為通過基板優(yōu)化，它可以總體上降低模塊成本。

扇出封裝市場動態(tài)

FOWLP封裝在2019年產(chǎn)生了13億美元的收入，因為半導體行業(yè)在2019年的2H復蘇，這就帶來了非常強勁的OSAT需求（圖1）。與2018年相比，2019年的FO（Fan-out）封裝收入略有下降，但是，TSMC繼續(xù)通過InFO封裝和InFO-AiP封裝來支持Apple應用處理器，并在2020年2月上市，以支持5G蘋果手機。

2020-2025年的扇出式配套前景仍然健康（圖2）。在未來五年中，扇出封裝的復合年增長率預計將達到11％，這主要是由臺積電將InFO提供給iOS生態(tài)系統(tǒng)所推動的，以及未來幾年除蘋果之外，其他頂級手機OEM廠商將更多采用HDFO（High-Density Fan Out：高密度扇出）設(shè)計。扇出封裝市場預計到2025年將增長到25億美元。扇出封裝配置繼續(xù)與更傳統(tǒng)的基于fcCSP的設(shè)計競爭，因為后者提供了更可靠，成本更低的解決方案。扇出仍然是一項利基技術(shù)，只有諸如臺積電，三星，ASE，JCET和PTI等主要參與者（圖3）。

5G mmWave的采用可能有助于增加扇出封裝的數(shù)量，特別是對于OSAT細分市場（RF細分市場）。核心FO增長緩慢，并有望保持穩(wěn)定，因為扇入式WLCSP和更可靠的fcCSP配置可以滿足許多設(shè)備要求。隨著越來越多的手機OEM廠商希望為應用處理器采用HDFO平臺，扇出資本支出預計將增長，臺積電資本支出預計還將激增

圖2. 2019-2025年扇出市場的演變

圖3.每個市場的扇出封裝市場動態(tài)。

面板級市場動態(tài)

FO-PLP技術(shù)主要由Semco，三星電子，PTI和ASE / Deca Technologies驅(qū)動，約有3％的封裝將于2019年在面板生產(chǎn)線生產(chǎn)，預計到2025年將增長到7.5％，而Semco在2019年中將其FO PLP生產(chǎn)線出售給三星電子。

三星將優(yōu)化最近購買的Semco生產(chǎn)線，以在扇出配置上增加其他封裝產(chǎn)品線，并可能在2020年出現(xiàn)拐點。隨著日月光采用600×600的高品質(zhì)面板生產(chǎn)線，OSAT行業(yè)正在縮小面板尺寸的過程。三星電子通過PLP平臺支持其Galaxy手表，并有可能將其擴展到移動平臺設(shè)備，并與臺積電競爭提供后端解決方案。

三星將繼續(xù)充分利用從Semco購買的面板產(chǎn)品線，并計劃在2021年及以后使用扇出設(shè)備，并不再使用Semco面板產(chǎn)品線，而將重點放在中端智能手機APU上。PTI承諾在2020年實現(xiàn)重大的資本支出，以更加分散的多芯片集成為重點，擴大基于扇出的封裝的面板制造。

臺積電“all-in”

臺積電（TSMC）在2020于高級封裝業(yè)務(wù)方面投入空前的15億美元 CapEx投資，專門面向SoIC，InFO變體和CoWoS產(chǎn)品線，估計InFO（PoP / AiP / OS / MS）產(chǎn)品線的價值約為3億美元。臺積電于2016年開始在InFO平臺上生產(chǎn)Apple APU，這打破了供應鏈的固有平衡，因為基板供應商和OSAT將該Apple APU業(yè)務(wù)輸給了臺積電。臺積電繼續(xù)憑借其InFO產(chǎn)品線，“涉足”蘋果APU PoP組裝的傳統(tǒng)OSAT業(yè)務(wù)以及5G蘋果手機的天線封裝模塊。英特爾最近推出了使用“小芯片”型面對面互連方案的Co-EMIB架構(gòu)，該架構(gòu)將用于移動和高性能應用。

晶圓級封裝的供應鏈

WLCSP封裝市場由ASE，Amkor，JCET和SPIL等頂級OSAT主導（圖4）。8英寸WLCSP繼續(xù)保持高產(chǎn)量，因為許多器件不需要高度先進的硅節(jié)點。WLCSP服務(wù)包括凸塊和沖模處理服務(wù)，并且可以將測試作為一攬子業(yè)務(wù)包括在內(nèi)。大多數(shù)WLCSP封裝使用1L RDL結(jié)構(gòu)，而很少使用2L RDL配置。在未來五年中，隨著更多功能設(shè)備在智能手機生態(tài)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換為WLCSP平臺以及物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的快速增長，頂級OSAT將對WLCSP封裝產(chǎn)生更高的需求。

圖4.每個玩家的WLSCP和扇出封裝市場動態(tài)。

相反，扇出級封裝的供應鏈仍然很復雜（圖4）。臺積電在提供高密度解決方案（例如用于Apple AP解決方案的InFO-PoP）方面繼續(xù)享有其優(yōu)越的地位，并不斷完善其工藝和代代相傳的封裝產(chǎn)品。在這方面，臺積電正在為蘋果AP設(shè)備以及計劃于今年晚些時候在蘋果5G手機中使用的內(nèi)置天線（AiP）設(shè)備占據(jù)OSAT和基板供應商的市場份額。

臺積電在提供“一站式”服務(wù)對基板和OSAT參與者的業(yè)務(wù)產(chǎn)生影響方面的進步表明，晶圓廠和OSAT之間的界線繼續(xù)變得模糊。三星仍然是另一家高密度扇出技術(shù)玩家，該公司最近收購了Semco的PLP系列，并且極有可能被用于為其智能手機領(lǐng)域生產(chǎn)更多扇出高集成度封裝。

ASE和JCET仍然是扇出封裝解決方案的強大OSAT參與者，提供多芯片SiP型封裝和ASE針對高端應用的FoCoS產(chǎn)品陣容。隨著越來越多的手機OEM計劃在未來幾年內(nèi)采用該平臺，PTI將繼續(xù)投資其PLP系列產(chǎn)品，以期進入高密度應用領(lǐng)域。圖5顯示了領(lǐng)先的半導體公司選擇的扇出式封裝平臺及其主要功能。

圖5.領(lǐng)先的半導體公司選擇的扇出封裝平臺和主要功能。

新型扇出封裝展望

在過去的幾年和未來幾年中，我們期望新穎的扇出封裝外形，例如具有6S（6面）保護設(shè)計的Deca M系列（圖6）將因其卓越的BLR（板級可靠性）而廣受歡迎。臺積電的InFO產(chǎn)品系列還將包括InFO-PoP，InFO-MS和InFO-OS，以及InFO-AiP封裝。臺積電先進的封裝路線圖提供了對未來的了解，因為它計劃將SoIC（集成芯片系統(tǒng)）用作針對移動和高端應用的下一個集成解決方案。

圖6. ASE / Deca M系列扇出技術(shù)用于側(cè)壁保護。

臺積電于2016年至2019年在InFO-PoP平臺上成功制造了APU。未來幾年，隨著小芯片設(shè)計方法和異構(gòu)集成趨勢的發(fā)展，臺積電計劃在各種移動和高端應用上實施SoIC（集成芯片系統(tǒng)），以實現(xiàn)5G計算和HPC新應用所需的性能。臺積電SoIC設(shè)計有潛力使其他業(yè)務(wù)從OSAT吞噬掉，用于FO-SiP應用。

除了通過InFO封裝增加iOS生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)容外，隨著小型化和更高帶寬的競爭，臺積電還可能通過扇出平臺為APU模塊采用更多的手機OEM客戶?？傊瑧{借其成熟的InFO產(chǎn)品陣容，以及在未來3-5年內(nèi)隨著小芯片范例的轉(zhuǎn)變而增加的對SoIC封裝基礎(chǔ)設(shè)施的投資，

扇出封裝可實現(xiàn)小芯片和異構(gòu)集成

展望未來五年，異構(gòu)集成趨勢將加劇，以支持5G，人工智能和物聯(lián)網(wǎng)大趨勢。扇出工藝和技術(shù)是高級后端集成的基礎(chǔ)，并將成為未來小芯片類型異構(gòu)集成的推動力。英特爾，臺積電和三星將繼續(xù)推動技術(shù)進步，以實現(xiàn)未來的各種3D IC異構(gòu)集成封裝設(shè)計。在實現(xiàn)高密度異構(gòu)集成的競賽中，OSAT還將在未來幾年內(nèi)提升其在這個利潤豐厚的高端高級封裝市場中競爭的能力。