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FOWLP (Fan Out Wafer Level Package)顾名思义就是和现有WLP的Fan In有着差异性,最大的特点是在相同的芯片尺寸下,可以做到范围更广的重分布层(Redistribution Layer),基于这样的变化,芯片的脚数也就将会变得更多,使得未来在采用这样技术下所生产的芯片,其功能性将会更加强大, 并且将更多的功能整合到单芯片之中,同时也达到了无载板封装、薄型化以及低成本化等等的优点。
使得三星电子败退于A10处理器的FOWLP封装技术
在讨论FOWLP(Fan-Out Wafer Level Packaging)封装技术之前,先简单的说明FOWLP封装技术,若对这些先进技术尚不熟悉的话,也可藉此了解一些关于FOWLP的概廓。
基本上,FOWLP封装技术原本是由德国Infineon Technologies所自行开发出来的封装技术,当初寄望成为新世代封装技术之一而受注目,但是由于种种的关系,使得整体良率过低,因此无法达到普及的程度,但FOWLP并非就此消失,而是深刻的留在各大半导体企业的心中,同时也默默地进行各项改进以及调整。
例如,台积电采用此一技术做为基础,并且加以改进。 使得台积电在2016年,全面利用自行所开发的扇出型晶圆级封装(InFO FOWLP ; Integrated Fan Out FOWLP」为APPLE生产封装新一代iPhone 7/7Plus所需的A10处理器。 此举备受全球业界的注目,同时刺激了全球各大半导体企业加速了FOWLP封装技术的开发。
图一 : 采用FOWLP晶圆级封装所生产的A10处理器为台积电抢下APPLE订单
在此之前,Apple针对iPhone所需的处理器是分别透过台积电和三星电子代工生产,然而由于三星电子在FOWLP技术上的开发进度迟缓,并且落后于台积电,因而台积电拿下了Apple在iPhone 7/7Plus所需A10处理器的所有订单。
而三星电子方面,原本对于FOWLP封装技术的态度是相当的消极,这是因为对于目前本身所拥有的层迭封装技术(PoP ; Package on Package)是相当有自信心,自信有能力持续站在领先的地位。 但是当因为台积电出现扇出型晶圆级封装技术,而导致痛失APPLE的A10处理器之后,三星电子对于封装技术方面,也出现了研发态度的转变。
首先,三星电子携手其集团旗下的三星电机(SEMCO),以成功开发出面板等级(Panel Level)的FO封装技术-FOPLP(Fan-Out Panel Level Packaging)为首要目标,三星电机(SEMCO)是三星集团下以研发生产机板为主的企业,集团内所有对于载板在技术或材料上的需求,均由三星电机主导开发。 虽说如此,尽管三星电子全力研发比FOWLP更进步的「扇出型面板级封装」(Fan-out Panel Level Package、FoPLP),但估计仍需一两年时间才能采用。
图二 : 三星电子全力发展FOPLP制程技术期望在APPLE的下一代处理器扳回一城
半导体业界关注的FOWLP封装技术究竟为何
基本上,参考FOWLP封装技术的简略示意图。 在晶圆的制程中,从半导体裸晶的端点上,拉出所需的电路到重分布层(Redistribution Layer),进而形成封装。 在这样的基础上就不需要封装载板,更不用打线(Wire)以及凸块(Bump),进而得以降低30%的生产成本,以及减少芯片的厚度。
图三 : 从半导体裸晶的端点上,拉出所需的电路到重分布层进而形成封装,就是所谓的FOWLP封装技术
在芯片中的重分布层会因为缩短电路的长度,使得电气讯号大幅度的提高。 在过去,对于WLCSP的半导体芯片面积和封装面积是相同的来比较,FOWLP技术下的芯片的面积比原本封装后面积小很多,因此,可以完成更多脚位设计,或是大大减少封装后半导体芯片的面积,达到小型化芯片的需求。 使得原本需要数颗生产成本较高的直通硅晶穿孔(TSV ; Through-Silicon Via),进化到能将不同的组件透过封装技术整合在一起,并且小型化的SiP(System in Package)封装技术。
为了形成重分布层,必须将封装制程导入晶圆的前段制程,因此也打破了固有前段制程与后段制程藩篱,这对于芯片生产者来说如何完成到一贯性的制程技术(Full Turnkey)就显得相当重要。 在此之下,封装代工业者以及封装载板材料业者或许就会出现是否能继续存活下去的关键问题。 因此,对于未来的半导体世界来说,决胜手段已不是仅仅只是在5奈米、3奈米制程细微化的能力,而是已经延伸到前后段制程的一贯性的制程技术。
而在半导体先进制程技术上落后台积电的三星电子,如果无法追上台积电的话,那么在iPhone的这个订单竞赛中将不会存在任何的机会性。 同时在这个商业竞赛中,不仅仅只有芯片代工厂的竞争,同时也是半导体制程设备以及材料业者间的竞争。