車載芯片成品制造的挑戰(zhàn)與機遇

長電科技首席執(zhí)行官、董事鄭力在SEMICON China 2021的盛會上介紹了車載芯片成品制造的挑戰(zhàn)與機遇。在鄭力看來，當(dāng)前缺產(chǎn)能是在集成電路比較正常的循環(huán)，但是現(xiàn)在全球整車廠開始缺芯了，這就要引起足夠的重視，上一次汽車缺芯是1999年。那么，從制造的角度，這是什么原因造成的呢？

鄭力講到，其實汽車行業(yè)超過九成的創(chuàng)新基于芯片。1885年卡爾奔馳制造了第一輛汽車，當(dāng)時不含任何電子元器件，全球每年因汽車事故喪生人數(shù)不過百。到2019年特殊了生產(chǎn)的Model S新能源汽車其車載啟辰半導(dǎo)體價值總計超過1000美元，但如今全球每年超過135萬人因汽車事故喪生。

那當(dāng)汽車芯片來到制造環(huán)節(jié)，是怎樣的情況呢？首先讓我們來看下全球汽車芯片成品制造市場的基本情況：2020年OSAT市場總量為43億美元，市場從2020年第三季度開始反彈，諸如WB/FC引線框、基板及TO封裝開始提上需求。新能源、無人駕駛、車載娛樂等新的增長驅(qū)動力出現(xiàn)。

鄭力分析到，當(dāng)前車載芯片成品的應(yīng)用分類主要包括四大類：ADAS處理器及微系統(tǒng)、車載信息娛樂與車輛安全、車載傳感器及安全控制以及新能源及驅(qū)動系統(tǒng)。

拿ADAS芯片來說，其中包括各種毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波（倒車）雷達(dá)等的高需求；車載信息娛樂要求高頻應(yīng)用、高度集成化，而且不斷壓低成本的市場屬性使得車載娛樂與消費電子異曲同工；車載傳感器則要求開腔體塑模SOIC封裝，可濕焊封裝（如下圖），MEMS傳感器的需求越來越多；車載功率芯片也發(fā)生了大的封裝創(chuàng)新，如新能源汽車及充電樁需要高能量密度的IGBT和SiC封裝。

比較典型的，現(xiàn)在QFP與BGA已成為車載MCU的主流封裝。2021年全球車載MCU銷量預(yù)計65億美元，而超過90%的8-16位車載MCU均采用WB QFP封裝。在這方面，長電科技累計已出貨了千億顆QFP。再者，ADAS等更多I/O應(yīng)用所需額的32位車載MCU大多采用WB或FC的BGA封裝實現(xiàn)。

鄭力還介紹到，車規(guī)級倒裝產(chǎn)品也在走向大規(guī)模量產(chǎn)。芯片倒裝技術(shù)使用與AECQ100 Grade-1/2認(rèn)證的高精密封裝MCU/ADAS。長電科技已量產(chǎn)倒裝芯片的Line/Space達(dá)10微米；Bump Pitch小至70微米。

而系統(tǒng)級封裝（SIP）適用于AECQ100 Grade-2認(rèn)證的多功能、高度集成的ADAS、車載娛樂、傳感器等融合應(yīng)用。由于新能源汽車對熱處理、能量密度及效率等要求趨嚴(yán)，所以DBC/DBA逐漸成為功率半導(dǎo)體封裝的主角。 與此同時，封裝線材價格逐漸上揚，常見的封裝線材包括鈀、銀、銅再到金，價格差距較大。如今車規(guī)銅線QFN/BGA產(chǎn)品開始嶄露頭角，這是因為銅線成本低，這成為汽車半導(dǎo)體打線新品的首選，而且銅線較硬，其鍵合性比金線低，易損傷Pad，對制程控制的要求較高。

所有這些都要求車載芯片成品制造工藝走向精益化。鄭力講到，車載芯片成品制造的四大關(guān)鍵要素包括技術(shù)、制程、質(zhì)量和意識。而且需要明確的一點是，車載與消費類芯片成品制造大不相同。

鄭力還強調(diào)，今后，設(shè)計及仿真服務(wù)成為芯片成品集成的關(guān)鍵，跨越整個產(chǎn)品生命周期的上下游協(xié)同設(shè)計、協(xié)同設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)等模式至關(guān)重要。

最后，鄭力總結(jié)道：此次汽車缺芯只是在表面上給了我們提示，汽車產(chǎn)業(yè)和芯片產(chǎn)業(yè)已不僅僅是上下游的關(guān)系。后疫情時代車載芯片制造供應(yīng)鏈將開啟大規(guī)模重組模式并引發(fā)全新機遇。再者，車載芯片高集成高性能化推動成品制造技術(shù)創(chuàng)新并促進(jìn)產(chǎn)研生態(tài)成長。創(chuàng)新車載芯片成品制造重在工程質(zhì)控管理經(jīng)驗和系統(tǒng)設(shè)計流程的制定。

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