整合為王，先進(jìn)封裝「面板化」！臺積電、日月光、群創(chuàng)搶攻FOPLP，如何重塑封裝新格局？

來源：科技新報(bào)

2024 年 Semicon Taiwan 國際半導(dǎo)體展完美落幕，先進(jìn)封裝成為突破摩爾定律的關(guān)鍵，尤其以面板級扇出型封裝（FOPLP）成為備受關(guān)注的下一代技術(shù)，同時(shí)也是封測廠、面板廠極力布局的方向。

事實(shí)上，臺灣地區(qū)封測廠推動 FOPLP 已有七八年，但因?yàn)榱悸蕟栴}未見顯著成效，客戶也持觀望態(tài)度，因此沒有太多終端應(yīng)用落地。然而，臺積電董事長魏哲家在 7 月 18 日法說會指出，正在研究 FOPLP 技術(shù)，預(yù)期三年后技術(shù)可成熟，無疑是給這項(xiàng)技術(shù)「添一把火」，內(nèi)外地區(qū)設(shè)備商、封測廠、面板廠全熱起來，一起沖刺技術(shù)落地。

FOPLP 會取代 CoWoS 嗎？

FOPLP 技術(shù)是 FOWLP 技術(shù)的延伸，以方形基板進(jìn)行 IC 封裝，可使封裝尺寸更大、降低生產(chǎn)成本。據(jù)經(jīng)濟(jì)部說法，以面板產(chǎn)線進(jìn)行 IC 封裝，方形面積相較晶圓有更高的利用率，達(dá)到 95%，即相同單位面積下，可擺放更多的芯片數(shù)量。然而，因封裝尺寸更大，面臨面板翹曲、均勻性和良率問題。至于 FOPLP 的 Panel（面板）載板可采用 PCB 或者液晶面板用的玻璃載板，包括臺積電在內(nèi)廠商都開始研究玻璃載板的可行性。

G3.5 FOPLP Glass Panel 生產(chǎn)面積。（Source：群創(chuàng)）

臺積電開發(fā)的 FOPLP 可想象成「矩形 InFO」，整合臺積電 3D fabric 平臺其他技術(shù)，發(fā)展出 2.5D / 3D 等先進(jìn)封裝，以用于高階產(chǎn)品應(yīng)用，最快 2027 年亮相。據(jù)日經(jīng)報(bào)導(dǎo)，臺積電正與設(shè)備及原物料供應(yīng)商合作研發(fā)面板級芯片封裝技術(shù)，目前仍在早期階段。據(jù)悉，試驗(yàn)中的矩形基板尺寸為 510×515mm，但有消息稱新定案版本為 600×600mm。

半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)者認(rèn)為，F(xiàn)OPLP 生態(tài)鏈發(fā)展主要看臺積電，但隨著 AI 持續(xù)發(fā)展，在算力提升又必須兼顧成本的考量下，F(xiàn)OPLP 仍是未來需發(fā)展的方向。這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)該不會取代 CoWoS，而是提供客戶在成本考量下的新解決方案。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，對芯片封裝工藝的要求也不斷增長。尤其是針對高頻、射頻、電源和傳感器等芯片的處理，封裝技術(shù)的發(fā)展顯得尤為重要。而在眾多封裝技術(shù)中，扇出型面板級封裝（Fan-Out Panel Level Packaging, FOPLP）以其獨(dú)特的優(yōu)勢逐漸脫穎而出，成為行業(yè)的焦點(diǎn)。

FOPLP板級封裝技術(shù)特點(diǎn)

1. 擴(kuò)展封裝面積

FOPLP技術(shù)將單個芯片及其周邊電路安裝在更大面積的材料面板上，形成扇出形狀。這種方法可以顯著減少芯片間連線的長度，從而降低傳輸損耗和訊號干擾，提高電性能。

2. 提高集成度

與傳統(tǒng)封裝技術(shù)相比，F(xiàn)OPLP能夠容納更多的芯片和功能集成在一起，適合于復(fù)雜的多芯片模組封裝。FOPLP通過增加面板面積來增加封裝密度，使得更多功能單元可以集成在有限的空間內(nèi)，從而提高系統(tǒng)性能。

3. 優(yōu)化熱管理

FOPLP技術(shù)在封裝過程中使用了更優(yōu)質(zhì)的熱導(dǎo)材料，通過合理設(shè)計(jì)提升散熱能力，降低芯片運(yùn)行溫度，增強(qiáng)可靠性和壽命。

FOPLP在不同芯片類型中的應(yīng)用

射頻芯片

在射頻芯片領(lǐng)域，F(xiàn)OPLP技術(shù)擁有顯著的優(yōu)勢。射頻芯片對信號穩(wěn)定性和降噪能力有很高的要求。FOPLP技術(shù)能夠更有效地隔離噪聲干擾，提供更好的信號傳輸路徑，同時(shí)通過封裝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提升信號質(zhì)量和傳輸速率。

電源芯片

電源芯片需要高效的散熱性能，以及良好的電性能和機(jī)械強(qiáng)度。FOPLP技術(shù)通過高密度集成和優(yōu)化散熱路徑，保障電源芯片在高功率條件下的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，F(xiàn)OPLP技術(shù)還提供卓越的機(jī)械強(qiáng)度，確保封裝的穩(wěn)定性和可靠性。

芯片模組

芯片模組是多種芯片協(xié)同工作的系統(tǒng)單元。FOPLP技術(shù)能夠通過集成多個芯片在一塊面板上，簡化模組設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)集成度。此外，F(xiàn)OPLP技術(shù)優(yōu)化了芯片之間的互連結(jié)構(gòu)，提高模塊的整體性能和可靠性。

高頻芯片

高頻芯片在通信設(shè)備中起著至關(guān)重要的作用，要求擁有高帶寬、低延遲和高信號傳輸質(zhì)量。FOPLP技術(shù)在封裝過程中可以有效降低信號損耗，優(yōu)化信號傳輸路徑，從而提高高頻芯片的性能和可靠性。

數(shù)字芯片

數(shù)字芯片涵蓋了處理器、控制器等核心組件。FOPLP技術(shù)通過改進(jìn)封裝設(shè)計(jì)，提高芯片的散熱和電性能，使得數(shù)字芯片在工作過程中能夠更加穩(wěn)定和高效地運(yùn)行。

傳感器芯片

傳感器芯片用于檢測和反饋環(huán)境變化，對體積和能耗要求較高。FOPLP技術(shù)通過優(yōu)化封裝面積和電路設(shè)計(jì)，提高傳感器芯片的靈敏度和精度，同時(shí)降低功耗和提升抗干擾能力。

FOPLP封裝對芯片測試的優(yōu)勢

1. 更高的測試效率

FOPLP封裝由于集成度高、封裝面積大，能夠在一次測試過程中檢驗(yàn)更多的芯片。相較于傳統(tǒng)封裝技術(shù)，F(xiàn)OPLP封裝顯著提高了測試效率和測試速度，降低測試成本。

2. 提供更全面的測試數(shù)據(jù)

由于FOPLP封裝技術(shù)優(yōu)化了芯片之間的連接和信號傳輸路徑，使得在測試過程中能夠獲得更全面、更準(zhǔn)確的測試數(shù)據(jù)，提供了更好的芯片性能評估基礎(chǔ)。

3. 改善散熱性能

在測試過程中，芯片的溫度管理尤為重要。FOPLP封裝技術(shù)通過優(yōu)化散熱路徑，確保芯片在高功耗運(yùn)行條件下的溫度控制，從而提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

4. 靈活的測試方案

FOPLP封裝技術(shù)具備高度的靈活性，因此可以根據(jù)不同芯片的特性和需求進(jìn)行個性化的測試方案設(shè)計(jì)。無論是高頻芯片、射頻芯片還是電源芯片，F(xiàn)OPLP封裝技術(shù)都能夠提供適合的測試方案，保障測試結(jié)果的一致性和可靠性。

定制化測試座的必要性

盡管FOPLP封裝在許多方面展現(xiàn)了巨大的優(yōu)勢，但在芯片測試過程中，測試座的設(shè)計(jì)和制造往往需要針對具體應(yīng)用進(jìn)行定制。這是因?yàn)椴煌愋偷男酒捌鋺?yīng)用場景對測試座的要求各不相同，包括：

1. 特定的電性和機(jī)械要求

不同類型的芯片在測試過程中需要具備特定的電性和機(jī)械要求。例如，高頻芯片需要具有優(yōu)良的信號隔離能力，電源芯片需要良好的散熱性能等。因而，測試座的設(shè)計(jì)必須根據(jù)芯片的具體特性進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。

2. 高度靈活的連接結(jié)構(gòu)

FOPLP封裝中的高集成度和多芯片共存特性，要求測試座需要具備高度靈活的連接結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同芯片的測試需要。標(biāo)準(zhǔn)化的測試座往往難以滿足這一需求，因此定制化的設(shè)計(jì)成為必要。

3. 精確的數(shù)據(jù)采集和分析能力

高性能芯片對測試數(shù)據(jù)的精度和分析能力有著很高的要求，為了能夠精確采集和分析測試數(shù)據(jù)，測試座必須具備專業(yè)化和高精度的設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無法完全滿足這一需求，必須根據(jù)具體芯片進(jìn)行定制。#百家快評#

隨著芯片技術(shù)和封裝工藝的發(fā)展，F(xiàn)OPLP板級封裝憑借其優(yōu)異的擴(kuò)展性、高集成度和優(yōu)化的熱管理能力，在射頻芯片、電源芯片、傳感器芯片等領(lǐng)域展現(xiàn)了顯著的技術(shù)優(yōu)勢。同時(shí)，F(xiàn)OPLP封裝在芯片測試過程中具備更高的效率和更全面的數(shù)據(jù)獲取能力。但由于不同芯片在電性能、機(jī)械要求及連接結(jié)構(gòu)方面的特性各異，測試座需針對具體應(yīng)用進(jìn)行定制，確保測試過程的準(zhǔn)確性和可靠性。

OSAT、面板大廠布局多年，2024 年逐步開花結(jié)果

臺積電布局 FOPLP 以前，早期投入這項(xiàng)技術(shù)的臺灣地區(qū)廠商包括力成、群創(chuàng)和日月光。力成 2018 年在新竹科學(xué)園區(qū)三廠開始興建，啟動全球第一座 FOPLP 量產(chǎn)基地，正式布局高階封裝領(lǐng)域。執(zhí)行長謝永達(dá)指出，看好未來在 AI 世代，異質(zhì)封裝將采用更多 FOPLP 解決方案，預(yù)計(jì) 2026~2027 年會導(dǎo)入量產(chǎn)。

封測龍頭日月光 FOPLP 產(chǎn)品將在明年第二季開始出貨，面板尺寸從 300×300mm 已經(jīng)擴(kuò)張至 600×600mm，目前高通與其洽談 PMIC（電源管理IC）產(chǎn)品。此外，AMD 也與日月光、力成洽談 PC CPU 產(chǎn)品。

面板大廠群創(chuàng)近年積極轉(zhuǎn)型，自 2017 年便投入研發(fā)，目前試量產(chǎn)線月產(chǎn)能約 1,000 片，今年下半年可望量產(chǎn)。目前首期產(chǎn)能已被訂光，并開始啟動第二期擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，主要客戶為恩智浦、意法半導(dǎo)體等國際 IDM 大廠，未來將視客戶需求將月產(chǎn)能逐步提升至 15,000 片，以 PMIC 產(chǎn)品為主。

盤點(diǎn)臺灣地區(qū) FOPLP 相關(guān)供應(yīng)鏈，有濕制程領(lǐng)域弘塑、濺鍍／水平式電漿蝕刻設(shè)備廠友威科、雷射修補(bǔ)設(shè)備商東捷、載板干制程設(shè)備廠群翊、RDL制程設(shè)備亞智科技、電漿清洗及雷射打印廠商鈦升、自動化設(shè)備商萬潤、開發(fā) FOPLP 特殊合金載板鑫科材料等。

CoWoS、FOPLP 后，下一個是 CoPoS 嗎？

隨著先進(jìn)封裝轉(zhuǎn)換至 panel level（面板級），半導(dǎo)體設(shè)備商將提出另一個說法，即所謂的「CoPoS」（Chip-on-Panel-on-Substrate），即是 CoWoS「面板化」，以面板（Panel）取代晶圓（Wafer），將芯片排列在矩形基板上，最后再透過封裝制程連接到底層的載板上，讓多顆芯片可以封裝一起。

CoPoS 這項(xiàng)技術(shù)處于早期初期，初步判斷需要三五年才有機(jī)會到位，目前仍以 CoWoS、FOPLP 是較為明確的技術(shù)路線圖。

然而，F(xiàn)OPLP 受限于線寬及線距問題，目前應(yīng)用仍以 PMIC 等成熟制程為主，待技術(shù)成熟后才會導(dǎo)入到主流消費(fèi)性 IC 產(chǎn)品，TrendForce 預(yù)期時(shí)間約落在今年下半年至 2026 年；至于更高階的 AI GPU 應(yīng)用，則是 2027-2028年有望落地，與臺積電董事長魏哲家預(yù)期至少三年后的量產(chǎn)時(shí)間相一致，他表示，目前尚未有成熟的解決方案，支持大于十倍光罩尺寸（Reticle size）芯片，預(yù)期三年后 FOPLP 將開始導(dǎo)入后，臺積電也將做好準(zhǔn)備。