2019年半導(dǎo)體封裝業(yè)將面臨哪些挑戰(zhàn)

盡管先進(jìn)的封裝仍然是市場的亮點(diǎn)，但如果不是一些不確定因素的話，IC封裝行業(yè)正準(zhǔn)備迎接2019年的緩慢增長。

一般來說，IC封裝廠在2018年上半年需求強(qiáng)勁，但由于內(nèi)存放緩，市場在下半年降溫。展望未來，較慢的IC 封裝市場有望延續(xù)至2019年上半年，盡管下半年業(yè)務(wù)可能會有所增長。當(dāng)然，這取決于OEM需求，芯片增長和地緣政治因素。

美國和中國之間的貿(mào)易緊張關(guān)系已經(jīng) 已經(jīng) 造成了一些封裝廠放慢在中國的投資。但這些貿(mào)易問題是不穩(wěn)定的。目前尚不清楚中國和美國提出的關(guān)稅對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)會產(chǎn)生什么影響。

這并不是所有的厄運(yùn)和沮喪。先進(jìn)的封裝繼續(xù)增長，特別是2.5D，3D，扇出和系統(tǒng)級封裝（SIP）等方法。此外，芯片和面板級扇出等新的封裝技術(shù)正在興起。

總體而言，先進(jìn)封裝在半導(dǎo)體市場中發(fā)揮著更大的作用。如今，由于IC設(shè)計(jì)成本飆升，設(shè)備制造商可以負(fù)擔(dān)得起并擴(kuò)展到10nm / 7nm及更高級別等高級節(jié)點(diǎn)。獲得許多擴(kuò)展優(yōu)勢的另一種方法是轉(zhuǎn)向異構(gòu)集成，將多個(gè)芯片放入高級軟件包中。

總而言之，先進(jìn)封裝的增長速度超過整體封裝市場，但這還不足以抵消預(yù)計(jì)的業(yè)務(wù)放緩。在整個(gè)IC封裝市場，“我們預(yù)計(jì)2019年會出現(xiàn)放緩，”YoleDéveloppement首席分析師Santosh Kumar表示?！斑@是整個(gè)2019年。”

據(jù)Yole稱，2019年，包括所有技術(shù)在內(nèi)的IC封裝市場預(yù)計(jì)收入將達(dá)到680億美元，比2018年增長3.5％。據(jù)Yole稱，相比之下，預(yù)計(jì)2018年IC封裝市場將增長5.9％。同時(shí)，“先進(jìn)的封裝預(yù)計(jì)在2019年增長4.3％，而傳統(tǒng)/商品封裝的增長率為2.8％”，Kumar表示。

IC封裝的單位增長也是一個(gè)混合因素。“2019年封裝市場前景樂觀，單位增長預(yù)計(jì)增長5％至10％，盡管與過去兩年相比略有放緩，”ICOS部門總經(jīng)理Pieter Vandewalle表示。KLA-Tencor。

圖1：平臺預(yù)測的高級封裝收入。（來源：Yole）

圖2：晶圓啟動帶來的先進(jìn)封裝增長預(yù)測。（來源：Prismark，ASM Pacific）

封裝領(lǐng)域

通常，有三種類型的實(shí)體會開發(fā)芯片封裝 - 集成器件制造商（IDM），代工廠和外包半導(dǎo)體組裝和測試（OSAT）供應(yīng)商。

許多IDM為自己的IC產(chǎn)品開發(fā)包。然后，一些代工廠，如英特爾，三星和臺積電，為客戶提供芯片封裝服務(wù)。然而，大多數(shù)代工廠不開發(fā)IC封裝。相反，他們將封裝要求交給OSAT。

OSAT是商家供應(yīng)商。最后統(tǒng)計(jì)，市場上有超過100種不同的OSAT。一些OSAT很大，但大多數(shù)是中小型玩家。

經(jīng)過多年的整合，OSAT行業(yè)已經(jīng)穩(wěn)定下來。上一次重大合并發(fā)生在2018年，當(dāng)時(shí)全球最大的OSAT公司Advanced Semiconductor Engineering（ASE）收購了第四大OSAT的Siliconware Precision Industries（SPIL）。

然而，封裝是一項(xiàng)艱巨的業(yè)務(wù)?？蛻粝Ｍ鸒SAT每年將其封裝價(jià)格降低2％至5％。然而，OSAT必須保持其研發(fā)和資本支出預(yù)算，以保持領(lǐng)先于技術(shù)曲線。

封裝廠也 必須 應(yīng)對顛覆性的商業(yè)周期。通常，封裝的增長率反映了半導(dǎo)體市場的狀況。

根據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)（WSTS）小組的數(shù)據(jù)，在內(nèi)存放緩的情況下，預(yù)計(jì)2019年半導(dǎo)體市場將達(dá)到4900億美元，比2018年增長2.6％。根據(jù)WSTS，相比之下，2018年的增長率為15.9％。

根據(jù)各種預(yù)測，領(lǐng)先的代工業(yè)務(wù)將在2019年實(shí)現(xiàn)增長，但內(nèi)存前景喜憂參半。“盡管內(nèi)存價(jià)格與去年同期相比有所下降，但仍有增長，”Veeco高級光刻應(yīng)用副總裁Doug Anberg表示?！半m然三大全球內(nèi)存IDM都有一些資本支出調(diào)整，但它們將繼續(xù)推出新技術(shù)和新產(chǎn)品，但速度比最初計(jì)劃的要慢?！?/p>

同時(shí)，封裝市場正在發(fā)生變化。多年來，智能手機(jī)是封裝的關(guān)鍵驅(qū)動力。現(xiàn)在有許多市場將推動增長。

“AI將繼續(xù)成為主要的量產(chǎn)車手。預(yù)計(jì)將繼續(xù)進(jìn)行重大人工智能投資，“Anberg說?！霸诜?wù)器/云行業(yè)，大數(shù)據(jù)需求將需要更多的處理能力和更高的帶寬內(nèi)存，因?yàn)樾袠I(yè)正朝著5G平臺發(fā)展，推動硅插入器和基板解決方案的扇出。”

還有其他市場驅(qū)動因素?！拔覀冾A(yù)計(jì)封裝市場將繼續(xù)專注于移動市場以外的各種領(lǐng)域，包括汽車電子，5G，AI和機(jī)器學(xué)習(xí)，”KLA-Tencor的Vandewalle說?！皩τ谄囶I(lǐng)域，封裝質(zhì)量要求不斷提高; 因此，我們預(yù)計(jì)設(shè)備投資將升級汽車封裝線?！?/p>

一些技術(shù)仍在出現(xiàn)?！叭斯ぶ悄苁侵匾耐苿右蛩刂弧?a href="http://srfitnesspt.com/soft/data/55-88/" target="_blank">物聯(lián)網(wǎng)是另一個(gè)驅(qū)動力。Brewer Science公司總裁兼首席執(zhí)行官特里布魯爾說：“這些產(chǎn)品將以極快的速度推動商業(yè)和商業(yè)機(jī)會的發(fā)展。” “我們將擁有自動駕駛和自我糾正的汽車。那些即將來臨，但我們還沒有?！?/p>

然后，作為封裝的重要推動力的一些市場正在逐漸被淘汰，即加密貨幣。

與此同時(shí)，還有待觀察的是，中美之間的貿(mào)易問題將如何影響市場。Semico Research制造業(yè)常務(wù)董事Joanne Itow表示，“每個(gè)人心目中的主題之一是關(guān)稅的影響以及美國與中國之間的貿(mào)易緊張關(guān)系”?！昂献骰锇殛P(guān)系，采購和庫存水平都受到不確定性增加的影響，我們已經(jīng)看到公司制定了應(yīng)急計(jì)劃方案?！?/p>

Wirebond，倒裝芯片市場

多年來，同時(shí)，該行業(yè)開發(fā)了大量的封裝類型。分割封裝市場的一種方法是通過互連類型，其包括以下技術(shù) - 引線鍵合，倒裝芯片，晶圓級封裝和硅通孔（TSV）。

據(jù)TechSearch稱，今天，所有IC封裝中約有75％到80％使用稱為引線鍵合的舊互連方案。Prismark的數(shù)據(jù)顯示，從晶圓開始的角度來看，線焊封裝從2016年到2021年的增長率僅為2.7％。

電線接合器開發(fā)于20世紀(jì)50年代，類似于高科技縫紉機(jī)，使用細(xì)線將一個(gè)芯片縫合到另一個(gè)芯片或基板上。引線鍵合用于低成本傳統(tǒng)封裝，中檔封裝和存儲器芯片堆疊。

截至2017年底，封裝廠的引線鍵合利用率均在滿負(fù)荷運(yùn)行。相比之下，由于IC減速，導(dǎo)線利用率在2018年第四季度下降至70％至80％或更低。

疲軟的商業(yè)環(huán)境預(yù)計(jì)將延續(xù)到2019年的上半年。但到2019年中或更早，業(yè)務(wù)可能會回暖。

“我們認(rèn)為貿(mào)易緊張局勢不會惡化。因此，如果貿(mào)易緊張局勢不會惡化，我們預(yù)計(jì)3月季度會穩(wěn)定下來，“Kulicke＆Soffa總裁兼首席執(zhí)行官陳富森在最近的電話會議上表示?！跋Ｍ舆t的投資可以變成一個(gè)坡道。在本財(cái)政年度的下半年，我們預(yù)計(jì)會有一個(gè)上升趨勢。也許它將在3月季度之后開始?！?/p>

與此同時(shí)，線焊部分正在發(fā)生一些變化。在一些產(chǎn)品中，DRAM管芯堆疊在封裝中并使用引線鍵合技術(shù)連接。現(xiàn)在，DRAM供應(yīng)商正在從線焊到倒裝芯片封裝，作為提高I / O密度的手段。

反過來，這將推動內(nèi)存中先進(jìn)封裝的增長?！案叨藘?nèi)存解決方案正在轉(zhuǎn)向高級封裝。采用TSV的堆疊式DRAM開始于2015年開始用于高帶寬內(nèi)存（HBM）和DIMM，“Veeco的Anberg說?！耙苿覦RAM正在轉(zhuǎn)向倒裝芯片封裝。內(nèi)存封裝的倒裝芯片業(yè)務(wù)預(yù)計(jì)將在2022年增加到整個(gè)市場的13％，為銅柱，芯片級封裝，TSV和扇出封裝帶來新機(jī)遇?！?/p>

扇出，2.5D和小芯片

與引線鍵合和倒裝芯片相比，扇出以更快的速度增長。Prismark的數(shù)據(jù)顯示，基于晶圓啟動，預(yù)計(jì)扇出將從2016年到2021年以24.6％的速度增長。

據(jù)Yole稱，從收入的角度來看，扇出市場預(yù)計(jì)將在2018年至2023年間增長20％，到2023年達(dá)到23億美元。Yole分析師Favier Shoo表示，“扇出封裝仍然是一個(gè)健康成長的市場，從2018年到2019年的收入年增長率為19％?！?/p>

扇出和相關(guān)技術(shù)，扇入，屬于稱為晶圓級封裝（WLP）的類別。在WLP中，管芯在晶圓上封裝。

扇入或扇出都不需要像2.5D / 3D這樣的插入器，但兩種WLP類型是不同的。一個(gè)區(qū)別是兩種包類型如何包含再分配層（RDL）。RDL是銅金屬連接線或跡線，將封裝的一部分電連接到另一部分。RDL由線和空間測量，其指的是金屬跡線的寬度和間距。

在扇入中，RDL跡線向內(nèi)路由。在扇出時(shí)，RDL向內(nèi)和向外布線，從而實(shí)現(xiàn)具有更多I / O的更薄封裝。

扇出由智能手機(jī)和其他產(chǎn)品驅(qū)動。臺積電的InFO技術(shù)是最著名的扇出示例，正在蘋果最新的iPhone中使用。

“雖然許多分析師預(yù)測2019年移動設(shè)備增長將持平，但由于處理能力需求的增加以及不斷增長的內(nèi)存需求，WLP內(nèi)容將繼續(xù)增長，”Veeco的Anberg表示。

其他人同意?！耙苿尤匀皇堑兔芏群透呙芏壬瘸龅闹饕鲩L動力，”ASE高級工程總監(jiān)John Hunt說?！半S著我們獲得1級和2級資格，汽車業(yè)將開始增強(qiáng)勢頭。服務(wù)器應(yīng)用正在看到高端市場的增長?！?/p>

通常，扇出分為兩大類 - 標(biāo)準(zhǔn)密度和高密度。高密度扇出具有超過500個(gè)I / O，線/間距小于8μm。Amkor，ASE和臺積電銷售高密度扇出，適用于智能手機(jī)和服務(wù)器。

標(biāo)準(zhǔn)密度扇出定義為具有少于500個(gè)I / O和大于8μm線/間距的封裝。

最初的扇出技術(shù)嵌入式晶圓級球柵陣列（eWLB）被歸類為標(biāo)準(zhǔn)的扇出封裝類型。今天，Amkor，ASE和JCET / STATS出售eWLB包。

比賽在這里升溫。ASE和Deca正在推進(jìn)M系列，這是一種與eWLB競爭的標(biāo)準(zhǔn)密度扇出系列?！癕系列比eWLB和晶圓級芯片級封裝具有更好的可靠性，”ASE的亨特說。“我們的一些M系列是扇出的。其中一些是粉絲。它是晶圓級CSP的替代品，因?yàn)樗哂辛姹Ｗo(hù)。所以，它表現(xiàn)得更好?！?/p>

圖3 M系列與eWLB。（來源：ASE）

傳統(tǒng)上，標(biāo)準(zhǔn)密度扇出已經(jīng)用于移動和消費(fèi)者應(yīng)用?，F(xiàn)在，扇出正在進(jìn)入以商品封裝為主導(dǎo)的汽車市場。

扇出在一些但不是所有段中移動?！拔覜]有在LiDAR中看到它，但我看到了雷達(dá)。對于汽車而言，它主要是信息娛樂。我看到了向0級的轉(zhuǎn)變。在引擎蓋下，這需要一些時(shí)間。但是已經(jīng)淘汰的eWLB 1級是合格的。JCET / STATS ChipPAC的副主任Jacinta Aman Lim表示，這不僅僅是一個(gè)模具，而是兩個(gè)模具。

其他類型的扇出正在出現(xiàn)。經(jīng)過多年的研發(fā)，面板級扇出封裝開始在市場上崛起?！叭且呀?jīng)開始使用HVM進(jìn)行面板扇出。PTI和Nepes目前處于小批量生產(chǎn)階段，明年將推出各種產(chǎn)品的HVM。到2019年底，ASE / Deca可能會啟動面板FO的HVM。總的來說，與2018年相比，我們看到2019年面板FO的采用率更高，業(yè)務(wù)更多，“Yole的庫馬爾說。

今天的扇出技術(shù)包括將芯片封裝成200mm或300mm晶圓尺寸的圓形晶圓。在面板級扇出中，封裝在大型方形面板上處理。這增加了每個(gè)襯底的芯片數(shù)量，這降低了制造成本。

圖04：300mm晶圓上裸露的裸片數(shù)量與面板裸片數(shù)量的比較。（來源：STATS ChipPAC，Rudolph）

面板級封裝存在一些挑戰(zhàn)?！拔覀兿嘈牛▊鹘y(tǒng)）扇出將被更廣泛地采用，特別是對于移動等應(yīng)用，外形尺寸至關(guān)重要，”KLA-Tencor的Vandewalle說?！懊姘迳瘸龇庋b技術(shù)將進(jìn)一步采用，盡管不是一夜之間。需要大量的工程工作才能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量生產(chǎn)。并且需要在面板尺寸和處理方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化?！?/p>

同時(shí)，多年來，業(yè)界一直在運(yùn)送2.5D技術(shù)。在2.5D中，管芯堆疊在內(nèi)插器的頂部，內(nèi)插器包括硅通孔（TSV）。插入器充當(dāng)芯片和板之間的橋梁。

“2.5D使互連密度增加了一個(gè)數(shù)量級。您要解決的是內(nèi)存帶寬和延遲。這就是具有非常精細(xì)的線條和空間的插入器的目的，“ GlobalFoundries封裝研發(fā)和運(yùn)營副總裁David McCann說。

但是，2.5D / 3D技術(shù)相對昂貴，將市場限制在網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器等高端應(yīng)用中。

與此同時(shí)，小芯片也在不斷涌現(xiàn)。使用小芯片，您可以構(gòu)建像LEGO這樣的系統(tǒng)。這個(gè)想法是你在庫中有一個(gè)模塊化芯片或小芯片的菜單。然后，將芯片組裝在封裝中，并使用芯片到芯片互連方案連接它們。

政府機(jī)構(gòu)，行業(yè)團(tuán)體和個(gè)別公司開始圍繞各種小型車模型展開競爭。

因此，小型企業(yè)正在建立勢頭。“這將加速創(chuàng)新，因?yàn)槟辉O(shè)計(jì)了一個(gè)部件。這一直是知識產(chǎn)權(quán)公司和知識產(chǎn)權(quán)業(yè)務(wù)的驅(qū)動力。你從這里拿到一個(gè)IP，從那里拿另一個(gè)。但是，遇到問題的地方就是將這些IP放在一起。這部分很艱難，“ Kandou Bus首席執(zhí)行官Amin Shokrollahi說。

Chiplet需要一段時(shí)間才能成為主流?！案鶕?jù)Yole的Kumar的說法，有幾個(gè)問題需要克服，例如標(biāo)準(zhǔn)，成本，測試和供應(yīng)鏈?！?/p>

小芯片，2.5D，扇出和其他技術(shù)是將多個(gè)芯片放入封裝中的方法之一。和以前一樣，業(yè)界希望將這些方案中的許多方案用作傳統(tǒng)芯片縮放的替代方案。

在封裝中，特征尺寸的規(guī)模要大得多，但您仍然可以通過減少封裝的某些部分來縮放器件，例如凸點(diǎn)間距和RDL。

對于這個(gè)和其他應(yīng)用程序，多芯片封裝或異構(gòu)集成正在流行。“我們希望在邏輯和存儲器件方面繼續(xù)采用先進(jìn)的封裝解決方案，” Lam Research董事總經(jīng)理Manish Ranjan表示?！半S著公司采用先進(jìn)的封裝解決方案來滿足未來的產(chǎn)品需求，異構(gòu)集成作為關(guān)鍵推動因素的使用也將加速?！?/p>

可以肯定的是，先進(jìn)的封裝正朝著多個(gè)方向發(fā)展，它為客戶提供了新的選擇。但桌面上可能有太多選項(xiàng)。問題是哪種封裝類型會粘在一起，哪些會成為利基。隨著時(shí)間的推移，有些人可能會被淘汰。