今年2月22日半导体供应链消息传出的最新消息:
台积电将挤下三星,拿下了苹果全部的5G射频芯片订单,最快有望应用于今年推出的新一代iPhone14产品。三星近些年一直在与台积电争夺苹果手机A系列处理器的晶圆代工订单,但总体来看,三星在竞争中明显处于下风。
台积电有自己开发的先进封装技术InFO,而三星则没有。
这让先进封装技术又一次在半导体行业大放光彩,要知道:
在这几十年,可能是因为摩尔定律的光芒过于耀眼,让整个半导体行业几乎都聚焦与先进制程;
这让封装产业在这几十年的技术突破缓慢,也被行业所轻视。
让台积电在竞争中取胜的先进封装技术InFO到底是什么?本文我们将以两个维度来讲解一下:
首先,第一个维度的讲解比较轻松:
其实,台积电在2017年才对外正式宣布集成式FanOut技术(InFO)。
在此之前台积电的研究重心都在另一个名为CoWoS的技术上,我们也可以说集成式FanOut技术(InFO)的诞生绝对离不开CoWoS技术。
简单来说:集成式FanOut技术(InFO)是使用聚酰胺薄膜代替CoWoS中的硅中介层,从而降低了单位成本和封装高度。
说到集成式FanOut技术(InFO)的诞生,这里不得不说一个小插曲:
早在2015年年初,三星Galaxy系列手机的火热让苹果感受到愈来愈大的压力。当时的苹果仍无法摆脱对三星的依赖,哪怕直到2016年的iPhone6s的生产,尽管苹果已经引进台积电,但仍须将部分订单交予三星代工。
2016年台积电的CoWoS技术已经日渐成熟,理论上可让处理器减掉多达70%的厚度。
但,其高昂的成本却让客户望而却步:
相对比价格每平方毫米1美分的基准价格,使用CoWoS的价格将会是其5倍以上。
于是乎,更简洁更经济的集成式FanOut技术(InFO),应运而生了!
接下来,第二个维度需要我们更加严谨的讲解:
要想深入了解集成式FanOut技术(InFO),关键是要了解什么是FOWLP:
FOWLP的英文全称为:Fan-OutWaferLevelPackaging;中文名为:扇出型晶圆级封装。
在WLP技术出现之前,传统封装工艺步骤主要在裸片切割分片后进行,先对晶圆(Wafer)进行切割分片(Dicing),然后再封装(Packaging)成各种形式。WLP于2000年左右问世,有两种类型:Fan-in(扇入式)和Fan-Out(扇出式):WLP晶圆级封装和传统封装的区别在于:WLP晶圆级封装在封装过程中大部分工艺过程都是对晶圆进行操作,即在晶圆上进行整体封装(Packaging),封装完成后再进行切割分片。开始WLP多采用Fan-in型态,可称之为Fan-inWLP或者FIWLP,主要应用于面积较小、引脚数量少的芯片。
但,随着摩尔定律在工艺技术上似乎已走到了尽头,先进封装技术也又重新回到了科技变新的快船上。
如扇出晶圆级封装(FOWLP)的诞生,就可以提高组件密度和性能,有助于解决芯片I/O限制。
FOWLP:其封装过程包括将单个芯片安装在称为重分布层(RDL)的中间层基板上,该层提供芯片之间的互连以及与I/O焊盘的连接,再将所有这些芯片都封装在一个模压成型中。所谓扇出封装,其实就是将连接件扇出到芯片表面,以便实现更多外部I/O,使用环氧模压化合物完全嵌入片芯(die);因此不需要晶圆植球、熔剂、倒装芯片组装、清洗、底填料注入和固化等工艺流程;这反过来又消除了中间层,并使异构集成的实现更加简单。并且,扇出技术还可以提供比其他封装类型更多I/O的小尺寸封装。
介绍完扇出晶圆级封装(FOWLP),那集成式FanOut技术(InFO)就可以更好理解了:
我们可以说:集成式FanOut技术(InFO)是台积电在FOWLP工艺上的集成。
也可以理解为多个芯片Fan-Out工艺的集成,而FOWLP则偏重于Fan-Out封装工艺本身。InFO给予了多个芯片集成的空间,可应用于射频和无线芯片的封装,处理器和基带芯片封装,图形处理器和网络芯片的封装。
尽管台积电在近5年间吃尽了全世界大厂的优质订单,也一次又一次地挖掘出了半导体行业更大的金矿;
但台积电的期望可能不仅于此:
今年2月的最新消息:台积电董事会最近批准了约209.4亿美元的资本支出,用于先进工艺产能的建设和升级,成熟和特殊工艺、先进封装的产能建设,以及晶圆厂的建设和设施系统安装。