市場八大趨勢預測,扇出型面板級封裝(FOPLP)成為今年行業(yè)布局焦點之一。那么,究竟 FOPLP 是什么?又為何會受到各方青睞?
FOPLP 日益火熱的態(tài)勢,在很大程度上是受到當下另一熱門封裝技術CoWoS的影響。
作為2.5D/3D封裝技術佼佼者,CoWoS與AIGPU上所需的HBM(高帶寬內存)相輔相成,隨市場對AI芯片需求旺盛,曾經昂貴到“一無是處”的CoWoS變得炙手可熱。以英偉達為例,其A100、A800、H100、H800、GH200等芯片均依賴臺積電CoWoS-S封裝技術,此外AMD、博通等公司也對CoWoS技術提出諸多需求。
火熱的同時,也讓臺積電的CoWoS封裝產能吃緊。要知道,雖然目前AI加速器沒有采用最先進的工藝,但是嚴重依賴于先進封裝技術,使得最終產品的供應取決于臺積電的先進封裝產能。
其一便是擴充CoWoS產能。據TrendForce報道,臺積電正在積極擴充CoWoS封裝產能,以滿足市場需求。
數(shù)據顯示,目前臺積電的CoWoS封裝產能大概在每月3.5萬片晶圓,約占總收入的7%到9%。預計到2025年末,月產能將提升至每月7萬片晶圓,貢獻超過10%的收入。到了2026年末,月產能將逐步擴大,提高至超過每月9萬片晶圓。根據統(tǒng)計數(shù)字,從2022年至2026年,臺積電CoWoS封裝產能大概以50%的復合年增長率(CAGR)增長。
即便如此,臺積電的 CoWoS 產能還是不足以滿足 AI 市場的全部需求。臺積電董事長魏哲家日前表示:“AI芯片帶動CoWoS先進封裝需求持續(xù)強勁,2024年CoWoS產能超過倍增,仍嚴重供不應求,今年非常有可能會持續(xù)緊缺?!?/P>
其實扇出型封裝目前存在兩大技術分支,即扇出型晶圓級封裝(FOWLP)以及扇出型面板級封裝(FOPLP)。
對于扇出型封裝的優(yōu)勢,本文不做詳盡闡釋。讀者僅需知曉,其優(yōu)點是能夠削減成本,并且相較于扇入型封裝,扇出型在封裝面積方面限制較少,使得封裝設計更具靈活性與自主性。故而,扇出型封裝率先在小面積、低性能領域得到推廣應用。
就FOPLP 的技術優(yōu)勢而言,本文通過與 FOWLP 進行簡要對比,以便讀者能夠輕松理解。
FOWLP是基于圓形的晶圓來進行封裝,晶圓的形狀就像一個圓盤。由于是圓形,在邊緣部分會有一些空間難以像方形那樣充分的利用,相對來說可放置芯片的面積就小一些。
FOPLP使用方形的面板作為基板,尺寸比較大,就像用一個大的方形板子來做封裝。這種大尺寸的方形基板可利用的面積大,相比同樣尺寸的晶圓,能放置更多的芯片。
總的來看,F(xiàn)OPLP具備顯著的產能、效率提升和成本降低優(yōu)勢。其高面積利用率有實際效果的減少了浪費,同時能在一次封裝過程中處理更多的芯片,明顯提高了封裝效率,形成較為強大的規(guī)模效應,從而具有極強的成本優(yōu)勢。
此外,F(xiàn)OPLP的基板選材也靈活性更好,能夠使用玻璃基板或是金屬基板。玻璃基板也是當下業(yè)內巨頭爭相布局的熱點之一。
據Wccftech報道,英偉達有興趣在Blackwell架構芯片中引入FOPLP封裝技術,應用于GB200,很可能在2025年開始使用。
有市場研究機構指出,英偉達的GB200供應鏈已經啟動,目前正在設計微調和測試階段,預計2024年的出貨量大概在42萬,今年達到150萬至200萬。在CoWoS產能供不應求的趨勢下,引人FOPLP封裝技術為英偉達在封裝方面提供了更多的選擇,某些特定的程度上也減輕封裝產能不足帶來的壓力。
無獨有偶,另一家在 AI 芯片行業(yè)占領龍頭地位的 AMD,也向外界傳達出對 FOPLP 技術的濃厚興趣。據TrendForce報道,自2024年第二季度起,AMD等芯片設計企業(yè)積極接洽臺積電及其他專業(yè)封裝測試廠,希望以FOPLP技術進行芯片封裝。
2024年不論是在臺積電、日月光、力成還是群創(chuàng)的法說會上,均能看到的話題便是FOPLP,扮演先進封裝領頭羊的臺積電曾表態(tài),認為該技術3年后有機會成熟。
2024年8月,臺積電發(fā)布了重要的公告,計劃斥資171.4億元新臺幣向群創(chuàng)購買南科廠房及附屬設施。臺積電CEO魏哲家公開表示,臺積電正加速推進FOPLP工藝,目前已經成立了專門的開發(fā)團隊,并規(guī)劃建立小規(guī)模試產線年量產。
隨后在近日,又有中國臺灣新聞媒體報道,臺積電在FOPLP技術的發(fā)展上注入了新的動力。業(yè)內人士稱臺積電初期將以較小的300×300毫米規(guī)格面板做試驗,并計劃在2026年前完成小規(guī)模生產線的建設。
在FOPLP技術的選擇過程中,臺積電曾權衡多種基板尺寸,從最初的515×510毫米到600×600毫米,再到如今決定的300×300毫米。
這里必須要格外注意的是,F(xiàn)OPLP技術仍處于發(fā)展早期,尚未大規(guī)模量產,其受到良率產量、供應鏈不完善、面板翹曲及設備投入研發(fā)、標準化問題、散熱等種種挑戰(zhàn)。
考慮到在持有成本和兼容最大光罩尺寸的因素后,臺積電最終選擇了從300×300毫米的面板入手。
業(yè)界專家分析,盡管300×300毫米的方形基板與12英寸晶圓的直徑接近,但在空間利用、翹曲控制及成本上有顯著優(yōu)勢。這一選擇不僅能降低FOPLP封裝的成本,還提高了生產效率和穩(wěn)定性。
日月光也在日前宣布將于今年二季度開始小規(guī)模出貨FOPLP產品。另外,繼2024年6月和8月初兩度擴產后,日月光投控近日再宣布,子公司日月光斥資新臺幣52.63億元向關系人宏璟建設購入其持有K18廠房以擴充先進封裝產能。
日月光營運長吳田玉表示,日月光已經在FOPLP解決方案領域進行了五年多的研發(fā)工作,并且已經與客戶、合作伙伴和設備供應商進行了密切合作。目前,他們已將所用矩形面板的尺寸從300×300 (mm) 擴展至600×600 (mm)。
日前,TrendForce報告,日月光首批FOPLP訂單有望來自高通的PMIC、射頻產品以及AMD的PCCPU產品。
近幾年花費巨資布局FOPLP先進封裝的面板大廠群創(chuàng)也宣布,公司的FOPLP技術已獲得一線客戶制程及可靠度認證。此前其FOPLP技術計劃2024年年底量產,不過近日群創(chuàng)董事長洪進揚表示,研究進度有一些放緩,學習曲線花的時間更長,因為客戶也因為手機需求不好而有所調整,公司尋找車用等其他應用,期望今年上半年量產。
力成已布局FOPLP技術多年,2018 年其在新竹科學園區(qū)三廠開始興建,啟動全球第一座 FOPLP 量產基地,正式布局高階封裝領域。
據悉,力成位于新竹科學園區(qū)的全自動FineLine FOPLP封測產線月進入小批量生產階段。業(yè)內人士透露,力成科技已獲得聯(lián)發(fā)科電源管理IC封測訂單。
中國臺灣地區(qū)封測企業(yè)布局FOPLP領域較早,占據先發(fā)優(yōu)勢,此外三星對于FOPLP技術的開發(fā)也早就開始。
在 2018 年,三星電機通過為三星 Galaxy Watch 推出具有扇出型嵌入式面板級封裝(ePLP)PoP 技術的 APE-PMIC 設備,實現(xiàn)了新的里程碑。三星電機繼續(xù)為具有成本效益的高密度扇出封裝進行創(chuàng)新,以便再次與臺積電競爭蘋果的封裝和前端業(yè)務。
去年,三星旗下DS部門的先進封裝(AVP)業(yè)務團隊開始研發(fā)將FOPLP先進封裝技術用于2.5D的芯片封裝上。借由此技術,三星預計可將SoC和HBM整合到硅中間層上,進一步建構其成為一個完整的芯片。
從國際學術會議上三星發(fā)表的FOPLP相關論文來看,三星正在致力于開發(fā)FOPLP先進封裝技術,以克服2.5D封裝的局限性。
華天科技通過其控股子公司江蘇盤古半導體科技股份有限公司,真正開始啟動了多芯片高密度板級扇出型封裝(FOPLP)產業(yè)化項目。2024年10月,盤古半導體先進封裝項目喜封金頂。
華海誠科在接受機構調研時表示,在先進封裝領域,公司應用于QFN的產品700系列已實現(xiàn)小批量生產與銷售,應用于FC、SiP、FOWLP/FOPLP等先進封裝領域的相關這類的產品正逐步通過客戶的考核驗證,有望逐步實現(xiàn)高端產品產業(yè)化。
進入FOPLP賽道的還有半導體設備公司,2024年7月,盛美上海宣布推出適用于FOPLP應用的Ultra C vac-p負壓清理洗滌設施,正式進軍FOPLP先進封裝市場。目前已有一家中國大型半導體制造商訂購該公司清理洗滌設施,設備已于7月運抵客戶工廠。
據悉,該清理洗滌設施專為面板而設計,面板材料可以是有機材料或者玻璃材料。該設備可處理510x515mm和600x600mm的面板以及高達7mm的面板翹曲。
除上述上市公司外,國內還有華潤微、奕成科技、矽邁微電子、中科四合等企業(yè)也均具備FOPLP量產能力。
值得注意的是,F(xiàn)OPLP是一位可望扛大旗者,但是還并不是一位成熟的扛大旗者。技術成熟度有待精研提升,供應鏈協(xié)同尚需磨合優(yōu)化,這些均是其走向成熟的必破關卡。
在行業(yè)巨頭如三星和臺積電的引領下,F(xiàn)OPLP或將在未來三至五年內迎來技術與市場的全面突破,為半導體產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新動能。
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