2023 年,对于几乎整个半导体行业来说都是较为艰难的一年。进入 2024 年,作为半导体行业的开年大会,今年的 SEMICON China 火爆异常,似乎预示着半导体行业在慢慢复苏。许多行业分析机构对于 2024 年的预测也都偏向乐观,据 IDC 的预测数据,2024 年半导体市场将增长 20%,主要由存储市场回升和行业库存调整结束而带动。
而行业的复苏除了受市场因素影响之外,技术的创新也至关重要。如生成式 AI 等热门应用的发展也推动了诸如 GPU、HBM 等技术的发展,而这些先进芯片背后又是由先进的封装技术支撑的。
目前的半导体封装正逐步向更小封装尺寸、更小间距、更多 I / O 数量方面发展,传统的封装技术已很难满足这些发展的需求,因此诸多先进封装技术进入市场,如扇出型(Fan Out)、2.5D / 3D 封装等技术。
其中,扇出型封装是成长最为快速的先进封装技术,根据 Yole 的多个方面数据显示,扇出型封装产值预计将在 2028 年达 38 亿美元,2022-2028 年期间的复合年增长率为 12.5%。扇出型封装主要有两种方式:扇出面板级封装(FOPLP)和扇出型晶圆级封装(FOWLP)。两种之间主要的不同之处在于 FOPLP 使用了较大的面板代替了晶圆,此外使用的材料、设备和产品的线宽和线距等也存在差别。目前,FOPLP 占据了整个扇出型封装市场约 5%-10% 的市场,这一数据在未来几年还将不断增长。
目前,不管是 IDM 厂商还是代工厂商都在不断对封装技术进行创新,以应对迅速增加的人工智能、5G 和汽车等领域的高增长需求。这也推动了对于 IC 载板技术的创新。目前的 IC 载板按基材分类主要有 BT 和 ABF 两类,占据了大部分的市场份额。
在 2023 年 9 月份,英特尔在 IC 载板领域投入了一个重磅炸弹,宣布了用于下一代先进封装的玻璃基板(TGV),并计划约在 2025 年之后投入量产。英特尔表示,与现代有机基板相比,玻璃基板具有更加好的热性能、物理性能和光学性能,可将互连密度提高 10 倍。而且,该玻璃基板还能承受更高的工作时候的温度,并能通过增强的平面度使得图案失线%,来提升光刻的聚焦深度,并为设计人员提供更多的电源传输和信号布线灵活性。
对此,Manz 集团亚洲区研发部协理李裕正博士解释道:“玻璃基板包括两个部门,一个是玻璃中介层(glass interposer),还有一个是玻璃芯(glass core),目前大多数提到的应该是玻璃芯,也是英特尔提到的玻璃基板技术。”
如上所述,玻璃基板相较于传统的有机基板具有诸多的优势,李裕正博士强调:“玻璃基板在厚度、线距、纵深比和热膨胀系数方面都比硅的表现要好。而且玻璃基板的电气性能比较好,在信号传输时的损失也比较小,尤其高频信号的传输对材料的要求更高,玻璃基板是很适合的材料。”
当然,目前玻璃基板还处于很早期的发展阶段,李裕正博士表示:“虽然英特尔已经官宣要发展这一技术,但成本可能是一开始影响其大范围的应用的一个因素。另外还有必要进行进一步的技术投入和生态构建,只有整个业界都开始应用起来,才能让这个技术发展的更好。”
Manz 集团亚洲区总经理林峻生表示:“Manz 也关注到了玻璃基板的发展的新趋势,虽然它仍处于发展的初期,但 Manz 将发挥我们的市场和技术积累,积极推动板级封装实现产业化落地,全方位推动国内先进封装领域的发展。”
据林峻生介绍,Manz 在化学湿法制程、电镀及自动化领域拥有了将近四十年的丰富经验,并不停地改进革新,为全球十大载板厂和面板厂的稳定量产提供了有力支持。例如最初基于在有机材料上发展的 RDL 技术,近几年,Manz 成功将这一技术应用于半导体封装领域,通过 RDL 工艺制作内接金属导线,为芯片与电路板之间的上下信号传输搭建了通道。
另外,Manz 还将其 RDL 制程设备解决方案与化学湿制程工艺前后制程进行无缝整合,确保电镀后的基板表面均匀性最高可达 95%,铜厚度超过 100 微米,这不仅提高了芯片密度,也改善了散热性。
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