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扇形包装越来越受欢迎

系统公司从平板电脑转向下一代智能手机的超薄封装。

受欢迎程度

“粉丝出局”正在市场上引起轰动,其速度甚至远远超出了年初任何人的预期。

这种方法已经存在了几年,是一种晶圆级的封装工艺,可以实现超薄、高密度的封装。

那么,为什么会有这样的热潮呢?苹果显然正在转向扇出分析人士认为,原因在于包装。在此之前,苹果一直使用更传统的包对包(PoP)技术来为iPhone安装应用处理器。

不过,对于下一代iPhone7,台积电据Yole Développement报道,英特尔将为苹果代工生产A10应用处理器。根据该研究公司的说法,基于16nm finFET工艺,苹果A10将采用台积电的扇出技术,称为InFO。

当然,苹果可能会改变主意,朝不同的方向发展。但据报道,苹果的这一举动正促使其他外包半导体组装和测试(OSAT)公司,如Amkor、日ASE、矽品、STATS等,加大了他们在“扇形延伸”方面的努力。事实上,根据Yole的数据,在苹果和其他公司的推动下,扇形包装市场预计将从2014年的1.74亿美元增长到2020年的24亿美元。

TechSearch International总裁扬•瓦尔达曼(Jan Vardaman)表示:“关于苹果使用台积电InFO的讨论引起了很大的轰动。”“如果你考虑到(在扇出中)没有衬底,你可以使这个封装非常薄,而且它具有电气优势。所以这对苹果和三星智能手机来说是有意义的。苹果也对我们的行业产生了重大影响。每个人都是。这并不意味着每个封装都将使用扇出,就像不是所有封装都是倒装芯片一样,更不用说铜柱了。”

其他原始设备制造商和芯片制造商也在认真研究风扇输出,但转向这种封装类型会带来一些挑战。例如,客户面临一些困难,如果不是困惑的话,选择。每个扇出提供商提供的技术风格略有不同。有些人正在同时研究六种不同的扇出类型。

更复杂的是,扇出是二维的,2.5 d而且三维集成电路配置。此外,扇出正在300mm晶圆上生产。但最终,该行业希望以面板形式展开,这将要求设备行业开发新的工具。

在技术方面,扇出在生产流程中存在一些问题,即晶圆翘曲和良率。成本也会发挥作用。

总之,“扇出去”涉及一系列复杂的问题。为了帮助行业走在前面,半导体工程研究了一些与扇出有关的更大的问题。

为什么扇出?
向下一代移动产品和其他系统的转变推动了对更薄包装的需求。一种超薄封装类型被称为晶圆级芯片级封装(CSP)。先进半导体工程公司(ASE)研究员William Chen表示:“晶圆级CSP是一种扩展技术。”“晶圆级CSP是可用的最小封装之一。因此,智能手机已经采用了晶圆级CSP。”

根据Yole的说法,风扇在大约200 I/ o和0.6mm的轮廓时就会耗尽蒸汽。“你有一个晶圆级CSP,然后你做一个芯片收缩。这是同样的产品,但是你用了一个更小的模具。如果你这样做,那么你为球格阵列所拥有的空间就不再足以提供I/ o的数量,”Chen说。

为了获得更多的I/ o,芯片制造商可以使用另一种称为倒装芯片的晶圆级封装。但倒装芯片是处理器和图形芯片的高端封装。

所以,扇出芯片填补了扇入芯片和倒装芯片之间的空白。根据TechSearch的说法,与扇入不同的是,扇出允许I/ o在芯片占地范围之外的重新分配,支持配置尺寸≤0.4mm的封装。

在某些方面,类似2.5D/3D的扇出封装与使用tsv的2.5D/3D堆叠模具竞争。然而,一些人认为,这两种技术针对的是不同的市场。“2.5D和3D是独立于扇出的,”日月光的Chen说。“它们有不同的用途。”

通常,扇出封装针对汽车、移动产品和射频。STATS ChipPAC的产品技术营销副总裁斯科特·西科尔斯基(Scott Sikorski)说:“现在有很大的扩散势头。”“它不一定是每个应用程序和每个客户的正确解决方案。”

同时,在扇出流中,该过程从载体和双面胶带开始。带子放在托架上。然后,将每个模具都放在胶带上。模具化合物覆盖模具和胶带的一面。载体和胶带随后被移除,留下模具嵌入在模具中。然后,所谓的重组晶圆翻转向上。模具的顶部暴露在外。然后,再分配线(RDLs)在顶部形成。焊接球附着,模具被隔离。

该公司包装战略和营销总监Ramakanth Alapati说:“扇出并不是一项新技术GlobalFoundries.“如果你看看传统的风扇输出,英飞凌在一段时间前开发了这项技术。很多OSATs获得技术许可并投入生产。它有多种版本。”

一般来说,今天的扇出设计规则是10微米线和空间。Alapati说:“与现有技术相比,现在的不同之处在于我们所说的高密度扇出技术。”“很多焦点都集中在3 × 3微米以下的线/空间。这并没有让所有人感到惊讶,但我想说它引起了所有人的兴趣,因为它可以在许多产品路线图中发挥重要作用。它带来了很多外形上的优势。在某些情况下,它具有成本优势。它带来了很多东西,比如复杂的集成。”

基于3微米线/空间及以下的扇出尚未投产。“这是资格问题。坡道可能在明年或下一年。这取决于客户的需求。”

供应商选择和格式
无论如何,原始设备制造商和芯片制造商如果或何时转向分散生产,将面临一些艰难的选择。一个明显的选择是供应商选择。例如,在一个方面,英飞凌和其他一些芯片制造商有自己的内部扇出封装能力。

此外,传统的osat,如Amkor, ASE, Nanium, SPIL, STATS等,也在开发扇出包。台积电最近进入了扇出封装市场,此举使该公司与osat竞争。

虽然选择供应商是一项艰巨的任务,但还有许多其他考虑因素。例如,扇出是在OSAT中使用300mm晶圆制造的。为此,osat使用传统的晶圆级处理设备。

在研发方面,该行业正在研究基于面板或方形格式的扇出。面板格式使更多的模具,从而降低成本。例如,一块300mm的晶圆可以在10- x 10-mm的尺寸上实现616个封装,而一块18- x 24英寸的面板可以生产1911个封装Qualcomm

“对我来说,300毫米(圆)是不够的。高通高级封装首席工程师贝丝·科瑟(Beth Keser)说:“这并不能让我们真正完全投入到扇形推广中去。”“当你从300毫米到18 x 24英寸的面板时,这将大大降低成本。”

这个问题?这类似于450mm晶圆厂的大争论。osat将需要许多新型设备的面板格式。但目前尚不清楚设备制造商是否愿意冒险开发新的基于面板的设备。只有少数osat和铸造厂有能力建立面板线。

此外,面板尺寸本身没有标准。Keser说:“我们必须决定我们的面板标准尺寸。”“这就是我们现在苦苦挣扎的地方。”

设备制造商对开发用于面板格式的新工具不温不火。“从设备供应商的角度来看,你将不得不非常不愿意跳入这种面板大小的开发,”Thomas Uhrmann表示电动汽车集团.“扩大设备规模是一项巨大的努力。这也将是昂贵的。”

还有其他问题。GlobalFoundries Alapati表示:“面板可能会出现,但面板可能会出现在不需要非常细间距线空间的地方。”“如果你今天做的是5 × 5微米,面板可能是有意义的,因为你没有对齐。但如果你在2 × 2微米,那么面板就成了一个挑战。”

专家表示,在接下来的两年里,300mm的格式足以用于扇出。但很快,该行业可能会要求面板级的处理。当然,这取决于行业能否就标准格式达成一致。这也取决于成本和需求。

扇出大量的
下一个重大挑战是决定采用何种扇出技术。简单来说,高密度的扇出有几种方式,比如先放筹码,后放筹码,面朝上和面朝下。

举例来说,台积电正在通过其InFO扇出技术实现“芯片优先”的流程。相比之下,去年有一个集团成立了一个“粉丝联盟”,正在开发有竞争力的套餐。由新加坡研发机构A*Star领导的高密度风扇-外延晶圆级封装(FOWLP)联盟包括Amkor、Nanium、STATS、NXP、GlobalFoundries、K&S、Applied Materials、Dipsol、JSR、KLA-Tencor、Kingyoup、Orbotech和TOK。

该联盟正在开发两种类型的高密度扇出封装——模具优先和RDL优先/芯片最后。在某些方面,霉菌优先流动类似于传统的扇出流动。

“芯片首先是一个过程,在创建RDL之前,将模具连接到临时或永久的材料结构上,RDL将从模具扩展到BGA/LGA接口。通过这种方式,在模具安装后,与创建RDL相关的良率损失发生,使模具面临潜在损失,”Amkor研发副总裁Ron Huemoeller说。

“芯片最后一道工序的情况正好相反。首先创建RDL。然后装上模具。在此流程中,RDL结构既可以进行电气测试,也可以进行目视检查,以确定屈服损失,从而避免将良好的模具放置在不良位置。对于低I/O模具,RDL最小,产量非常高(>99%),首选模具优先流。然而,对于高价值的模具(大I/O),首选模具最后工艺,”Huemoeller说。

事实上,扇出的成败取决于几个因素,包括收益率。但是,在工厂里生产高产量的扇形产品还面临着挑战。该公司高级技术总监Prashant Aji表示:“晶圆存在翘曲问题。KLA-Tencor.“此外,RDLs正变得越来越小。这些金属线断裂了,产生了压力。

“你也有完全处理过的死亡。但如果你的包装杀死了那个骰子,那么你就扔掉了好的骰子。这就是为什么包装过程控制变得越来越重要,”Aji说。

2D vs 3D
扇出支持2D封装,可以容纳一个芯片或多个芯片。此外,扇出可以在垂直方向上扩展,实现2.5D或类似3d的封装。

例如,Amkor最近推出了一项名为Swift的技术,可以实现2D和3D扇出包。对于类似3d的封装,Swift使用高铜柱或TMV焊锡球来形成垂直互连。

其他技术,如TSV棒和PCB棒,也可用于形成垂直互连。不过,到目前为止,该行业仍在对各种技术进行梳理。“每种产品都有不同的优势,”高通的Keser说。“我们仍在想,最终的解决方案到底会是什么。”



1评论

医学博士 说:

非常好的文章.....很多值得思考的东西.....

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