综合被动市场变得活跃

集成无源设备在封装系统技术和包括物联网在内的众多应用中得到了更广泛的应用。这种微型设备正在进入汽车电子产品、消费电子产品和医疗保健产品等领域。

得益于英飞凌技术、意法半导体和村田集成无源解决方案(原IPDiA)的产品，欧洲在ipd供应方面处于领先地位。村田制造于2016年10月通过其村田电子欧洲子公司收购了IPDiA。

Grand View Research估计，2015年全球IPD市场价值8.746亿美元，2016年为9.015亿美元。从现在到2025年，用于发光二极管照明的ipd的复合年增长率预计将超过14%。

除了LED照明，Grand View还看到了电磁磁化率/电磁干扰防护ipd、射频ipd和数字/混合信号ipd的增长。

MarketsandMarkets预测，IPD市场在未来五年将享受近9%的复合年增长率，从去年的7.310亿美元增长到2022年的13.7亿美元。Research and Markets对增长率更为乐观，预计未来十年的复合年增长率约为17.9%，但预计全球市场的收入将下降，到2025年约为9.085亿美元。

这些设备的整体前景令人困惑。包装公司看到了更广泛的采用，但不一定是更高的产量。

日月光半导体技术总监Jean-Marc yanou表示，ipd是先进半导体工程公司的小批量业务。“我们确实使用了一些ipd，我们也制造了一些。它已经成长为小容量类型的应用程序。它们在恶劣环境电子产品、医疗电子产品和硅光子学中越来越受欢迎。在未来几年，它可能会与硅光子学一起显著增加，尽管这很难预测。”

该公司产品技术营销副总裁Vinayak Pandey表示，ipd最大的优势之一是可以将无源组件尺寸减少70%新科金朋．“IPD技术趋势显示，在移动和物联网市场的推动下，IPD技术增长强劲。使用硅或扇出的薄膜IPD技术可以提供一种具有成本效益的解决方案，同时为SiP产品提供更好的性能。硅基ipd是一种具有成本效益的技术，由先进的200毫米制造设施生产，是系统封装的理想选择。IPD在规模、成本和性能方面具有竞争优势。”

什么是集成无源器件?
ipd主要是电阻、电感和电容。它们并不新鲜，但人们对它们的兴趣来自新的市场和现有市场中的新应用。

Pandey解释说:“集成无源器件是专用工艺技术的集合，允许在单个器件上集成多个无源器件。“它们通常提供高集成率和良好的性能。对于薄膜ipd，它们主要是在硅、玻璃或其他提供独特性能辅助的基板上制造的。”

图1:薄膜IPD(非比例插图)。资料来源:STATS ChipPAC

这使得它们对系统包特别有吸引力。Pandey表示:“系统封装使用ipd的驱动因素是X-Y因素、模具收缩和Z高度降低。“在性能方面，电气有降低功率损耗、高频响应、Q因子等。当你在硅上做薄膜时，Q因子是有限制的。此外，它具有良好的可靠性，就系统成本而言，可以减少材料清单和X-Y成本。”

图2:(a)带有三个线键合模的QFN封装。一个是IPD死亡。QFN封装，带有两个倒装芯片模，包括一个IPD模。资料来源:STATS ChipPAC

IPD制造有两种口味——厚膜IPD和薄膜IPD技术。“基于薄膜的集成无源器件是基于硅的无源组件集成。这是一种具有成本效益的方法，可以减少包占用空间、降低互连复杂性、提高性能、组件容忍度、提高产量并提高可靠性。我们的应用包括射频模块，超宽带，无线局域网，手持设备，手机..

胜旭(西南)STATS ChipPAC产品技术营销总监Yoon表示，ipd非常适合移动应用程序、物联网和可穿戴设备。STATS研究这项技术已经有十几年了。ipd目前还不是该公司收入的重要组成部分，但预计它将稳步增长。

Yoon表示，一些SiP客户已经能够用2到3个ipd替换100个离散组件。他说，更典型的情况是，一个IPD可以取代13或14个独立设备。

Yoon指出，为了生产balun和其他被动器件，STATS ChipPAC使用晶圆制造工艺进行临界尺寸控制。它提供了一种铜金属化工艺，在硅片上沉积8微米或更多的铜。他说，制造ipd通常只需要一层氮化硅介电层，但如果涉及电感，客户希望ipd上有两层或更多层。他观察到，层数越多，“成本就越高。”“总的来说，成本将会下降。”

他指出，ipd可以在8英寸的硅片上生产。它们通常以2 × 2或3 × 3的格式排列。他补充说，在使用ipd时，“客户需要高Q系数和质量系数”。

它们的位置
ipd可以与芯片组装和测试承包商的晶圆级封装一起实现。

日月光半导体的Yannou说:“我们将其用于Wi-Fi连接和其他射频应用，只要我们想设计匹配11或与接近天线的balun进行高精度匹配。”“我们主要在玻璃上设计和制造rfip，但硅制成的高密度电容器也有其他应用。我们可以举个例子，Murata Integrated Passive Solutions，它实际上是由IPDiA公司的收购组成的。”

Yannou说，ipd存在于汽车电子设备和石油钻井等恶劣环境中。他说:“通过使用常规的硅半导体技术(倒装芯片或线键连接)，它们可以很容易地组装在任何系统级封装中，在这种情况下，你不必在系统级封装基板上打印焊料来放置电容器或电感。”

日月光半导体在8英寸的玻璃晶圆上生产ipd，而一些制造商则使用6英寸的硅衬底。“他们将从一个有趣的扩大规模的努力中受益，通过转向8英寸甚至12英寸的规模经济。现在他们在硅中使用深沟技术，他们实际上深入到硅中，所以在更大的晶圆中可能会出现一些翘曲问题。当需求非常大时，我认为大多数IPD生产商将转向更大尺寸的晶圆。但现在不需要了。”

他指出，ipd“有点平面”。“你可以在硅和玻璃上制造非常小的组件。我们可以利用硅在玻璃上的细间距能力来制造平面电感器。对于一些模拟应用，IPD不是一个选项。对于电力应用来说，这绝对不是一个选择。尽管如此，ipd的发展可能比离散被动更快。公司非常积极主动，非常聪明，会找到解决模拟和功率低频率的方法。将来可能会改变。”

为什么是现在?
IPD技术已经存在一段时间了。十多年来，这一直是会议上讨论的一个话题，大多数公司都认为这项技术的发展将远远快于实际情况。

现在的问题是，新的包装和应用能否将其从小批量生产推向大批量生产，从而实现规模经济。

yanou说:“问题是什么时候，尤其是在无线环境下。”“人们总是呼吁小型化，小型化不仅仅是占地面积，不仅仅是X-Y轴，还包括厚度。在这里，它可以产生影响。作为一家OSAT公司，作为一家装配承包商，日月光对任何形式的ipd都感兴趣，包括我们自己设计和制造的ipd。我告诉你的玻璃上的rfip属于其他供应商的IPD解决方案，我们可以将其集成到客户的包中，特别是在系统包中，以及一个或几个集成电路中。”

Yannou说，由于价格昂贵，ipd在无线行业还没有被广泛采用。“每活跃值、每纳亨利或每纳法拉的价格仍然高于离散度，而离散度是一种几乎免费的商品。但我相信IPD技术及其潜力。我不知道它什么时候才能大获成功。我相信它们在可靠性、低厚度、性能、随温度和电压变化的性能方面可以提供很多。所以它比我们已经使用了几十年的离散被动方式要好得多，但它仍然太贵了。”

结论
集成无源器件仍在等待在大批量生产和采用中大放异彩的时刻。目前，它们正与价格较低的分立元件竞争。随着汽车和工业等新市场的兴起，以及先进包装量的持续增长，这一因素在不久的将来可能会发生变化。

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