尽管2019年IC封装行业增长放缓，但先进封装仍是一个亮点。
2019年，IC封装行业将面临增长放缓(如果不是不确定性的话)，尽管先进封装仍然是市场的亮点。
总体而言，IC封装厂在2018年上半年看到了强劲的需求，但由于内存放缓，市场在下半年降温。再往前看，慢速IC包装市场预计将延续到2019年上半年，尽管业务可能会在下半年回升。当然，这取决于OEM需求、芯片增长和地缘政治因素。
美国和中国之间的贸易紧张关系已经显现有导致一些包装公司放慢了在中国的投资。但这些贸易问题是不确定的。目前尚不清楚中国和美国拟议的关税将对半导体行业产生什么影响。
这并不全是厄运和悲观。先进的包装继续加速，特别是方法，如2.5 d，3 d，扇出而且system-in-package(SIP)。此外，新的封装技术，如芯片和面板级扇出正在出现。
总体而言，先进的封装在半导体市场上发挥着更大的作用。如今，由于IC设计成本飙升，很少有设备制造商能够负担得起扩展和迁移到10nm/7nm及以上的高级节点。另一种获得扩展好处的方法是转向异构集成，即将多个芯片放在一个高级包中。
总而言之，先进包装的增长速度快于整体包装市场，但这不足以抵消预计的业务放缓。Yole Développement首席分析师Santosh Kumar表示，在整个IC封装市场中，“我们预计2019年将出现放缓。”“这是整个2019年。”
根据Yole的数据，2019年，包括所有技术在内的IC封装市场的收入预计将达到680亿美元，比2018年增长3.5%。相比之下，Yole预计2018年IC封装市场将增长5.9%。库马尔表示，与此同时，“预计2019年先进包装将增长4.3%，而传统/商品包装将增长2.8%。”
集成电路封装的单位增长也是喜忧参半。“2019年包装市场的前景是积极的，预计单位增长率将达到5%至10%，尽管与过去两年相比增速略有放缓，”德国包装公司ico部门总经理Pieter Vandewalle说KLA-Tencor．
图1:按平台划分的高级包装收入预测。(来源:Yole）
包装景观
通常，有三种类型的实体开发芯片包——集成设备制造商(idm)、晶圆代工厂和外包半导体组装和测试(OSAT)供应商。
许多idm为自己的IC产品开发了软件包。然后，一些铸造厂，如英特尔，三星而且台积电，为客户提供芯片封装服务。然而，大多数晶圆代工厂并不开发集成电路封装。相反，他们把包装要求交给osat。
osat是商人。据最新统计，市场上有超过100种不同的osat。少数osat是大型的，但大多数是中小型的玩家。
OSAT行业在经过多年的整合后已经稳定下来。上一次大规模并购发生在2018年，当时高级半导体工程世界上最大的OSAT公司(ASE)收购了第四大OSAT公司矽品精密工业公司(SPIL)。
然而，包装是一项艰难的工作。客户希望osat每年将包装价格降低2%至5%。然而，osat必须保持其研发和资本支出预算，以保持在技术曲线上的领先地位。
包装公司必须与颠倒的商业周期作斗争。通常情况下，封装增长率反映了半导体市场的状况。
根据世界半导体贸易统计组织(WSTS)的数据，在内存市场放缓的情况下，半导体市场预计在2019年将达到4900亿美元，比2018年增长2.6%。根据WSTS的数据，2018年的增长率为15.9%。
根据各种预测，领先的代工业务将在2019年实现增长，但内存前景喜忧参半。Veeco高级光刻应用副总裁Doug Anberg表示:“尽管内存价格与去年同期相比有所下降，但仍有增长。”“尽管全球三大内存idm进行了一些资本支出调整，但它们将继续推出新技术和新产品，但速度会比最初计划的要慢。”
与此同时，包装市场正在发生变化。多年来，智能手机一直是包装的关键驱动力。现在有许多市场将推动增长。
“人工智能将继续成为销量的主要驱动力。预计重大的人工智能投资将继续下去。”“在服务器/云计算行业，大数据需求将需要更强大的处理能力和更高带宽的内存，因为该行业正在朝着更加智能化的方向发展5克平台，驱动硅中间体和基板上的扇出解决方案。”
还有其他市场驱动因素。KLA-Tencor的Vandewalle表示:“我们预计包装市场将继续专注于移动市场以外的广泛领域，包括汽车电子、5G、人工智能和机器学习。”“对于汽车领域，包装质量要求不断提高;因此，我们预计设备投资将升级汽车包装生产线。”
一些技术仍在不断发展。“人工智能是一大驱动力。物联网是另一个驱动因素。这些都将以相当快的速度推动业务和商业机会向前发展，”公司总裁兼首席执行官特里·布鲁尔说布鲁尔科学．“我们将拥有自动驾驶和自动纠错的汽车。这些即将到来，但我们还没有到那一步。”
然后，一些曾经是包装的主要推动力的市场正在半途而废，即加密货币。
与此同时，中美之间的贸易问题将如何影响市场仍有待观察。“似乎每个人都在考虑的话题之一是关税的影响和美中之间的贸易紧张关系，”塞米科研究公司(Semico Research)制造业董事总经理乔安妮·伊托(Joanne Itow)说。“合作关系、采购和库存水平都受到不确定性增加的影响，我们已经看到企业制定了应急计划方案。”
Wirebond，倒装芯片市场
与此同时，多年来，该行业已经开发出了过多的包装类型。细分封装市场的一种方法是通过互连类型，其中包括以下技术-线键合，倒装芯片，晶圆级封装和在矽通过(tsv)。
根据TechSearch的数据，今天，75%到80%的IC封装使用一种称为线键合的较旧的互连方案。不过，根据Prismark的数据，从晶圆起步的角度来看，从2016年到2021年，线键封装的增长率仅为2.7%。
在20世纪50年代发展起来的线粘接机就像一台高科技缝纫机，用细小的线将一个芯片缝到另一个芯片或基板上。线粘接用于低成本的遗留包，中端包和内存芯片堆叠。
截至2017年底，包装车间的线粘接利用率已达到满负荷运行。相比之下，由于IC增长放缓，线键利用率在2018年第四季度降至70%至80%范围或更低。
预计低迷的商业环境将延续到2019年上半年。但到2019年年中或更早，业务可能会好转。
“我们认为贸易紧张局势不会恶化。因此，如果贸易紧张局势不会恶化，我们预计3月季度将企稳，”Kulicke & Soffa总裁兼首席执行官陈福森(Fusen Chen)在最近的一次电话会议上表示。“希望推迟的投资能变成一个斜坡。在本财政年度的下半财年，我们预计会出现增长。也许会在3月份之后开始。”
与此同时，在线材粘合领域也发生了一些变化。在一些产品中，动态随机存取记忆体模具堆叠在一个封装中，并使用线粘接技术连接。现在，DRAM供应商正在从线键合迁移到倒装芯片封装，以提高I/O密度。
反过来，这将推动先进内存封装的增长。“高端内存解决方案正在向高级封装转移。采用tsv堆叠DRAM始于2015年高带宽内存(HBM)和dimm，”Veeco的Anberg说。“移动DRAM正在向倒装芯片封装转变。预计到2022年，内存封装的倒装芯片业务将增加到总市场的13%，为铜柱、芯片级封装、TSV和扇出封装带来新的机会。”
扇形，2.5D和小芯片
与线键合和倒装芯片相比，扇出技术的发展速度更快。根据Prismark的数据，基于晶圆开工数，从2016年到2021年，扇出预计将以24.6%的速度增长。
据Yole称，从收入角度来看，2018年至2023年，扇出市场预计将增长20%，到2023年将达到23亿美元。Yole的分析师Favier Shoo说:“从2018年到2019年，扇形包装仍然是一个健康增长的市场，年收入增长19%。”
扇出而与之相关的扇入技术则属于晶圆级封装(WLP)。在WLP中，模具是在晶圆上封装的。
扇入和扇出都不需要像2.5D/3D这样的插入物，但这两种WLP类型是不同的。一个区别是这两种包类型如何合并重新分发层(RDLs)。rdl是铜金属连接线或线路，将包装的一部分与另一部分电连接起来。RDLs是通过线和空间来测量的，它们是指金属痕迹的宽度和间距。
在扇入中，RDL跟踪是向内路由的。fan-out是向内和向外路由的方式，可以实现更薄的封装和更多的I/ o。
智能手机和其他产品推动了扇形扩散。台积电(TSMC)的InFO技术是扇出技术中最著名的例子，苹果(Apple)的最新款iphone正在使用这种技术。
Veeco的安伯格表示:“尽管许多分析师预测2019年移动设备的增长将持平，但由于对处理能力的需求不断增加，以及对内存的需求不断增长，WLP内容将继续增长。”
其他人也同意。日月光高级工程总监John Hunt表示:“移动设备仍是低密度和高密度风扇输出的主要增长动力之一。”“随着我们获得一级和二级汽车的资格，汽车行业将开始增长势头。高端市场的服务器应用程序正在增长。”
一般来说，扇出分为两大类——标准密度和高密度。高密风扇输出I/ o大于500i / o，线间距小于8μm。安可、日月光和台积电销售高密度风扇，适用于智能手机和服务器。
标准密度扇出是指小于500i / o，线间距大于8μm的封装。
最初的扇出技术——嵌入式晶圆级球栅阵列(eWLB)——被归类为标准扇出封装类型。如今，Amkor、ASE和JCET/STATS都在销售eWLB包。
这里的竞争越来越激烈。日月光和迪卡正在加紧生产m系列，这是一款标准密度的扇出系列，与eWLB竞争。" m系列在可靠性方面的表现要比eWLB和晶圆级芯片封装好得多，"日月光半导体的Hunt表示。“我们的一些m系列是散开的。有些是扇进去的。它是晶圆级CSP的替代品，因为它有六面保护。所以，它的表现要好得多。”
图2 m系列与eWLB。(来源:日月光半导体)
传统上，标准密度扇出已用于移动和消费应用程序。现在，“扇出”正在进入汽车行业，而这个行业一直被商品包装所主导。
“扇形扩散”在一些领域(但不是所有领域)正在发展。“我没有在激光雷达上看到它，但我看到了雷达。对于汽车来说，主要是信息娱乐。我看到了向0年级的进步。在引擎盖下，这需要一些时间。但已经出台的eWLB一级是合格的。这不是一个死，而是两个死，”雅辛塔·阿曼·林(Jacinta Aman Lim)说JCET /新科金朋．
其他类型的“扇出去”正在出现。经过多年的研发，面板级扇出封装开始在市场上兴起。“三星已经开始了面板扇出的HVM。PTI和Nepes目前正在小批量生产，明年将推出各种产品的HVM。到2019年底，日月光/迪卡可能会启动面板FO的HVM。总体而言，与2018年相比，我们看到2019年面板FO的采用率更高，业务更多，”Yole的库马尔说。
今天的扇出技术包括将一个圆晶圆封装成200mm或300mm晶圆尺寸。在面板级扇出中，封装在一个大的方形面板上处理。这增加了每个基板的模具数量，从而降低了制造成本。
图3:300mm晶圆上暴露的模具数量与面板上的模具数量的比较。(资料来源:STATS ChipPAC, Rudolph)
面板级封装存在一些挑战。KLA-Tencor的Vandewalle表示:“我们相信(传统的)扇出技术将被更广泛地采用，特别是在像手机这样的应用中，外形因素至关重要。”“面板扇出包装技术将被进一步采用，尽管不是一蹴而就。要实现高产生产，需要进行大量的工程工作。面板尺寸和操作方面的标准化是必要的。”
与此同时，多年来，该行业一直在推出2.5D技术。在2.5D中，模具堆叠在中间层上，中间层包含了硅通孔(tsv)。中间体充当芯片和电路板之间的桥梁。
“2.5D可以使互连密度增加一个数量级。您要解决的是内存带宽和延迟。这是非常细的线条和空间的插入物的目的，”David McCann说，包装研发和运营副总裁GlobalFoundries．
然而，2.5D/3D技术相对昂贵，将市场限制在网络和服务器等高端应用上。
与此同时，小芯片也正在兴起。有了芯片，你就可以建造像乐高积木一样的系统。其思想是，在库中有一个模块化芯片菜单。然后，将小芯片组装到一个封装中，并使用模对模互连方案将它们连接起来。
政府机构、行业组织和个别公司开始联合起来支持各种芯片模型。
因此，小芯片的发展势头正在增强。“这将加速创新，因为你只设计了一个部分。这一直是IP公司和IP业务的驱动力。你从这里获取一个IP，从那里获取另一个IP。但这遇到了问题，把这些ip放在一起。这部分很难，”该公司首席执行官阿明•肖克罗拉希(Amin Shokrollahi)表示Kandou总线．
小芯片要成为主流还需要一段时间。“有几个问题需要克服，比如标准、成本、测试和供应链，”Yole的库马尔说。
芯片、2.5D、扇出和其他技术都是将多个芯片放在一个封装中的方法。与以前一样，业界希望使用许多这些方案作为传统芯片扩展的替代方案。
在封装中，特征尺寸的规模要大得多，但您仍然可以通过减小封装的某些部分来缩放设备，例如凹凸间距和rdl。
对于这个和其他应用程序，多模封装或异构集成正在流行起来。“我们预计逻辑和存储设备都将继续采用先进的封装解决方案，”Manish Ranjan说林的研究．“随着企业采用先进的包装解决方案来满足未来的产品需求，异构集成作为关键推动者的使用也应该加速。”
可以肯定的是，先进的包装正在向几个方向发展，它为客户提供了新的选择。但摆在桌面上的选择可能太多了。问题是，哪种包装类型会持续下去，哪种会成为利基市场。随着时间的推移，有些人可能会半途而废。
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