包装大战开始

先进的集成电路封装市场正在变成一个高风险的竞争战场，因为供应商加大了下一波的集成电路封装2.5 d/3 d技术，高密度扇出包等。

曾一度外包半导体组装及测试(外包半导体组装和测试)供应商主导和处理客户的芯片包装需求。几年前，情况开始发生变化台积电进入先进包装市场。此后，另两家代工厂商——英特尔现在三星该公司宣布了进军先进包装业务的计划。这些举措使这三家代工厂与osat直接竞争，尽管并非所有代工厂都与包装公司竞争。

不过，一些晶圆代工厂正在从这一业务中分得一杯羹。据Yole Développement报道，台积电正在为苹果代工A10应用处理器。该研究机构表示，基于16nm finFET工艺，苹果A10采用台积电的集成风扇输出(InFO)技术。

现在，台积电正在开发第二代扇出封装，并在先进封装上投入了大约10亿美元。英特尔表示，其在封装方面的研发支出超过了两家最大的osat公司的总和。

为了应对代工厂和其他事件，几家osat正在进行整合，作为整合资源和研发的努力的一部分。例如，世界上最大的OSAT公司先进半导体工程公司(ASE)计划与一家大型竞争对手合并，并正在投资另一家竞争对手。

但不断变化的市场格局将给客户带来一些挑战。首先，许多芯片制造商和原始设备制造商仍在评估其未来产品的各种下一代封装类型。找到正确的解决方案既复杂又困难。

此外，客户必须为其高级包装需求选择供应商。顾客可选择以下其中一条路线:

•铸造厂的交钥匙服务。这涉及到从前端制造到集成电路封装和测试的方方面面。
•OSAT。
•铸造厂和osat的结合。

那么最佳路径是什么呢?答案取决于需求。每条路线都有一些优点和缺点。例如，在交钥匙方法中，代工厂管理供应链和生产流程，从而为客户控制成本和产量。但是交钥匙的方法不太灵活，通常会阻碍客户与其首选的OSAT合作伙伴合作。

最终，这个决定取决于几个因素。“市场将决定谁来做这件事，”高德纳(Gartner)分析师吉姆·沃克(Jim Walker)说。“这都是基于成本。”

还有其他的考虑。例如，据最新统计，大约有十几家公司正在开发“扇出”套餐，但从长远来看，是否所有供应商或技术都能成功尚不清楚。沃克说:“由于这是一个新兴市场，在市场成熟之前，它们都有足够的空间。”

什么是高级包装?
许多osat和代工厂都有充分的理由追求先进的封装——这是一个热门的市场。事实上，在IC行业放缓的情况下，一些晶圆代工厂正在寻找新的增长引擎，而封装则提供了一些新的、可观的机会。

据Yole称，到2020年，先进包装市场预计将从2014年的202亿美元增长到300亿美元。倒装芯片仍然是这一领域最大的市场，但扇出增长最快。据Yole称，总体而言，扇出包装市场预计将从2015年的2.44亿美元增长到2020年的24亿美元。

同时，市场对2.5D技术的单独使用在矽通过据该公司称，从2014年到2020年，预计(tsv)将以每年22%的速度增长。

有几个原因推动了先进包装的发展。简单地说，芯片制造商想要更小的封装和更高的性能。“如今，关于如何实现芯片，有几个方面的考虑，”中兴通讯商业管理副总裁Walter Ng说联华电子．“包装和其他任何事情一样，都是一个预先的决定。它肯定会影响整体成本和性能。”

例如，智能手机传统上采用了一种称为“包对包”(PoP)的包装技术。它利用球栅阵列(BGA)封装中的倒装芯片互连。PoP将两个或多个独立的骰子堆叠在一起。内存包在顶部，而应用处理器或基带芯片在底部。

PoP仍在智能手机中使用，但在0.5毫米至0.4毫米的厚度上，这项技术已经失去了动力。“(POP)也开始显示出带宽和功率方面的一些限制，”台积电集成互连和封装技术高级总监Doug Yu表示。

为了取代今天的PoP封装，osat和几家代工厂一直在研究一系列新的和有竞争力的技术。

其中一种技术被称为扇出晶圆级封装。晶圆级封装包括将IC封装在晶圆上，从而实现更小的封装。

晶圆级封装涉及两种基本技术:芯片级封装(CSP)和扇出封装。CSP是一种扇入技术，其中I/ o位于封装中的焊锡球之上。风扇在大约200 I/ o和0.6mm剖面时耗尽蒸汽。

在扇出中，单独的模具嵌入在环氧材料中。根据Deca Technologies的说法，这种互连“通过再分配层(RDL)‘呈扇形散开’到焊锡凸点”，从而实现更多的I/ o。

“我们看到了(扇出)的市场机会，从小型低引脚数应用一直到非常高引脚数的设备，如fpga，”扇出封装专业公司Deca的销售和营销副总裁Garry Pycroft说。“我们也看到了多芯片解决方案的许多机会，特别是随着公司希望在不同的晶片厂技术中划分其soc的模拟和数字块，以获得最有效的选择。”

事实上，扇出为顾客提供了多种选择。例如，它实现了具有领先和/或后缘芯片的多模封装。

或者，与传统的片上系统(SoC)设计相比，扇出技术还可以实现与现有芯片的高度集成的系统级封装。Walker表示:“这肯定是一个考虑因素，因为SoC集成有太多的NRE成本，而且上市时间较慢。”“(扇出)能够满足许多物联网应用的各种容量需求。”

不过，消费者仍面临一些复杂的选择。基本上，高密度的扇出技术主要有三种类型:芯片优先/面朝下;chip-first /平;以及芯片优先，有时被称为RDL优先。

Amkor全球研发副总裁Ron Huemoeller表示:“芯片优先是在创建RDL之前，将模具连接到临时或永久材料结构上的过程，RDL将从模具延伸到BGA/LGA接口。“对于芯片最后一道工序来说，情况正好相反。首先创建RDL，然后安装模具。”

第一波扇出封装被称为嵌入式晶圆级球栅阵列(eWLB)，是芯片优先/面朝下的。一般来说，这些是10u线/空间的低密度封装。

来源:STATSchipPAC。

今天，日月光、JCET/STATS、Nanium和其他公司正在追求基于芯片优先/面朝下方法的第二代扇出封装。这种技术也被称为eWLB，用于更细间距的封装。它非常适合于较小的模具尺寸，更低的I/ o和更少的rdl数量。

与此同时，台积电和迪卡正在各自追求芯片优先/正面的方式。台积电的芯片优先技术支持更多的I/ o, 3 + RDL层和2μ线/空间。

Amkor正在推行“芯片式”方法。Huemoeller说:“它与内存和其他芯片相结合，用于应用处理器。”“它采用了3层以上的RDL，车身尺寸可达20平方毫米。”

如今，苹果是首批使用高密度风扇输出的客户之一，但许多其他原始设备制造商正采取观望态度，因为这项技术仍然相对昂贵。Huemoeller表示:“传统的ewlb型扇出技术的成本效益甚至足以满足二线oem的需求。“如果性能提升足够大，二线(原始设备制造商)愿意支付稍高的价格来获得先进技术。然而，它只比标准产品技术有一点点溢价。”

还有其他问题。例如，oem希望为给定的扇出包提供第二个源。问题在于，扇出没有标准，所以oem必须处理来自供应商的专有解决方案。

除了“扇出去”，其他高端包装市场也在升温。在这个片段中，使用了插入器和tsv的2.5D堆栈模具。到目前为止，该技术在fpga、图形芯片和内存领域越来越受欢迎。

此外，英特尔正在推动一项名为嵌入式多模互连桥(EMIB)的技术。“EMIB真正的关键优势在于，它只需要在芯片边界上使用很小的硅片，就可以将封装中的硅连接在一起，”英特尔高级研究员兼工艺架构和集成总监Mark Bohr说。“将其与2.5D中的调停者进行比较。你有一块巨大的硅，这要贵得多。”

去铸造厂
选择正确的技术只是挑战的一部分。供应商的选择也很困难，特别是在代工厂和OSAT之间进行选择时。

通常，在这个领域有两种类型的铸造厂。第一种类型在包装市场上没有竞争，与osat合作。但许多代工厂也提供有限的包装生产能力，如中间体开发和TSV形成。

第二类代工开发和销售自己的封装类型，并可能提供交钥匙服务。他们也将与osat合作，这取决于产品类型。

提供全方位服务的晶圆代工厂提供了一系列令人印象深刻的产品，但他们的成本结构也与osat不同。高德纳的沃克说:“代工公司习惯于实现40% - 45%，甚至50%的毛利率。”他说:“包装人员习惯了20%到25%。(晶圆代工厂)必须愿意接受更少的利润，以完成与包装工人相同的工艺步骤。”

不过，代工厂可以抵消部分包装成本。通过提供前端制造服务，他们可以吸收后端部分利润。

还有其他的权衡。“在很大程度上，当你使用他们时，代工人员是唯一的来源，”Walker说。相比之下，芯片制造商倾向于为一个给定的封装使用两个或三个osat。

与此同时，每个代工供应商都有不同的策略。例如，台积电为其2.5D和扇出包提供交钥匙服务。在这一过程中,公司为客户提供完整的解决方案,根据台积电的。

与此同时，英特尔也提供交钥匙服务，尽管它将与osat合作。“我们不会对业务施加任何人为的限制，”英特尔技术与制造集团副总裁、英特尔定制代工厂联席总经理赞恩·鲍尔(Zane Ball)说。“通常情况下，一旦客户看到我们的组装和测试能力，这往往是合作的一个亮点。”

另一家代工企业三星(Samsung)则采取了不同的策略。“我们不会孤立osat，”三星代工营销高级总监Kelvin Low说。“我们认为这不是一个好主意。我们认为，围绕代工业务建立一个健康的生态系统仍然很重要。”

三星电子最近向客户开放了内部包装和衬底业务。如今，该公司提供2.5D技术、扇出和其他套餐。

与英特尔和台积电一样，三星也提供“交钥匙”服务。“我们有客户想要这样的产品，”Low说。“对我们来说，这更像是一个协调员。我们如何交付服务取决于我们自己。”

不过，在很多情况下，三星会主动与客户讨论包装问题，甚至可能会在一定程度上加大包装力度。但在很大程度上，三星希望避免大规模包装游戏。它更愿意将大容量的业务转让给osat。

“我们没有改变我们的战略。与日月光、安kor和其他机构合作很重要。”“我们很难制造所有东西。这不现实。”

还有一些人有不同的策略。例如，美光销售一种名为混合内存立方体(HMC)的3D DRAM产品。作为流程的一部分，GlobalFoundries为美光的HMC处理TSV形成过程和其他步骤。

GlobalFoundries也在研发的基础上开发插入器，但它不为商业市场开发芯片封装，也不想与osat竞争。“我们与osat合作，”该公司首席技术官加里·巴顿(Gary Patton)说GlobalFoundries．

与此同时，UMC提供前端TSV制造服务，但它不参与包装业务，而是与OSATs合作。"大公司和小公司一般都希望灵活性，" UMC的Ng说。“他们希望能够灵活地选择解决方案。他们不想被告知:‘这就是解决方案，要么接受，要么放弃。因此，我们的战略是继续与生态系统合作伙伴合作。我们想尽力支持这些公司。我们不想让他们破产。”

使用osat
与代工厂一样，osat在高级封装方面也有一些优点和缺点。osat可能拥有一些但不是所有的技术能力。但与代工厂不同的是，osat更灵活，可以处理大型产品组合。Amkor公司的Huemoeller说:“osat是用来处理产品转移、设备重用和市场重新导向的。“(OSATs)有能力从多家铸造厂接收模具，以生产最终的封装。这对SiP包至关重要。”

不过，客户必须密切关注osat。随着时间的推移，越来越少的osat能够同时为主流和高级软件包进行必要的投资。研发经费是有限的。

由于这一因素和其他因素，osat正在巩固。日月光半导体首席运营官Tien Wu最近在接受采访时表示:“(整合)将给客户带来好处。”“如果行业参与者能够整合，就会带来更多(包装)研发资金。”

举个例子:日月光最近宣布计划与全球第三大OSAT公司矽品精密工业公司(矽品)合并。根据该计划，日月光半导体和矽品将组成一家控股公司。日月光半导体和矽品将成为控股公司的子公司。通过这一安排，两家公司希望共享资源。该协议仍悬而未决。

今年早些时候，日月光向赛普拉斯半导体(Cypress Semiconductor)的子公司Deca投资了6,000万美元。日月光半导体还将在其台湾生产工厂内安装Deca的扇出技术。除了Deca的技术外，日月光还在研究其他五种左右的扇出封装类型。矽品至少正在开发三种。

与此同时，竞争对手正在开发其他大量的粉丝套餐，但问题是是否每个人都有空间。

“这将是一项无处不在的技术，并将消耗现有倒装芯片封装市场的很大一部分，”Deca的Pycroft说。“市场将分裂，一些公司将把他们的扇形解决方案集中在一个特定的领域。十几家公司都有可能参与其中。”

合并冲击OSAT业务
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