物聯網暨先進扇出型封裝技術現況及未來發展趨勢剖析：材料世界網

消費性終端產品演變過程，從過去電腦、筆電、手機到現今的 IoT 產品發展可以看出，整體硬體元件系統由大到小，同時產品亦朝多功能進化，反映在封裝型態便是由過去不需多功能、多腳位且元件可以作比較大顆的打線封裝，進化到元件用如 40nm 以下製程，元件小但多功能（多腳位）的晶圓級封裝（如WLCSP、Fan-out），當此趨勢下，扇出型封裝因能將腳位扇出到更大面積，使得元件與載板的可靠性更佳，故而需求日增，此乃整體產品演化趨勢所致。

物聯網趨勢下封測產業朝五方向發展
IoT 強調的裝置本質是多功能處理與低耗電，因此我們以功能取向區分可以將半導體系統應用在 IoT 部份以五個區塊來拆解（如圖一），分別是 MCU、Sensor、PMIC(Power Management IC)、Memory、Connectivity。而 MCU 便是指微型控制器，這是運算處理器的一種，或是稱為 Processor/ASIC；Sensor 便是感測器，是透過傳感元件收集外部資料後轉變成訊號再進行處理的一種元件；PMIC 是在電源管理部份的裝置；最後是無線連接的Connectivity裝置。

扇出型封裝應用產品將以手機及無線通訊產品為主
扇出型封裝從產值來看，在 2010年因為 Intel 的 Mobile 晶片開始成長，從 2011年到 2014年期間因設備機台及材料市場接受度等影響下，有一個緩慢的轉換過渡時期，呈現非常緩慢的成長。但也是從 2014及 2015年開始，市場因終端產品對於低成本及多功能高 I/O 的趨使之下，產值將開始以年複合成長率 20% 以上的速度快速成長。

然而，在 2016 年因蘋果採用下，台積電將在扇出型封裝大量成長，原本 2015年以前扇出型封裝以星科金朋及 NANIUM 為主，至 2016年台積電在扇出型封裝產值將超過整體扇出型產值的六成，亦即比 2015年整體加起來都還大，而應用面將以手機及無線通訊相關設備為主，如圖三所示。

圖三、扇出型封裝未來發展趨勢

方形載具將是未來扇出型封裝技術的趨勢
扇出型封裝之所以可以有較低成本，其中一個很重要的因素便是該技術可以在大面積的載具下進行封裝，但載具除了大小及形狀外，亦有面積使用效率的問題，如圖六所示。因晶片在製作完後是呈現方形的形狀，故當在扇出型封裝過程中，晶片擺放至載具的片數亦會不同，如以方形載具進行封裝，則可以達到 95% 的面積使用效率，但如以晶圓級載具進行封裝，則會因其邊緣處無法擺放晶片而造成面積損失，使用率則是不到 85%。此兩者在面積使用效率差別上便高達 10%，換言之，愈大面積時，其成本絕對值亦將愈差愈多，故此亦為“面板級製程是將來扇出型封裝製程發展趨勢”的重要因素之一。

圖六、方形及圓形載具使用效率

提高封裝製程良率是降低成本的重要關鍵
扇出型封裝製作過程中，是先把 Chip 暫時性黏著到 Carrier上，接著模封起來，此時 Chip 已定型，再將其 Carrier 移除後，其移除面再以薄膜製程作 RDL（重布線層），然後在其重布線層上作植球動作，便是英飛凌（Infineon）的 eWLB 扇出型的標準製作流程，如圖八所示。在此製作過程中，由於 Chip 被模封起來後，如果其上的重布線層失敗，便會連帶影響昂貴的晶片，因此如果 RDL 良率不高的話，連帶其上的晶片亦有傷及成本的問題，使得整體成本墊高。IEEE 在 2014 年作了一份研究顯示……以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。

作者：楊啟鑫 / 工研院產經中心
★本文節錄自「工業材料雜誌」354期，更多資料請見下方附檔。

Download檔案下載加入會員