扇出型封裝技術因具備薄型化、低功耗之優點，近年來逐漸受到產業界矚目。有鑑於面板級扇出型封裝之技術需求，工研院運用舊世代LCD產線轉型進行封裝技術開發之經驗，將可作為國內舊世代LCD產線轉型半導體封測製程之參考評估。
本文將從以下大綱，就目前扇出型封裝之應用與技術發展趨勢做一介紹。
‧前言
‧半導體先進產業現況與發展趨勢
1. 晶圓級扇出型封裝發展現況
2. 面板級扇出型封裝發展趨勢與潛力
‧扇出型封裝技術發展趨勢與工研院面板級扇出型封裝製程平台
1. 扇出型封裝技術發展趨勢
2. 工研院面板級扇出型封裝製程平台
‧結論
【內文精選】
半導體先進產業現況與發展趨勢
1. 晶圓級扇出型封裝發展現況
在先進封裝技術上，隨晶圓製程精密化，晶片前段製程已持續微縮至40奈米，甚至10奈米、7奈米，然載板的精密配線水準尚在20微米上下，此兩者間的密度差距漸擴大。為增加多顆堆疊晶片與載板、PCB間的I/O數，晶片封裝技術已自打線改用凸塊，並朝矽穿孔TSV (Through Silicon Via) 3D IC發展。受制於TSV 3D IC設計難度高，2.5D IC應運而生，其在晶片與載板間使用可對應65奈米甚至更精密配線的矽中介層，再進行TSV。與TSV 3D IC相較，2.5D IC不利於縮小體積，且存在TSV矽中介層成本甚高等問題，因此，接近2.5D IC概念、但有利於降低成本的扇出型晶圓級封裝(Fan-out Wafer Level Packaging; FOWLP)技術漸受重視。在台積電推出整合扇出型(Integrated Fan-out; InFO)封裝技術後，更加確定扇出型封裝技術的市場價值（圖一），由此傳統半導體供應鏈（載板/封測/IC製造）之上下游版圖關係已有所變化。
在市場需求量部分，扇出型封裝晶片因具備薄型化與低功耗之優勢，故在產品應用上仍以行動式電子產品為主要大宗，預計2021年將消耗363萬片12吋晶圓，相較於2014年台積電推出InFO封裝時之晶圓消耗量（33萬片12吋晶圓），其市場需求量足足成長約11倍，如圖四。此外，工業應用如IoT的產品需求亦逐漸浮現，在此一領域之應用，預計2021年將消耗57萬片12吋晶圓。
圖四、扇出型封裝市場應用需求量預估
2. 面板級扇出型封裝發展趨勢與潛力
目前扇出型封裝主要採用晶圓級設備與製程，雖有潛力可製作線寬/線距：2μm/2μm以下之高解析封裝，但所使用之設備等級較貴且晶圓使用面積效率較差，導致生產成本較高；若是介於1~10μm之線寬RDL (Redistribution Layer)，使用晶圓級扇出型封裝技術生產，生產效益仍有限。而扇出型封裝若要能持續降低製作成本以增加應用，擴大製程基板的使用面積是最重要的手段，而目前有機貼合載板廠業者之面板級量產技術能力約在15~20 μm左右，若要往高解析RDL發展，其技術及製造設備均須全面更新。
以目前已量產的12吋(300mm)晶圓來看，其可使用面積僅約為3.5代(620mm × 750mm)玻璃基板的15%，凸顯玻璃基板在面積上的優勢。且目前LCD產業多的是競爭力低的3.5代產線，若能善加利用這些產線，將可顯著降低扇出型封裝的生產成本且減少資本支出，以產出較具競爭力之封裝用RDL產品。
相較於晶圓級扇出型封裝技術，投入面板級扇出型封裝之未來發展可期，除RDL之解析度稍微略低外（L/S：2μm~10μm(面板級) vs. 0.5μm~ 5μm(晶圓級)），其他在生產面積利用率、資本投資、產能等因素均較具優勢。未來可進一步提升RDL之線寬/線距在1.5 μm~10 μm之應用領域，具中高階封裝產品之應用競爭力，可補足目前晶圓級封裝與有機載板封裝( ≧20μm)間之技術能力區間（數μm至10μm）（圖六）。
圖六、面板級扇出型封裝目標市場
扇出型封裝技術發展趨勢與工研院面板級扇出型封裝製程平台
2. 工研院面板級扇出型封裝製程平台
因應各項電子裝置及未來物聯網的大量IC需求，國內封裝廠商也亟思開發具大面積、生產效率高，可有效降低中高階IC之封裝生產成本的封裝技術。若從載具的面積大小、載具的使用效率來看，以方形的玻璃載板來製作扇出型封裝，相對於晶圓載板更具有產量與成本優勢。換言之，使用載板愈大面積時，其成本絕對值亦將愈差愈多，因此面板級扇出型封裝是將來先進封裝製程發展的重要趨勢。
扇出型封裝若要能持續壓低製作成本，擴大載具的使用面積是最重要的手段。以目前已量產的12吋(300 mm)晶圓來看，其可使用面積僅約為一條2.5代(370mm × 470mm)玻璃基板的40%，凸顯玻璃基板在面積上的優勢（圖十三）。因此從產業現實面來看，半導體產業短期內很難看到大規模18吋晶圓廠的投資，但目前LCD產業3.5~6代產線多半已攤提完畢，若能善加利用這些產線，將可顯著降低扇出型封裝的生產成本。
有鑑於此，工研院運用既有之2.5代LCD實驗線進行平台運用擴充（圖十四），以作為國內舊世代LCD產線轉型半導體封測製程可行性之參考評估…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
作者：鄭惟元／工研院電光系統所
★本文節錄自「工業材料雜誌」392期，更多資料請見下方附檔。