封裝新潮流，扇出型封裝正在變得無處不在

近幾年來，隨著摩爾定律發展到極限，先進封裝作為后摩爾時代的一項必然選擇，對于芯片提升整體性能至關重要。作為下一代封裝技術之一，扇出封裝技術包括扇出型晶圓級封裝（FOWLP）及扇出型面板級封裝（FOPLP）兩種，FOWLP這幾年的發展態勢良好，其主要由臺積電將InFO提供給蘋果生態所推動。而FOPLP的發展因受到良率產量、翹曲及設備投入研發、投資回報率等種種挑戰在產業的發展仍有待提高。

但是現在，隨著5G、汽車信息娛樂/ ADAS、人工智能、數據中心和可穿戴應用的需求之下，FOPLP技術因兼具大產能及成本優勢，或將在這些領域找到突破點，發揮其用武之地。



扇出型封裝的興起

扇出（Fan-Out）的概念是相對于扇入（Fan-In）而言的，兩者都遵循類似的工藝流程。當芯片被加工切割完畢之后，會放置在基于環氧樹脂模制化合物的晶圓上，這被稱為重構晶圓。然后,在模制化合物上形成再分布層（RDL）。RDL是金屬銅連接走線，將封裝各個部分進行電氣連接。最后，重構晶圓上的單個封裝就會被切割。

兩者最大的差異就來自于RDL布線。在扇入型封裝中，RDL向內布線，而在扇出型封裝中，RDL既可向內又可向外布線。其結果就是，扇入型封裝最大只能容許約200個I/O，而扇出型封裝可以實現更多的I/O。

最早的扇出型封裝是英飛凌在2004年提出的，被稱為扇出型晶圓級封裝（Fan-Out Wafer Level Packaging, FOWLP），在2009年開始進行商業化量產。但是，FOWLP只被應用在手機基帶芯片上，很快就達到了市場飽和。直到2016年，臺積電在FOWLP基礎上開發了集成扇出型（Integrated Fan-Out, InFO）封裝，用于蘋果iPhone 7系列手機的A10應用處理器。兩者的強強聯手終于將扇出型封裝帶向了新高度。

如今的扇出型封裝正處在高速增長期中。根據Yole最新的報告，扇出型封裝市場正經歷強勢增長，2020-2026年間的整體CAGR將達15.1%，市場規模在2026年底將增至34.25 億美元。其中，移動與消費領域為16.13億美元，電信與基礎設施領域為15.97億美元，汽車與出行領域為2.16億美元。


設備和材料市場收入預測

在主流封裝市場當中，扇出型封裝仍然是一個相對較小的市場，但它卻可以涵蓋高端高密度的扇出封裝和低端核心扇出封裝的應用。從歷史上看，扇出型封裝對于電源管理集成電路(PMICs)、射頻(RF)收發器、連接模塊、音頻/編解碼器模塊、雷達模塊和傳感器等應用是必不可少的。蘋果公司的應用處理器引擎（APE）采用了臺積電的inFO-PoP平臺，推動了扇出型封裝的普及。但就目前市場形勢而言，行業對扇出型封裝的熱情已經不像臺積電/蘋果(Apple)熱潮期間那么高漲了。

但是，在高密度扇出型封裝中，臺積電是唯一的領導者，它不僅將inFO用于APE，還將其擴展到了令人振奮的新技術中。如用于第五代(5G)無線通信的天線封裝技術和用于高性能計算的信息基板。因此，扇出型封裝仍然保持了其先進性，成為AiP，HPC和系統級封裝（SiP）等主流應用程序的主要選擇。按照這種發展，預計扇出型晶圓封裝（WLP）的產能將繼續擴大。

自2016年以來，三星SEMCO和PTI一直在以不同的策略積極追趕。SEMCO在2018年實現了一個新的里程碑，三星在其Galaxy智能手表上采用了最新的扇出型面板級封裝(PLP) APE-PMIC。此外，PTI公司已經開始為聯發科的PMIC和音頻收發器生產FOPLP。展望未來，制造商在扇出型封裝上的投資在短期內將是溫和的，長期內則將是強勁的。無論如何，新的大批量應用有望推動扇出型封裝市場空間的進一步增長。

根據新增產量帶來的新銷售額，扇出型封裝的設備和材料收入預計將從2018年的2億美元增長到2024年的7億美元，復合年增長率超過20％（圖1）。受到市場環境的影響，有一些生產商消減了2019年的增長預測，用于扇出型封裝的投資也相應地有所減少。不過，設備和材料供應商在扇出型封裝供應鏈中處于有利地位，可以從長期增長中獲得業務。從長遠來看，大趨勢驅動的需求有望為推動扇出型封裝設備和材料的收入。


主要扇出型封裝制造商的動作

現致力于實現FOWLP封裝商業化的OSAT包括ASE、Amkor、JCET（包括STATS ChipPAC和江陰長電先進封裝(JCAP)）、Deca和Nepes。追求扇出封裝技術的OSAT還包括Amkor Korea、ASE、Deca、Huatian和Siliconware Precision Industries Ltd (SPIL)。越來越多的OSAT參與到FOWLP中;它們是Core FO的主要貢獻者，盡管他們的發展水平不同，但它們都是以批量生產為目標的。

FOWLP供應鏈更簡單，它由在半導體行業有經驗的參與者所控制。與倒裝芯片球柵陣列(FCBGA)不同，它需要設計層面上的合作。FOWLP涉及中端基礎設施中封裝，組裝和測試的簡化和整合，而生產成本主要在晶圓廠中。FCBGA需要基板供應商和晶圓廠的產能，以進行再分布層（RDL），晶圓凸塊以及組裝和測試。相比之下，FOWLP只需要組裝、RDLs晶圓廠和晶圓凸點測試。因此，FOWLP帶來了價值鏈的轉移。

自2016年以來，臺積電一直是高密度扇出封裝的唯一貢獻者，它采用了獨特的策略（圖3）。臺積電不僅是前端（FE）的先進代工廠，還是后端（BE）的高端封裝廠。這種商業模式將繼續創造新的價值。臺積電的InFO為蘋果iPhone封裝高端APE，因此高密度扇出型封裝這種新市場出現了。InFO-oS技術現已用于小批量制造（LVM）中的HPC，還為服務器開發了InFO-MS（基板上的內存），也為5G開發了InFO-AiP。

SEMCO是第二大扇出型封裝的競爭者，這也是三星電子IDM模式中的一部分。三星在設計，內存，邏輯，封裝，芯片組組裝和最終產品方面發揮了重要作用，因此可以在其內部推動扇出型封裝的突破。作為三星集團的一部分，SEMCO要貢獻差異化但成本低廉的技術。在2018年，SEMCO通過為三星Galaxy Watch推出具有扇出型嵌入式面板級封裝（ePLP）PoP技術的APE-PMIC設備，實現了新的里程碑。SEMCO將繼續為具有成本效益的高密度扇出封裝進行創新，以便再次與臺積電競爭蘋果的封裝和FE業務。在未來的幾年中，SEMCO的高密度扇出封裝有望首先在三星的智能手機中使用。除了，SEMCO和三星電子之間的重組可能有利于三星成為FE + BE整體解決方案的提供商。這將助力SEMCO與臺積電爭奪蘋果APE和封裝業務。

目前，PTI已成功獲得了聯發科技在汽車雷達應用領域的業務。高通公司和聯發科將繼續以較低的價格向OSAT要求中高端設備。隨著新的大趨勢應用程序要求更多的功能和更短的路由路徑，具有多個die的較大封裝（例如處理器與內存的組合）是理想的選擇。對于無晶圓廠的公司，IDM和代工廠來說，PTI是一個不錯的選擇，因為它已經是存儲器封裝方面的專家，并且是FOPLP的推動者。PTI正在投資16億美元建立一個新的FOPLP fab，我們可以期待它在未來幾年成為核心FO FOPLP技術的一個具有成本效益的領導者。