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外包半導體封裝和測試廠商和代工廠開始加快推出新技術，并對主流的多器件架構進行投資。
隨著各路廠商加速上馬可以成為下一代浪潮的 2.5D/3D 封裝技術、高密度扇出型封裝和其它先進技術，先進 IC 封裝市場正在演變成為一個高風險、高競爭性的戰(zhàn)場。
過去有一段時間，外包半導體封裝測試（OSAT）廠商們主導并處理客戶的芯片封裝要求。隨著幾年前臺積電進入先進封裝市場，這種局面開始發(fā)生了改變。隨后，另外兩家代工企業(yè) - 英特爾和三星 - 也宣布計劃進軍先進封裝業(yè)務。這些舉動讓這三家代工廠處于了與 OSAT 直接競爭的位置，當然并不是所有的代工廠都卷入了芯片封裝市場的廝殺。
雖然時間不長，但是有些代工廠已經拿下了不可小覷的部分業(yè)務。比如，據 Yole Développement 公司報道，臺積電正在基于 16 納米 finFET 工藝為蘋果代工生產用在新款 iPhone 7 上的 A10 應用處理器。該研究機構聲稱，蘋果公司的 A10 是采用臺積電的集成扇出型（InFO）技術封裝的。
現(xiàn)在，臺積電正在開發(fā)第二代扇出型封裝，并在先進封裝領域投資了大約 10 億美金巨資。英特爾也表示，它在封裝技術上的研發(fā)支出超過了兩個最大的外包半導體封裝和測試廠商的支出總和。
為了應對代工廠的入侵和其它變化，作為合并資源及研發(fā)活動的舉措之一，幾家 OSAT 廠商正在抱團自救。比如，世界上最大的 OSAT 廠商日月光半導體制造股份有限公司（ASE）計劃與一個大的競爭對手合并，并且正在投資另外一家公司。
封裝測試領域的版圖變化對客戶們也帶來了一些挑戰(zhàn)。首先，許多芯片制造商和 OEM 廠商仍在為其未來的產品評估各種下一代封裝類型。要找到合適的解決方案并非易事，而且十分復雜。
此外，客戶們需要為其先進封裝需求選擇合適的供應商，客戶可以通過以下幾個途徑滿足封裝需求：
1、來自代工廠的交鑰匙服務。這種服務包括從前端制造到 IC 封裝和測試的所有工作。
2、一家 OSAT 廠商。
3、代工廠和 OSAT 的組合。
那么，哪種方式最好呢？答案要視需求而定。每種方式都各自有一些優(yōu)點和缺點。比如，在交鑰匙方案中，代工廠管理供應鏈和生產流程，從而能針對客戶控制成本和產量，雖然針對性強，但是靈活性不足，而且也通常會阻止客戶與他們中意的 OSAT 伙伴合作。
最終，決定要歸結于幾個因素。“市場將決定哪家客戶怎么做。”Gartner 公司的分析師 Jim Walker 說?！斑@一切都可以歸結到成本上。”
還有其他的一些考慮因素。比如，據最新統(tǒng)計，目前有十幾家公司正在開發(fā)扇出型封裝，但是長期來看，目前尚不清楚是不是所有的供應商都能取得成功?！坝捎谶@是一個新興的市場，所有現(xiàn)在有足夠的空間容納所有這些公司，直到市場成熟，大浪淘沙?！盬alker 說。
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什么是先進封裝？
那么多 OSAT 廠商和代工廠都在追逐先進封裝技術，是有足夠充分的理由的 - 這個市場目前很火。事實上，一些代工廠都在尋找新的經濟增長點，以應對 IC 產業(yè)的增速放緩，封裝業(yè)務展現(xiàn)出新的而且巨大的機會。
據 Yole 預計，總體而言，到 2020 年，先進封裝市場將由 2014 年的 202 億美金增長到 300 億美金。倒裝芯片封裝仍然是該業(yè)務領域中最大的市場，但扇出型封裝的增長速度最快。根據 Yole 的測算，到 2020 年，扇出型封裝市場將由 2015 年的 2.44 億美金增長到 24 億美金。
先進封裝發(fā)展動力十足的原因有好幾個。簡單來說，芯片制造商希望能給在更小的封裝內集成更加強勁的性能?！艾F(xiàn)在，關于將如何實施一款芯片有若干個考慮因素，”聯(lián)電業(yè)務管理副總裁 Walter Ng 說?！昂驮S多其它考慮因素相比，封裝是非?？壳暗臎Q策。因為它肯定會影響總體成本和性能?！?/p>
比如，智能手機之前都采用被稱為層疊封裝（PoP）的封裝技術。它在一個球柵陣列（BGA）封裝內實施了倒裝芯片互聯(lián)技術。PoP 將兩個或更多的硅片上下疊在一起。存儲器層在上面，而應用處理器或者基帶硅片放在最下面。
智能手機現(xiàn)在依然在使用 PoP 技術，但是當厚度縮放到 0.5mm 到 0.4mm 之后，這種技術就后繼乏力了。 “PoP 也開始在帶寬和功耗方面表現(xiàn)出一些局限。”臺積電集成互聯(lián)和封裝技術的高級主管 Doug Yu 說道。
為了取代目前的 PoP 封裝技術，OSAT 廠商和幾個代工廠一直致力于新的競爭性技術上。
其中一項技術被稱為扇出型晶圓級封裝。晶圓級封裝指的是在芯片仍然在晶圓上時便對其進行封裝，這種方式能夠實現(xiàn)更小的封裝。
晶圓級封裝包括兩項基本技術：芯片級封裝（CSP）和扇出。CSP 是一種扇入技術，其中，I/O 都位于封裝內的焊球上。不過，當 I/0 數量達到 200，外形尺寸達到 0.6mm 之后，扇入技術就行不大通了。
在扇出型封裝中，不同的硅片層都嵌入到一種環(huán)氧樹脂材料中，根據 Deca Technologies 的說法，“管腳通過重分布層（RDL）‘扇出’互聯(lián)到焊球上，”從而能夠處理更多的 I/O。
“對扇出型封裝來說，市場機會覆蓋從低管腳數的小芯片到像 FPGA 這類很高管腳數的器件”，扇出型封裝技術專家 Deca 銷售及營銷副總裁 Garry Pycroft 表示。“我們也在多芯片解決方案方面發(fā)現(xiàn)了很多機會，特別是隨著各家公司尋求以不同的晶圓技術劃分他們的 SoC 的模擬和數字模塊，以取得最有效的實現(xiàn)時?！?/p>
事實上，扇出型封裝為客戶提供了多種選擇。比如，它可以使得先進工藝的芯片裸片和落后工藝的芯片裸片封裝在一起。
或者，不用走 SoC 設計的傳統(tǒng)套路，扇出型技術可以實現(xiàn)對現(xiàn)有芯片的高度集成的系統(tǒng)級封裝，“這絕對是個值得考慮的因素，因為現(xiàn)在 SoC 集成的一次性工程費用太高，而且上市時間太長，”Gartner 的 Walker 說。“扇出技術能夠滿足許多物聯(lián)網應用的各種產量需求?！?/p>
不過，客戶們依然面臨一些復雜的選擇。基本上，現(xiàn)在有三種主要類型的高密度扇出技術：先做硅片 / 倒裝、先做硅片 / 正裝以及后做硅片，第三種有時候被稱為先做重新分布層。
“先做硅片，是指在創(chuàng)建重新分布層（RDL）之前先把裸片貼裝到一個臨時性或永久性的材料結構上，RDL 會從裸片延伸到 BGA/LGA 接口上，”Amkor 全球研發(fā)副總裁 Ron Huemoeller 說?！跋喾吹姆绞絼t是先制作 RDL 層，然后再放上硅片。”
第一波弄潮的扇出型封裝被稱為嵌入式晶圓級球柵陣列（eWLB），采用的是先做芯片 / 倒裝方式。一般來講，這種封裝的密度較低，線寬 / 間距特征尺寸大約為 10μ。
如今，ASE、JCET/STATS、Namium 和其它公司正在追逐基于先做硅片 / 倒裝方式的第二代扇出型封裝技術。這種技術也稱為 eWLB，用于更細間距的封裝。它非常適合更小的芯片尺寸、更低的 I/O 數量和更少的 RDL 層。
同時，臺積電和 Deca 則分別尋求先做硅片 / 正裝方案的技術突破。臺積電的先做芯片技術支持更多的 I/O、3 層以上的 RDL 和 2μ的線寬 / 間距。
Amkor 則在追蹤先做硅片 - 倒裝方案?！斑@種方案用在需要結合存儲器和其它裸片的應用處理器上，”Huemoeller 說?！八梢圆渴鹑龑右陨系?RDL，支持的正方形芯片尺寸能達到 20mm?！?/p>
現(xiàn)下，蘋果公司是使用高密度扇出型封裝技術的第一批客戶之一，但是因為這種技術相對來說還很貴，所以很多其它 OEM 廠商采用了等等看的做法?！凹幢銓τ诘诙蓐牭?OEM 廠商而言，傳統(tǒng)的 eWLB 型扇出技術也具備成本優(yōu)勢，”Huemoeller 說。“如果性能提升足夠大，二級 OEM 廠商愿意支付一點溢價，嘗試這種先進封裝技術。然而，相比較于標準產品技術，這類廠商能夠支付的溢價相當有限?！?/p>
還有一些其它的問題。比如，對于某個特定的扇出型封裝，OEM 廠商希望有第二個備選供應商。問題在于，現(xiàn)在扇出型封裝技術缺乏標準，所以 OEM 廠商需要從供應商那里協(xié)商專有的解決方案。
除了扇出型封裝技術之外，其它高端封裝市場也正在走熱。在這些市場中，有一種使用內插器和硅通孔的 2.5D 堆疊硅片?，F(xiàn)在，這種技術在 FPGA、圖形芯片和存儲器器件上獲得了相當大的吸引力。
此外，英特爾目前正在推動一種被稱為嵌入式多硅片互聯(lián)橋（EMIB）的技術?！癊MIB 的真正核心優(yōu)勢在于，它只需要硅片邊緣的很少一點硅就可以在器件封裝內將多個硅片互聯(lián)到一起?！庇⑻貭柼幚砥骷軜嬛鞴芎透呒壓匣锶?Mark Bohr 說?！芭c 2.5D 中的內插器相比，內插器需要大量的硅，所以也更加昂貴?！?/p>
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和代工廠一起
選擇合適的技術還只是挑戰(zhàn)的一部分，供應商的選擇也是一個大難題，特別是需要在代工廠或者 OSAT 廠商之間進行抉擇時。
一般來講，在這個領域中存在兩種類型的代工廠。第一類代工廠并不直接介入封裝市場的競爭，它們與 OSAT 廠商是合作關系。但是很多這類代工廠也具備有限的封裝制作能力，比如進行內插器的開發(fā)和 TSV 的構造。
第二類代工廠則開發(fā)并銷售自己的封裝類型，并且可以提供交鑰匙服務。他們也會根據產品類型，和 OSAT 廠商合作。
這種全能型代工廠提供的服務相當全面，但是和 OSAT 相比，他們的運營成本結構也有所不同?！斑@些代工廠們習慣了 40%-45%的毛利率，有時甚至會達到 50%。”Gartner 的 Walker 說?！岸?OSAT 廠商則習慣了 20%-25%的毛利率，所以代工廠們必須接受在同樣的封裝操作下，獲得這么低的毛利率。”
不過，代工廠可以抵消封裝過程產生的一部分費用。通過提供前端制造服務，他們可以在后端封裝服務上獲取額外的一些利潤。
當然，選擇代工廠需要做出一些妥協(xié)。“在大多數情況下，當您使用代工廠時，他們是您唯一的供應商，”Walker 說。與此相反，對于某個特定的封裝，芯片制造商則傾向于使用兩到三家 OSAT 廠商。
同時，每家代工廠都有不同的策略。比如，臺積電在其 2.5D 和扇出型封裝上提供交鑰匙服務。臺積電的 Yu 表示，在交鑰匙服務中，臺積電向客戶提供完整的方案。
而英特爾同樣提供交鑰匙服務，但是它依然會與 OSAT 廠商合作?！拔覀儾粫I(yè)務強加任何人為的限制，”英特爾工藝和制造事業(yè)部副總裁和定制代工廠聯(lián)合總經理 Zane Ball 說。“一般情況下，一旦客戶看到了我們的封裝和測試能力，往往會在這方面和我們進行合作，這也經常會成為合作的亮點?！?/p>
另外一家代工廠三星公司則采用不同的策略?！拔覀儾粫铝?OSAT 廠商，”三星公司代工營銷部門高級主管 Kelvin Low 表示?！拔覀儾徽J為孤立 OSAT 廠商是個好主意。我們覺得，圍繞代工業(yè)務建立一個健康的生態(tài)系統(tǒng)依然非常重要?！?/p>
像英特爾和臺積電一樣，三星也提供交鑰匙服務?！拔覀冇锌蛻粜枰昏€匙服務，”Low 說?！皩τ谖覀儊碚f，這種方式更像是一個協(xié)調者，如何交付這些服務由我們來定。”
雖然在許多情況下，三星也會主動與客戶在封裝上展開討論，甚至可能會將封裝生產爬產到一定的產能。但在大多數情況下，三星不希望卷入大批量封裝的生產。它喜歡把大批量封裝的業(yè)務交給 OSAT 廠商。
“我們沒有改變戰(zhàn)略。和 ASE、Amkor 以及其它公司合作是非常重要的，“Low 說?！拔覀兒茈y制造一切。這是不切實際的?！?/p>
其它廠商也有不同的策略。比如，美光銷售一種被稱為混合存儲立方體（HMC）的 3D DRAM 產品。在該產品的生產過程中，格羅方德處理 TSV 構造過程和一些其它步驟。
格羅方德同樣會基于研發(fā)目的開發(fā)內插器，但是它并不開發(fā)用于商業(yè)市場的芯片封裝，也不愿意與 OSAT 廠商競爭?！拔覀兒?OSAT 廠商合作，”格羅方德首席技術官 Gary Patton 稱。
聯(lián)電也提供前端 TSV 制造服務，但是它也不從事封裝業(yè)務，而是選擇與 OSAT 廠商合作。“大公司和小公司通常都想要靈活性，”聯(lián)電的 Ng 說?！八麄兿胍x擇方案的靈活性，他們不想被告知稱：‘這就是方案，拿走吧，回去吧’。所以我們的策略是繼續(xù)和生態(tài)系統(tǒng)內的合作伙伴們一道合作，我們希望支持那些伙伴，我們不想把他們擠走。”
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與 OSAT 廠商合作
在先進封裝領域，像代工廠一樣，選擇 OSAT 廠商也是好壞并存。OSAT 廠商可能有一部分技術能力，但不會是全部。不過，與代工廠不同的是，OSAT 更加靈活，而且能夠處理大量的產品混合?！癘SAT 被建來處理產品切換、設備復用和市場重新定位，”Amkor 的 Huemoeller 說?！癘SAT 有能力從多個代工廠那里接收各種硅片，然后封裝出最終的產品，對于 SiP 封裝而言這是至關重要的?！?/p>
不過，客戶必須密切關注 OSAT 廠商的動態(tài)。隨著時間的推移，越來越少的 OSAT 廠商能夠承擔得起在主流和先進封裝技術上同時進行的必要投資，能夠分配到研發(fā)支出上的資金畢竟有限。
出于這樣和那樣的原因，OSAT 廠商們正在展開合并活動?！昂喜蛻魝兪怯欣?，”日月光的首席運營官 Tien Wu 在最近的一次采訪中表示?！叭绻@個行業(yè)的玩家能夠合并，那將會帶來更多的研發(fā)支出?！?/p>
例證：日月光最近宣布計劃與世界第三大 OSAT 廠商矽品精密工業(yè)（SPIL）合并。根據計劃，日月光和 SPIL 將成立一家股份制公司，日月光和 SPIL 將成為這家公司的子公司。通過這樣的安排，這兩家公司希望能夠集中資源。這筆交易目前仍未敲定。
而且，在今年年初，日月光就投資了 Deca 6000 萬美金，這是賽普拉斯半導體公司的一家子公司。日月光將在其位于中國臺灣的生產工廠內應用 Deca 的扇出技術。除了 Deca 技術之外，ASE 還在研發(fā)另外大約五種扇出封裝類型。SPIL 至少在研發(fā)三種。
與此同時，多個扇出型封裝技術也在展開競爭，但是問題在于市場空間是否足夠大，能夠容下所有的技術。
“這將成為一個普遍存在的技術，并將蠶食現(xiàn)有倒裝芯片封裝市場的大部分份額，”Deca 的 Pycroft 說。“市場將會分裂，一些公司將專注于某一特定板塊的扇出解決方案。市場潛力巨大，可以容納十幾家公司?！?/p>
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