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針對 5G 通訊毫米波(mm-Wave)開發(fā)趨勢，AiP(Antenna in Package)封裝技術(shù)將成為實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端裝置的發(fā)展關(guān)鍵。隨著 Qualcomm 于 2018 年 7 月推出的 AiP 模組(QTM052 及 525)陸續(xù)問世后，各家廠商對此無不摩拳擦掌，爭相投入相關(guān)模組的技術(shù)研制上；其中半導(dǎo)體制造龍頭臺積電及封測大廠日月光投控，對此最為積極。
日月光投控對于 AiP 封裝技術(shù)之演進(jìn)，憑借日月光及矽品對于相關(guān)封裝的長期研發(fā)，以及旗下環(huán)旭電子增設(shè)天線測試實(shí)驗(yàn)室的積極投入態(tài)度，為此將進(jìn)一步擴(kuò)充 5G 毫米波之發(fā)展進(jìn)程。
Qualcomm 推出 AiP 模組后，制造龍頭臺積電與封測大廠日月光等皆已躍躍欲試
面對 5G 通訊毫米波逐步發(fā)展之際，加上 Qualcomm 已推出的 AiP 模組產(chǎn)品，各家 IDM 廠、Fabless 廠、制造及封測代工廠商，對此無不躍躍欲試，試圖加速開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品，從而應(yīng)付為數(shù)龐大的射頻前端市場及 5G 應(yīng)用商機(jī)。
為了實(shí)現(xiàn) AiP 封裝制造技術(shù)，現(xiàn)行除了已開發(fā)出 InFO-AiP 封裝技術(shù)的半導(dǎo)體制造龍頭臺積電外，其他封測廠商(如日月光、Amkor、江蘇長電及矽品等)也有相應(yīng)的布局動作，并采取默默耕耘的發(fā)展態(tài)勢，以求提供后續(xù) 5G 通訊毫米波之市場需要。
其中，若以日月光及矽品發(fā)展動態(tài)為例，現(xiàn)階段 AiP 封裝技術(shù)主要采用 RFIC 于底層的設(shè)計(jì)架構(gòu)，相較于臺積電在內(nèi)層及其他廠商于上層之結(jié)構(gòu)，整體于制作成本上，相較其他產(chǎn)品將更具吸引力。
日月光與臺積電于 AiP 封裝技術(shù)差異，使產(chǎn)品特性及成本已成為選擇難題
針對現(xiàn)行 AiP 封裝技術(shù)，進(jìn)一步比較于臺積電內(nèi)層式之 InFO-AiP 構(gòu)造，以及日月光與矽品于底層式的 AiP 結(jié)構(gòu)差異，可發(fā)現(xiàn) RFIC 的擺放位置，將是決定模組產(chǎn)品之性能表現(xiàn)(天線訊號損耗、散熱機(jī)制)及成本高低(制造良率及難易度)的重要指標(biāo)。
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圖：RFIC 于不同位置之 AiP 結(jié)構(gòu)比較表，Source：拓墣產(chǎn)業(yè)研究院整理
其中，以日月光與矽品開發(fā)之 AiP 封裝架構(gòu)為探討主題時，當(dāng) RFIC 放置于底層結(jié)構(gòu)中，此結(jié)構(gòu)確實(shí)能有效降低封裝成本，并且對于開發(fā)流程上也十分有利；由于封測廠商于相關(guān)制作流程中，可獨(dú)立開發(fā)重分布層(RDL)，并搭配上單獨(dú)封裝好的 RFIC，最后再將二者結(jié)合于一體，以完成 AiP 所需的架構(gòu)。
如此之設(shè)計(jì)理念，對于管控封裝成本而言，已起到節(jié)省工序作用；然而卻也衍生出另一個難題，“如何將底層的 RFIC 在運(yùn)作時產(chǎn)生之熱源有效導(dǎo)引出來”，這將是后續(xù)亟需克服的關(guān)鍵要務(wù)之一。
另一方面，臺積電開發(fā)的 InFO-AiP 封裝技術(shù)，由于運(yùn)用本身擅長的線寬微縮技術(shù)，當(dāng) RFIC 于元件制造完成后，隨之進(jìn)行一系列的后段封裝程序；也在此時延伸原有的通訊元件金屬線路，將使重分布層得以連結(jié) RFIC 并導(dǎo)引至天線端，從而達(dá)到降低天線端訊號衰弱之效果。
整體而言，雖然日月光及矽品的 AiP 結(jié)構(gòu)可有效降低成本，但散熱機(jī)制仍需額外考量，且臺積電的 InFO-AiP 能成功增進(jìn)產(chǎn)品效能，然而整體封測制造成本卻依舊偏高。
由此可見，AiP 封裝技術(shù)于產(chǎn)品特性及成本表現(xiàn)之因素中，已成為一項(xiàng)選擇難題，考驗(yàn)未來客戶在產(chǎn)品設(shè)計(jì)及應(yīng)用需求上應(yīng)該如何取舍。
