为了应对摩尔定律放缓的挑战,全球芯片产业链正在将注意力集中在先进封装技术上,以期找到先进制程之外,能够保持芯片性能与成本平衡的最佳路径。

纵观国内封测企业,近几年增资扩产的重心也都大幅向先进封装测试迁移。其中全球第三,大陆第一的长电科技在近日启动的“长电微电子晶圆级微系统集成高端制造项目”,就是其中的代表。

这一新制造项目总投资100亿元,将成为代表我国集成电路封测和芯片成品制造行业生产技术水平最高,单体投资规模最大的智能制造项目。新项目一方面将有助于加速推动长电科技创新优势的商业转化,提升产品的国际市场竞争力;另一方面也有望带动国内集成电路产业链的整体发展。

锁定关键应用领域

此次开工建设的长电微电子晶圆级微系统集成高端制造项目,是长电科技立足全球先进封装市场需求,优化国内外资源布局的重要举措。该项目建成后,预计未来产能重点集中在高密度晶圆级技术和高密度倒装技术相结合的微系统集成应用,属于高性能封测领域,代表着全球封测行业未来的主要发展方向。结合当前全球芯片市场需求来看,其技术所面对的也恰恰是商业附加值较高,或处于快速生长期的市场应用领域。

例如对晶圆级封装等技术存在较高需求的5G通信和电源管理,一直被视作是近年来封测企业发展的重要驱动力。据数据统计,5G终端对射频芯片的需求是4G的2倍以上,内部元器件数量也远远高于4G时代;同时,5G基建也是高性能芯片消耗的“大户”。更重要的是,这一领域的需求仍处在上升阶段。

其它高增长应用领域包括消费电子、汽车电子等,例如汽车行业向新能源、智能化转型过程中催生出大量的半导体元器件需求,也是长电科技重点发力的领域;消费电子中以TWS耳机为代表的可穿戴设备,也需要晶圆级封装来满足其对芯片小型化的要求。

可以说,长电微电子晶圆级微系统集成高端制造项目所聚焦的技术产品领域,是对未来市场需求的一次“预定”。凭借长电科技沉淀的全球客户资源和业务基础,预计新项目投产后将快速实现对新产能的市场消化,使其有效服务于企业增长。

加速创新转化

之所以对长电微电子晶圆级微系统集成高端制造项目的前景报以乐观态度,不仅缘于其所面对应用领域的高增长需求,同时也在于长电科技在晶圆级封装等先进封装领域的技术和专利优势积累,以及新项目对技术优势的落地转化。

长电科技很早就已着手布局先进封装技术的研发和生产,并保持研发投入的增长。以新项目涉及较多的晶圆级封装为例,通过长期对晶圆级封装技术各细分领域的技术研发,长电科技在晶圆级凸块技术、扇入型晶圆级封装技术、扇出型晶圆级封装技术、2.5D 和 3D 晶圆级封装技术领域,都有着足够完善的集成解决方案和专利支持。这些技术优势随着产能落地,也逐步转化为长电科技的市场竞争优势,例如在eWLB(嵌入式晶圆级球栅阵列)和WLCSP封装领域,长电科技都是全球名列前茅的供应商。

长电科技去年推出的XDFOITM,则是对晶圆级封装技术的一次创新演进。相较于目前普遍使用的2.5D硅通孔(TSV)封装技术,XDFOITM 2.5D/3D解决方案提供更全面的系列解决方案,具备更高性能、更高可靠性以及更低成本等灵活平衡特性。其亮点之一在于能在线宽/线距达到2微米/2微米的同时,还可以实现多层布线层,以及2D/2.5D和3D多种异构封装。对于对集成度和算力有较高要求的FPGA、CPU、GPU、AI和5G网络芯片等应用领域,XDFOITM可提供小芯片(Chiplet)和异质封装(HiP)的系统封装解决方案,并大大降低系统成本,缩小封装尺寸。

提升行业协同

国内集成电路产业经过近年来的快速发展,产业主要特征已经从“加工”为主全面转向为以“创新”为主。长电科技在先进封测上的积极推进,也将进一步加快我国在此领域的创新成果输出,为先进封装技术研发与制造注入新动力。

同时也要看到,随着“封测”发展到“芯片成品制造”阶段,集成电路产业链上的各个环节已不再像过去那样泾渭分明,而是形成一种融合发展的态势。某一环节的突破创新,其价值往往能够作用于产业链生态的多个环节。在今年3月份举办的中国半导体封装测试技术与市场年会上,长电科技首席执行长郑力就曾指出:“芯片成品制造将深刻地改变集成电路产业链形态,并驱动包括芯片设计、晶圆制造、装备、材料等产业链上下游共同发生革命性变化,全产业链更紧密的协同发展已呼之欲出。”

晶圆级封装是能够很好的诠释产业链上下游协作的封装技术之一。相比于传统的“晶圆制造——封装测试”分工,晶圆级封装需要直接在晶圆上进行大部分或全部的封装、测试程序,无论是晶圆制造的前道工序还是封测的后道制造工序都不足以独立承担起全部任务,必须由设计、制造、封测企业全产业链紧密结合、共同协作完成。

先进封装的发展,往往还需要相关材料、制造设备等行业的协力。例如晶圆凸块所用焊球的材质选择,还有晶圆级封装对精密划片机所提出的高标准,都有赖于相应领域的共同技术创新与发展。

因此,从这一角度来看,长电科技此次开工建设的微电子晶圆级微系统集成高端制造项目不仅是对自身竞争优势的巩固,也是国内集成电路产业链整体发展的催化剂,有望带动产业整体技术水平更进一步发展。