最新覆晶封装(FlipChip)市场及技术发展趋势分析

2013-03-22 22:25:30 本站原创

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来自法国的市场研究机构YoleDeveloppement发布最新覆晶封装(FlipChip)市场及技术发展趋势报告，更新了覆晶封装市场的最新商业动态，其中包括TIM、底部填充胶(underfills)、基板(substrates)及覆晶封装焊接器(Flip-Chipbonders)之资讯；该报告更新了对该市场2010~2018年的预测数据、详细的技术发展蓝图，以及从细节到总体性的方法途径，并探讨了针对3DIC与2.5DIC制程应用的微凸块(microbumping)封装技术。
　　
　　YoleDeveloppement表示，尽管具备高达19%的年复合成长率，覆晶封装其实并非新技术，早在三十年前就由IBM首次引进市场；也因为如此，覆晶封装很容易被视为是一种旧的、较不吸引人的成熟技术。但事实上，覆晶封装不断随着时代演进，甚至发展出新型的微凸块封装方案，以支援3DIC及2.5D等最先进IC制程技术。
　　
　　事实上，无论使用哪种封装技术，最终都还是需要凸块(bumping)这个制程阶段。2012年，凸块技术在中段制程领域占据81%的安装产能，约当1,400万片12寸晶圆；晶圆厂装载率同样为高水准，特别是铜柱凸块平台(Cupillarplatform，88%)。
　　
　　在覆晶封装市场规模方面，估计其2012年金额达200亿美元(为中段制程领域的最大市场)，YoleDeveloppement预期该市场将持续以每年9%速度成长，在2018年可达到350亿美元规模。而接下来五年内，覆晶封装产能预期将于以下三个主要领域产生大量需求：
　　
　　1.CMOS28nmIC，包括像是APE/BB等新应用；
　　
　　2.下一代DDR记忆体；
　　
　　3.使用微凸块技术的3D/2.5DIC矽中介层(interposer)。
　　
　　在以上应用的推动下，铜柱凸块正逐步成为覆晶封装的互连首选。
　　
　　而除了已经使用覆晶封装好一段时间的传统应用──笔电、桌上型电脑、CPU、绘图处理器(GPU)、晶片组；虽然成长速度趋缓但仍占据据覆晶封装相当大的产量──YoleDeveloppement分析师预期，覆晶封装技术也将在行动与无线装置(如智慧型手机)、消费性应用(平板电脑、智慧型电视、机上盒)、电脑运算，以及高效能/工业性应用像是网路、伺服器、资料处理中心及HPC等方面产生大量需求。
　　
　　新一代的覆晶封装IC预期将彻底改变市场面貌，并驱动市场对晶圆凸块技术的新需求；YoleDeveloppement先进封装技术分析师LionelCadix表示：「在3D整合及超越摩尔定律的途径方面，覆晶封装是关键技术之一，并将让晶圆整合实现前所未见的精密系统。」而覆晶封装正随着产业对新式铜柱凸块及微凸块技术的需求而重新塑形，正逐渐成为晶片互连的新主流凸块冶金技术。
　　
　　除了主流的凸块技术外，YoleDeveloppement的新报告也聚焦了逐渐于各种应用领域受到欢迎的铜柱凸块技术。铜柱凸块获得大量采用的驱动力来自数个方面，包括超细间距(veryfinepitch)、无凸块下金属层(UBM)，以及highZstandoff制程等。
　　
　　以晶圆片数量计算，铜柱凸块覆晶封装产能预期将在2010到2018之间达到35%的年复合成长率(CAGR)；铜柱凸块产能已经在第一大覆晶封装制造商英特尔(Intel)的产能占据很高比例，预期到2014年，有超过50%的凸块晶圆是采用铜柱。
　　
　　至于运用于2.5DIC与3DIC制成的微凸块技术，可望在2013年随着APE、DDR记忆体等新型态应用，拉高市场对覆晶封装的需求，并带来新的挑战与新技术发展。如今的覆晶封装技术已可支援各种制程技术节点，以因应各种应用的特定需求。
　　
　　而最终凸块技术将演进至直接将IC与铜垫片接合；这种以无凸块铜对铜接合的3DIC整合方案，预期将可提供高于4x105cm2的IC对IC连结密度，使其成为更适合未来推进摩尔定律极限的晶圆级3DIC整合方案。
　　
　　台湾是全球覆晶封装凸块制程产能第一大
　　
　　全球各大半导体封测业者正准备生产以覆晶球栅阵列(fcBGA)为基础形式的铜柱凸块制程，也不会限制铜柱凸块在晶片尺寸覆晶封装(fcCSP)上的运用，这让各种元件如CPU、GPU、晶片组、APE、BB、ASIC、FPGA及记忆体等供应商，都有机会采用铜柱凸块覆晶封装技术。估计铜柱凸块产能将在2010到2014期间快速成长(年复合成长率31%)，规模在2014年达到900万片晶圆，并支援微凸块技术及先进CMOSIC凸块技术的成长需求。
　　
　　在正值转变期的中段制程领域，各家CMOS晶圆厂正在大力推广晶圆凸块技术服务──包括台积电(TSMC)、GLOBALFOUNDRIES等晶圆代工大厂；而凸块技术供应商(FCI、Nepes等)以及半导体封测业者，则是专注于投资先进凸块技术。在2012年，半导体封测业者贡献31%的ECD焊锡凸块(solderbump)技术安装产能，及22%的铜柱凸块技术安装产能。
　　
　　以区域来看，台湾拥有全球最大的是整体凸块产能(不分冶金技术)，主要来自晶圆代工厂与半导体封测业者；而台湾目前是焊锡与铜覆晶封装凸块外包市场的龙头。受惠于半导体中段制程聚合趋势，覆晶封装市场正在成长，且可能对传统「IDMvs.无晶圆厂」的供应链生态带来前所未有的挑战。

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