先進封測技術帶動新一代半導體自動化設備

圖一 : 由於FOPLP將IC封裝基板從圓形改爲方形,吸引PCB載板和FPD面板製造廠商積極投入。(攝影:陳念舜)

[作者 陳念舜]

因應近年來人工智慧(AI)熱潮推波助瀾下,包括NVIDIA、AMD、Amazon等科技巨頭無不廣設資料中心,備妥「算力軍火庫」。因此帶動龐大AI先進製程晶片需求,卻也造就臺灣半導體代工產業鏈產能缺口,分別投入矽光子等先進封裝製程布新局。

目前所稱「先進封裝」技術中的亮點,「扇出型封裝」(Fan-Out Packaging)又可再細分爲:扇出型「晶圓級」封裝(Fan-Out Wafer-Level Packaging;FOWLP)已投入應用多年,進而投入發展扇出型「面板級」封裝(Fan-Out Panel-Level Packaging;FOPLP)。預估在高效能運算(HPC)、AI應用驅動下,2024年面板級封裝市場規模約爲11億美元、2029年達到69.4億美元,2024~2029年複合成長率約44.56%。

兩者最大差異則在於尺寸和利用率。由於FOPLP將IC封裝基板從圓形改爲方形,可使封裝尺寸更大,擁有更高的生產靈活性;基板材料也可以改用金屬、玻璃或其它高分子聚合物材料取代矽,又以玻璃基板在機械、物理、光學等性能上更具優越性。

面板級封裝化圓爲方 以空間擴產能

在相同晶圓單位面積的使用率上,方形基板以FOPLP >95%面積使用率,力壓傳統FOWLP晶圓封裝<85%的面積使用率,具備可大批生產、成本低與生產週期短等優勢,以提高生產效率、產量,相對減少切割過程中浪費的材料和成本,還盼可藉此緩解CoWoS吃緊產能。

一旦改爲玻璃基板後,業界既不必擔心載板會隨着IC越來越大而翹曲;還可容納封裝更多的裸晶單位及I/O數,達到高密度連接和輕薄的封裝,提升封裝後元件效能;以及體積更小、效能更強大,又節省電力消耗等技術優勢。降低蝕刻和電鍍製程成本,而減少材料消耗;加上無須打線、凸塊,可望降低每單位封裝成本達30%;並在單一晶片上整合更多功能,從而以更低的成本實現輕薄產品,改善電氣和散熱性能。

舉目前市場主流的510mmx510mm方型基板爲例,可使用面積是既有12吋晶圓的3倍,不但可以塞下更多的晶片,也可大幅提升產能與降低每單位封裝成本。估計現今扇出封裝約佔整個先進封裝市場約10%,面板級解決方案又僅佔整個扇出市場10%。更吸引晶圓廠與傳統OSAT封測、整合元件大廠(IDM),以及PCB載板和FPD面板製造廠商積極投入。

現已涉入FOPLP封裝業務的廠商發展的玻璃基板尺寸,大致可區分爲:515x510mm主要採用者包括力成、矽品等;日月光除了採用300x300mm尺寸外,也採用了600x600mm的玻璃基板規格。已有供應鏈業者透露,臺積電本來選擇的玻璃基板尺寸是515x510mm,但最近新定案的版本則是與日月光相同的600x600mm。

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