在后摩爾時代,從晶圓代工廠、封裝廠到集成器件制造商(IDM)以及IC設計公司將先進封裝作為突破摩爾定律的探索方向之一。其中,扇出型面板級封裝(FOPLP)作為這一領域的重要分支,正逐漸引起廣泛關注。
盡管弱于CoWoS技術(臺積電的一種2.5D封裝技術),但相較于其它傳統封裝技術,FOPLP以其卓越的I/O密度和電氣性能,成為滿足AI計算需求的關鍵所在。值得一提的是,除了AI和HPC之外,汽車和顯示器也將受益于這種封裝技術。
扇出型面板級封裝市場有望大幅增長
扇出型面板級封裝是一種基于重新布線層(RDL, Redistribution Layer)工藝的先進封裝技術,通過將芯片重新分布在大尺寸面板上來實現互連。
這一方法不僅能夠集成多個芯片、無源元件和互連結構于單一封裝內,還提供了相較于傳統封裝方法更為顯著的優勢,包括更大的靈活性、更高的可擴展性和更好的成本效益。
扇出型面板級封裝(FOPLP)最初主要應用于移動設備領域,如智能手機和平板電腦。然而,自2020年以來,隨著5G通信、人工智能(AI)、自動駕駛和服務器等新興技術的快速發展,對模塊化和高速數據處理的需求急劇增長。而兼具性能和成本優勢的FOPLP技術逐漸擴展到更多應用領域,成為滿足多芯片封裝需求的理想選擇。
同時,先進封裝對IC載板有著更高的要求,并且隨著高性能芯片及封裝基板尺寸越來越大,玻璃基板(TGV)越來越被視為可能替代硅基板的下一代三維集成的關鍵技術。
根據顯示供應鏈咨詢公司(DSCC)報告顯示,復雜設備和對高性能解決方案日益增長的需求正促使芯片制造商和封裝供應商采用更新的封裝方法。玻璃基板因其出色的平整度、熱穩定性和機械可靠性而備受贊譽,有望實現更密集、更高性能的芯片封裝,以滿足人工智能和高性能計算 (HPC) 應用日益增長的需求。
DSCC預測,先進半導體封裝領域即將經歷重大轉變,預計到2030年扇出面板級封裝(FOPLP)市場(包括玻璃基板封裝(GSP))將以29%的復合年增長率達到29億美元。
汽車和顯示器也將受益于FOPLP
目前,高端扇出封裝的需求主要集中在那些同時需要大量晶體管數量和高通訊帶寬的應用領域,如FPGA(現場可編程門陣列)、某些網絡管理芯片等。這些應用對I/O密度、良率和成本有著嚴格要求,因此通常采用Chip-last(芯片最后放置)的封裝形式,以確保最佳性能和可靠性。
盡管預計AI和HPC將從2026年開始引領應用,但汽車和顯示器應用也將受益于FOPLP。
值得關注的是,汽車中約有66%的芯片可以使用FOPLP封裝技術進行生產,是汽車芯片生產的出色解決方案。比如,汽車電子產品(例如ADAS系統中使用的PMIC和傳感器)可從更緊湊、更可靠的設計中獲益。
而顯示器制造商則認為GSP(S-PLP)有望應用于Mini LED、Micro LED和Micro OLED顯示器,因為它可以減少翹曲、提高轉移良率,并能夠處理更細的間距。
在整個半導體和顯示器供應鏈中,臺積電、英特爾、三星、日月光、友達和群創等公司都在大力投資FOPLP能力,并擴大試點生產線,以期獲得更廣泛的應用。目前京東方也在開展扇出型面板級封裝(FOPLP)業務,將投資數十億建設玻璃基大板級封裝載板中試線。
FOPLP仍面臨一些挑戰
盡管FOPLP封裝技術開始嶄露頭角,但FOPLP技術仍處于發展早期,尚未大規模量產,其受到良率產量、供應鏈不完善、面板翹曲及設備投入研發、標準化問題、散熱等種種挑戰。
其中,要解決翹曲和熱失配問題,需要開發低熱膨脹系數的材料以及RDL工藝的技術革新。同時,產業需要制定統一的FOPLP技術標準,從基板尺寸到工藝規范,覆蓋設計、制造、測試等環節,有待相關廠商與設備商合力優化。
盡管FOPLP面臨材料、設備和標準化等多重挑戰,但其在成本和可擴展性方面的獨特優勢。未來,隨著材料和工藝的成熟,FOPLP在封裝技術中的作用將擴展到多個領域,為能夠利用其在玻璃基板方面的專業知識的顯示器供應鏈企業創造良好的發展前景。