封裝
提高先進封裝良率 KLA設備/AI技術雙管齊下
5G、IoT、人工智慧和自動駕駛等市場持續增長,其增長的動力是內部不斷提升的半導體含量。由於各種終端用戶產業領域的需求增加,全球包括組裝和測試在內的半導體封裝市場到2025年預計將達到850億美元。消費電子、資訊技術、資料中心、醫療設備、通訊和電信、航空、國防和汽車等工業領域,都需要依靠先進封裝來降低成本,並提高積體電路的功效。但先進封裝的良率問題,一直令半導體製造業感到相當棘手,故KLA搶在SEMICON Taiwan開展前,正式發表其新一代檢測機台與對應的AI解決方案,盼藉由新的軟硬體設備,協助半導體業界提高先進封裝的良率。
Kronos 1190晶圓檢測系統,ICOS F160XP晶粒挑選檢測系統,以及下一世代的ICOS T3/T7系列封裝檢測系統
儘管異構封裝已經問世多年,但是該技術的應用在過去兩年中急速增長,以滿足功能更加複雜和功耗不斷降低的需求。異構整合允許IC製造商在單個封裝中堆疊更多的矽,以提高晶體管的密度。這些變化影響了封裝的最終設計,和封裝內部的晶片組裝,其中包括了2.5D和3D晶片堆疊以及扇出封裝等技術在內的多種目前使用的技術。
隨著封裝內的晶片數量不斷增加,封裝的整體價值也隨之提高,已知良好晶片就變得越來越關鍵。在多晶片封裝中添加每個晶片之前,必須進行檢測和測試並驗證其功能。因此,實現高良率的異構封裝組裝需要更多的檢測和量測步驟。整體而言,檢測和量測技術可以為製程控制提供所需的資訊,這對於客戶實現先進封裝創新和定位差異的目標越來越重要。這些先進的封裝製程的複雜性和價值不斷地增加,因此製程控制解決方案對於良率學習、製程偏移控制和品質保證至關重要。
日前KLA公司推出Kronos 1190晶圓級封裝檢測系統、ICOS F160XP晶片挑選和檢測系統以及下一代的 ICOS T3 / T7系列封裝積體電路(IC)組件檢測及量測系統。這些新系統具有更高的靈敏度和產量,並包含下一代演算法,旨在應對特徵尺寸縮小、三維結構和異質整合所帶來的複雜性,進而在封裝階段推進半導體元件製造。
Kronos 1190晶圓檢測系統利用高分辨率的光學元件,在特徵尺寸縮減以及圖案更密集的情況下,為先進晶圓級封裝製程步驟提供線上製程控制。其DefectWise系統整合人工智慧(AI)作為系統層級的解決方案,可以促進靈敏度、產能以及分類正確度。這些進步保證了缺陷的正確判斷和分類,實現良好的品質控制和良率學習。新Kronos系統中的DesignWise將設計輸入添加到FlexPoint精確定位的檢測區域,進而提高檢測區域精度並提供更多相關的檢測結果。
在晶圓級封裝進行測試和切割之後,ICOS F160XP系統執行檢測和晶片挑選。如移動裝置應用中所採用的高級封裝由於其材料易碎,而可能帶有切割導致的雷射切割槽、髮絲細紋和側面裂紋等肉眼檢測看不到的裂縫。ICOS F160XP系統結合光學和真正的IR側面檢測,其100% IR檢測的產量比前一代產品增加一倍。該模組提供高效率的檢測流程,對影響良率的裂紋和其他缺陷類型具有很高的靈敏度,並且可以準確識別不良缺陷類型,提高晶片挑選的準確性。
新一代的ICOS T3 / T7系列則有幾種新型的全自動光學IC元件檢測儀配置,該系列中的檢測儀對微小缺陷類型更為靈敏,也提供準確穩定的三維量測,這對會影響最終封裝品質的問題提供了更好的檢測。ICOS T3/T7系列利用深度學習算法的AI系統來實現智慧缺陷類型分類,提供關於封裝品質的準確回饋,並針對各種類型和尺寸的器件進行優劣分類,減少作業員的人工複判。
日亞控告IPF所售LED產品侵權
日亞化學工業株式會社(下稱日亞)於日本東京地方法院對汽車售後市場的零件經銷商IPF株式會社(下稱IPF)提起專利侵權訴訟,請求禁制令及損害賠償。
日亞於上開訴訟中主張的侵權物為LED頭燈燈泡(產品型號:301HLB2),其裝載IPF與台灣LED製造商隆達電子股份有限公司共同開發之LED產品。日亞主張該LED產品侵害其在日本所取得之LED封裝結構專利JP5526782。
上開專利所涉技術係使用在高功率LED領域之重要科技;日亞於台灣、美國、中國、南韓、德國、英國、法國、荷蘭、義大利、俄羅斯與印度均擁有相關專利。
日亞致力於保護其擁有之專利及其他智慧財產權,將在適當且必要時,於任何國家對侵權人採取措施。
英飛凌首度啟動車用覆晶技術生產
英飛凌科技(Infineon)在汽車電子電源供應器小型化之路上又邁進一步,打造符合車規市場嚴格品質要求之專屬覆晶封裝生產製程的晶片,並推出首款相關產品—線性穩壓器OPTIREG TLS715B0NAV50。
覆晶技術以上下翻轉的方式封裝晶片。由於晶片的發熱面面向封裝底部,並且更靠近PCB,因此熱感應可改善2至3倍。相較於傳統的封裝技術,更高的功率密度則可大幅縮小產品尺寸。
英飛凌新款線性穩壓器(TSNP-7-8封裝,2.0mm×2.0mm)的尺寸比既有參考產品(TSON-10封裝,3.3mm×3.3mm)減少60%以上,且熱阻仍維持不變,因此適合像是雷達與攝影機等電路板空間非常有限的應用。OPTIREG TLS715B0NAV50提供5V電壓以及150mA的最高輸出電流能力。
覆晶技術多年來應用已於消費及工業市場。由於對空間的要求日趨嚴苛,汽車電子,尤其是數量持續成長的雷達及攝影機系統,也需求更小的電源供應解決方案,同時對品質的要求也大幅提升。為了提供良好的覆晶品質,英飛凌不倚賴於現有消費和工業級的後續驗證,而是進行車用裝置專屬生產製程的開發。
未來,英飛凌將以覆晶技術強化OPTIREG系列汽車電源供應產品組合,此外也規畫在切換式穩壓器及電源管理IC應用此項技術。
2019年全球半導體設備銷售衰退18.4%
2019年全球半導體產業景氣從前兩年的高點反轉,國際半導體產業協會SEMI日前指出,半導體製造設備全球銷售額預計將從2018年的歷史最高點645億美元下降18.4%至527億美元。
半導體設備銷售狀況直接反應產業景氣,是多年來半導體產業景氣觀察指標之一,SEMI預測顯示2020年設備銷售恢復成長11.6%至588億美元。目前的預測反映近期資本支出的下調以及由於地緣政治緊張局勢導致的市場不確定性上升。
2016~2020年主要區域市場半導體設備銷售概況 資料來源:SEMI(07/2019)
另外,SEMI認為,2019年晶圓加工設備銷售額下降19.1%至422億美元。另一個前端設備,包括晶圓廠設備,晶圓製造和光罩(Mask/Reticle)設備,預計2019年將下滑4.2%至26億美元;封裝設備在2019年萎縮22.6%至31億美元,而半導體測試設備則預計將衰退16.4%47億美元。
台灣將取代韓國成為最大的半導體設備市場,並以21.1%的成長率領先全球,其次是北美,成長8.4%。中國將連續第二年在規模保持第二位,韓國將在限制資本支出後跌至第三位。除台灣和北美外,所有區域市場的半導體設備銷售都將萎縮。
SEMI預測,到2020年,設備市場有望在記憶體支出和中國新項目的推動下恢復。日本的設備銷售額將成長46.4%至90億美元。預計2020年中國,韓國和台灣仍將是前三大市場,中國首次躋身榜首。韓國預計將成為第二大市場,達到117億美元,而台灣預計將以115億美元的設備銷售額排名第三。如果整體經濟改善並且貿易緊張局勢在2020年緩和,則可能會帶動更樂觀的成長趨勢。
2019~2020半導體設備市場先蹲後跳
國際半導體產業協會(SEMI)發表年終整體設備預測報告(Year-End Total Equipment Forecast),內容指出2018年全球半導體製造新設備銷售金額為621億美元,較2017年所創下的566億美元歷史新高再成長9.7%。不過,2019年設備市場將微幅下滑4%,到2020年才重拾成長動能20.7%,達到719億美元的歷史新高。
SEMI報告指出,2018年晶圓處理設備銷售將增加10.2%,達502億美元;晶圓廠設備、晶圓製造以及光罩/倍縮光罩設備等其他前段設備,今年銷售金額可望增加0.9%,達25億美元;封裝設備預計將成長1.9%,達40億美元,而半導體測試設備預估將增加15.6%,達54億美元。
就2018年來看,南韓連續第二年成為全球最大設備市場。中國大陸排名將首次上升到第二,將台灣擠至第三名。除了台灣、北美和韓國,調查所涵蓋的所有地區都將呈現成長。中國大陸將以55.7%的成長率居首,其次為日本32.5%、其他地區(以東南亞為主)23.7%、歐洲14.2%。
展望2019年,SEMI預測南韓、中國大陸和台灣將維持前三大市場地位,且三者相對排名不變。南韓設備銷售估計將達到132億美元,中國大陸125億美元,台灣118.1億美元。預估明年只有台灣、日本和北美三個地區呈現成長。
KLA-Tencor拓展IC封裝產品系列
KLA-Tencor近日宣布推出兩款全新缺陷檢測產品,旨在解決各類積體電路(IC)所面臨的封裝挑戰。Kronos 1080系統為先進封裝提供適合量產的、高靈敏度的晶圓檢測,為製程控制和材料處置提供關鍵的訊息。ICOS F160系統在晶圓切割後對封裝進行檢查,根據關鍵缺陷的類型進行準確快速的晶片分類,其中包括對側壁裂縫這一新缺陷類型(影響高端封裝良率)的檢測。 這兩款全新檢測系統加入KLA-Tencor的缺陷檢測、量測和資料分析系統的產品系列,將進一步協助提高封裝良率以及晶片分類精度。
KLA-Tencor高級副總裁兼首席行銷長Oreste Donzella表示,隨著晶片縮小的速度逐漸放緩,晶片封裝技術的進步已成為推動元件性能的重要因素。針對不同的元件應用,封裝晶片需要同時滿足各種元件性能、功耗、外形尺寸和成本的目標。因此,封裝設計更加複雜多樣,具有不同的2D和3D結構,並且每一代都更加密集而且尺寸更小。
與此同時,封裝晶片的價值在大幅增長,電子製造商對於產品質量和可靠性的期望也在不斷地提升。為了滿足這些期望,無論是晶片製造廠的後端還是在外包封裝測試(OSAT)的工廠,都需要靈敏度和成本效益更高的檢測、量測和資料分析,同時需要更準確地識別殘次品。我們的工程團隊因而開發出全新Kronos 1080和ICOS F160系統,可以針對各種封裝類型,滿足電子行業對於適合量產的缺陷檢測不斷增長的需求。
Manz推FOPLP濕製程解決方案
亞智科技(Manz)近日宣布推出面板級扇出型封裝(Fan-out Panel Level Packaging, FOPLP)濕製程解決方案,透過獨家的專利技術,克服翹曲問題,使面板在製程槽體間的運輸過程可以維持平整,並減少面板於生產過程的破片率。亞智科技目前已為中國及台灣的客戶提供FOPLP的濕製程解決方案,並成功用於量產線。
有鑑於智慧型手機的市場需求,追求輕薄短小的同時,仍舊希望在功能及效能上有顯著提升,因此必須同時做到增加可支援的I/O數量並降低厚度,而過往採用覆晶堆疊封裝技術(Flip Chip Package on package)進行晶片堆疊,一旦改採扇出型封裝技術,整體封裝厚度預期可節省20%以上,因此從2015年開始,扇出型封裝產值便快速成長。目前FOWLP(Fan-out Wafer-level packaging, FOPLP)的成本仍居高不下,故許多大廠紛紛將重點技術由FOWLP轉向以面積更大的方型載板,如玻璃基板等的FOPLP封裝製程,可望提升面積使用率及3~5倍生產能力,進而降低成本。
市場預估FOPLP銷售額在2023年將達到2.793億美元,這促使了技術開發已有相當基礎的封裝廠、PCB載板廠及面板廠皆積極布局。亞智科技掌握FOPLP先進封裝的關鍵黃光製程、電鍍等設備,能夠實現高密度重布線層(RDL),滿足客戶多元的需求,提供專業且全面的設備及技術支援。
感測器需求帶動FOPLP市占 2023年銷售額突破2億美元
由於人工智慧(AI)與物聯網(IoT)的興起,帶動了大量的IC需求,而許多應用所需的感測器IC對於線寬/線距要求較低,且注重產品成本。因此,近年來如三星(Samsung)、日月光、Intel等大廠,皆紛紛投入面板級扇出型封裝(Fan-Out Panel Level Packaging, FOPLP)技術研發,期待藉此達到比晶圓級扇出型封裝(Fan-Out Wafer Level Packaging, FOWLP)更高的生產效益。預估FOPLP的市場銷售額在2023年將達到2.793億美元。
有鑑於智慧型手機的市場需求,追求輕薄短小的同時,仍舊希望在功能及效能上有顯著提升,因此必須同時做到增加可支援的I/O數量並降低厚度,而過往採用覆晶堆疊封裝技術(Flip Chip Package on Package)進行晶片堆疊,一旦改採扇出型封裝(Fan-Out)技術,整體封裝厚度預期可節省20%以上,因此從2015年開始,扇出型封裝產值便快速成長。
儘管目前FOWLP技術的主流規格成熟,亦能做到較為精密的線寬與線距。然而近年來FOPLP封裝技術受到的關注逐漸提高,濕製程設備商亞智科技(Manz)總經理林峻生指出,目前市面上許多電源IC或是感測器,FOPLP即能達到其對於線寬、線距之要求,在成本的考量之下,FOPLP即受到相關業者的認可。
而目前FOWLP的成本仍居高不下,成本儼然成為FOPLP的最大優勢。許多大廠紛紛將重點技術由FOWLP轉向以面積更大的方型載板,如玻璃基板的FOPLP封裝製程,可望提升面積使用率及3~-5倍生產能力,進而有望降低50%以上成本。
根據研究單位Yole指出,2018年至2023年,FOPLP的年複合成長率(CAGR)將可望達到70%以上。市場預估FOPLP銷售額在2023年將達到2.793億美元,這促使了技術開發已有相當基礎的封裝廠、PCB載板廠及面板廠皆積極布局。另一方面,較為老舊的3.5代面板廠,由於生產經濟效益低落,因此也將設備轉為投入FOPLP封裝。
FOPLP具備了低成本的優勢,然而該技術的最大挑戰是設備尚未有一主流標準化之規格,載板面積各家皆有不同主張,成為該技術的發展局限。在未來,製程與設備出現標準化規格後,成本的優勢也將更上層樓。