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封装大厂日月光4C产品的先驱

  随着科技产品日新月异,追求速度、效能、多功能整合与产品轻薄微型化已是可携式消费性电子产品主流趋势。现今科技产品无论是消费性电子、个人计算机及手持式产品,皆广泛运用4C 功能,包含全球定位系统、无线网络、数字相机、通讯基本功能及网络多媒体等消费性功能。因此整合多功能及善用空间与厚度,已是半导体电子产业发展主流,做为封装测暨测试龙头的日月光半导体制造股份奥门金沙投注总站,除了持续开发3D IC 新技术之外,也重视绿色环保的无铅制程技术,积极投入大量人才与资金进行研发,并整合相关产、学、研究单位,希望携手共创后摩尔时代之全球半导体领先地位。
  3D IC SiP 技术实现多功能与高效能
  从研发3D IC 技术的历史角度来看,日月光早在10 年前,就开始着手研究3D SiP 。为了要强化产品在系统功能上的需求,日月光于1999 年开始研究Stacked Die Package 的技术,将芯片堆栈上去,并于当年开始量产。随着终端消费性电子产品对微型化及多元功能整合的持续追求,封装业必需善用厚度空间,因此开发出Mutil-Chip Package (MCP) 、Stacked Die Package 、Package-on-package (PoP) 等系统封装平台。
  手机和PC 是未来先进封装技术需求主要驱动力,而手机将担任多功能整合的重要平台,除通讯、信息、消费性等3C 外,也延伸至4C 功能如车用GPS 、无线通信模块等。平均每六个月就有一批新上市的手机产品,讲求轻薄、多功能整合趋势确立,厚度空间的充分利用成为研发重点,也将影响70%-80% 的研发资源应用。由于SiP 开发时程短,适合快速更迭的消费性产品,因此造就系统级封装的大量应用,包括微机电系统的麦克风(Micro-Electro-Mechanical System ; MEMS ) 、蓝芽(Bluetooth ; BT ) 及Wi-Fi 等相关芯片都可整合在手机里。除了3D SiP 封装技术外,未来产品设计在追求空间优化下,虽然制造良率仍需改善,但手机用PCB 与IC 有机基板内埋主、被动组件技术将被有条件逐步采用。
  摩尔定律于2014 年将因22 奈米(Nano Meter; nm ) 先进制程以下高技术障碍暨高研发成本而放缓,而SiP 最有机会抢占量大且生命周期短的消费性电子市场商机。但是3D SiP 并不能完全替代摩尔定律,两项主流技术将相辅相成提供产品设计者弹性、优化选择方案。唐和明总经理更进一步强调,很多的封装设计将可借着晶圆穿导孔(Through Silicon Via; TSV) 技术大幅缩短电讯传输的距离暨提高封装布线密度,降低电源损耗,提升数字数据读写带宽。因此结合TSV 技术在晶圆厚度上的优点,3D SiP 封装技术更进一步提供一个与SoC 技术相辅相成之封装解决方案,以满足市场对于可持式产品轻、薄、微型化的消费需求。
  因应环保趋势日月光积极投入无铅制程
  除了3D IC 技术之外,今年日月光将在IMPACT Conference 2009 中发表无铅制程技术。全球环保浪潮下,环境保护已成为科技产品未来设计根本考虑,因此有RoHS 法规的制订与深化实施。除了研发与生产制造转换无铅材料与制程外,身为台湾半导体产业协会(TSIA) 成员之一的唐总表示,今年针对绿色环保实行两项很重要的任务,第一是第三类环保宣告,第二则是无铅的议题。根据欧盟所制定的第一阶段RoHS-1 法规,Lead free (LF) 法令将于2010 年到期,将要求全面禁用目前主流技术高铅与共晶锡铅凸块(Eutectic Solder Bump) 在半导体电子产品。目前无铅凸块材料之封装制程技术与环境可靠度仍有瓶颈,在4C 产品市场应用端之失效模式(Failure Modes) 与可靠度研究资料不足,客户因此担心无铅化产品之信赖度,此将对产业链影响甚巨。因此,希翼透过台湾半导体产业链的力量,以技术现况与对产业链经济冲击向欧盟表达希翼可以延缓无铅凸块电子组件至2014 年新版RoH2法规上路后实施。
  台湾封装测试产值在全球市占率首屈一指,未来必可提供有效的无铅凸块封装解决方案,身为领导厂商的日月光,早与客户一同投入无铅封装制程的研究发展。目前40 nm 的无铅封装制程已经研究成功,并着手开发32 nm 及28 nm 的无铅封装制程。今年的论文发表以无铅制程为主,希翼透过同业之间彼此交换信息与研究讨论,提升技术与经验,因为无铅环保封装绝对是未来的技术暨产品趋势。
  middle-end 的时代已经来临
  就半导体产业链而言,整体产业将画分成前、中、后段制程。前段制程(Front-end) 涵盖IC 设计与晶圆制造,中段(middle-end) 包含晶圆研磨薄化、布线(Redistribution Layer; RDL) 及Bumping 等制程,而后段(Backend )则为封装暨测试。中段的Bumping 种类多元,制程相当复杂,包括Solder Bump 或Copper Pillar Bump 及后续的布线等制程。芯片微型化趋势确立,整合组件大厂(Integrated Device Manufacturer; IDM) 必须仰赖middle-end 厂丰富的水平技术整合经验与制造成本竞争优势。未来3D IC 技术持续发展下,微机电与无线通信芯片功能将被整合在单一SiP 封装平台。可以预见MEMS 与DRAM 产业将进行大洗牌,封测大厂日月光的middle-end 时代已经来临,封装业将进入文艺复兴百花齐放的时代。
  为了因应芯片越做越小,封装设计难度越来越高,R&D 所投入的资源与成本越来越多,为了有效控制成本,封装厂与各供应链密切合作,包含上游的晶圆厂、材料供货商及设备商共同分担研发资源与风险,相互支撑。另外,日月光具备异质整合(Heterogeneous Integration) 的优势,可在基板、组件暨模块封装、测试、系统上,提供完整的集团服务,在整合技术、人才与资源上,皆具备关键的领导能力。因为先进制程的开发成本昂贵,所投入的生产设备成本相当高昂,另外研发人才从晶圆测试、晶圆凸块、Fab 制程、基板、封装、测试到系统等领域都要非常了解,如此设计出来的产品才符合客户需求并具备市场竞争力。因此封装测试大厂需要大量的资金投入与人才培育,经由研发所衍生的IP 智财权也需要加以保护。虽然,去年全球遭遇金融海啸的冲击,然而封装产业在面对金融海啸的严峻考验下,仍可迅速复苏产业荣景,要归功于各国政府提供多项刺激经济政策与方案,如美国的「旧车换现金」(Cash for Clunker) 政策,提供几十亿美金经费刺激消费,日本、台湾及中国大陆也陆续祭出各项经济政策刺激消费。因此今年第三季消费信心增强,半导体产业可望迅速复苏,但这场金融风暴亦使半导体产业重新洗牌,因此唐总强调:半导体产业大者恒大的时代已经来临。
  未来半导体产业市场将由消费市场所主导,因此高度功能整合与高效能表现将是主导半导体产业发展的趋势。在消费者追求合理价格并具备轻、薄、微型、多功能的可携式电子产品趋势下,封装业者需要不断的投入研发资源,充分利用厚度与空间,实现高传输速度、微型化芯片封装,为人类寻求更优质的生活质量。

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