火是有道理的 扇出型封装技术及其优势详解

2017年依然炙手可热的扇出型封装行业

新年伊始，两起先进封装行业的并购已经曝光：维易科（Veeco）签订了8.15亿美元收购优特（Ultratech）的协议，安靠（Amkor Technology）将收购Nanium（未公开交易价值）。Ultratech是扇出型封装光刻设备的市场领导者，Veeco此次交易将有助巩固其在先进封装市场的地位，并丰富光刻机台的产品组合。Amkor交易案将带来双赢的局面：对于Amkor来讲，欧洲公司Nanium在内嵌式晶圆级球栅阵列（eWLB）生产中积累了近10年的晶圆级封装经验，收购Nanium将有助Amkor这家美国巨头完善在扇出型封装方面的专业知识；对Nanium而言，作为欧洲最大的外包半导体组装与测试（OSAT）服务供应商，将获得更多的资金和OSAT业内的影响力，因而可以和亚洲龙头企业竞争。

两起并购案预示了在2016年已经热起来的扇出型封装行业将继续保持火热态势。设备商Veeco、封装测试供应商（Amkor、日月光、星科金朋）、晶圆代工厂（TSMC和GLOBALFOUNDRIES）等等都在此布局。那么，究竟什么是扇出型封装行业？扇出型封装有什么独特的优势？

七年发展之路，台积电成功量产InFO带来了扇出型封装的“春天”

2009-2010年期间，扇出型晶圆级封装（Fan-Out Wafer Level Packaging， FOWLP）开始商业化量产，初期主要由英特尔移动（Intel Mobile）推动。但是，扇出型晶圆级封装被限制于一个狭窄的应用范围：手机基带芯片的单芯片封装，并于2011年达到市场极限。2012年，大型无线/移动Fabless厂商开始进行技术评估和导入，并逐步实现批量生产。

2013-2014年，扇出型晶圆级封装面临来自其它封装技术的激烈竞争，如晶圆级芯片尺寸封装（WLCSP）。英特尔移动放弃了该项技术，2014年主要制造商也降低了封装价格，由此市场进入低增长率的过渡阶段。

2016年，TSMC在扇出型晶圆级封装领域开发了集成扇出型（Integrated Fan-Out， InFO）封装技术用于苹果iPhone 7系列手机的A10应用处理器。苹果和TSMC强强联手，将发展多年的扇出型封装技术带入了量产，其示范作用不可小觑，扇出型封装行业的“春天”终于到来！

扇出型封装技术的发展历史

扇出型封装技术及优势详解

从技术特点上看，晶圆级封装主要分为扇入型（Fan-in）和扇出型（Fan-out）两种。传统的WLP封装多采Fan-in型态，应用于引脚数量较少的IC。但伴随IC信号输出引脚数目增加，对焊球间距（Ball Pitch）的要求趋于严格，加上印刷电路板（PCB）构装对于IC封装后尺寸以及信号输出引脚位置的调整需求，扇出型封装方式应运而生。扇出型封装采取拉线出来的方式，可以让多种不同裸晶，做成像WLP工艺一般埋进去，等于减一层封装，假设放置多颗裸晶，等于省了多层封装，从而降低了封装尺寸和成本。各家厂商的扇出型封装技术各有差异，在本文以台积电的集成扇出型晶圆级封装（integrated fan out WLP，以下简称InFO）进行详细介绍。

台积电在2014年宣传InFO技术进入量产准备时，称重布线层（RDL）间距（pitch）更小（如10微米），且封装体厚度更薄。

台积电InFO技术实现封装厚度250um，RDL间距10um

台积电InFO剖面图

InFO给予了多个芯片集成封装的空间，比如：8mm x 8mm平台可用于射频和无线芯片的封装，15mm x 15mm可用于应用处理器和基带芯片封装，而更大尺寸如25mm x 25mm用于图形处理器和网络等应用的芯片封装。

InFO适用多种可穿戴类设备

相比倒装芯片球栅格阵列（FC-BGA）封装，InFO优势非常明显。对于无源器件如电感、电容等，InFO技术在塑封成型时衬底损耗更低，电气性能更优秀，外形尺寸更小，带来的好处则是热性能更佳，在相同的功率分配下工作温度更低，或者说相同的温度分布时InFO的电路运行速度更快。