过去50年来，随着半导体工艺节点向7nm及以下节点工艺发展的速度减慢，摩尔定律减速，是否已到达效率极限已经引起全球辩论。
作者｜集微网 校对｜范蓉
集微网消息，过去50年来，随着半导体工艺节点向7nm及以下节点工艺发展的速度减慢，摩尔定律减速，是否已到达效率极限已经引起全球辩论。尽管如此，5G、物联网和人工智能等新的终端市场应用正在彻底改变半导体行业，这些新兴应用对高效节能芯片的要求越来越强烈，小型化变得越来越重要，半导体业界正在积极探索解决方案，推动了对新的先进封装技术的需求。
贺利氏电子中国区销售总监王建龙对集微网记者表示，先进封装发展趋势走向了模块化。一方面，在微型化趋势下，系统级封装（SiP）中的元件数量不断增加，但同时封装体尺寸越来越小。受此影响，手机等消费电子产品的先进封装对于连接材料的要求越来越苛刻。在窄间距、高密度的封装要求下，呈现出模块化封装的发展趋势。另一方面，在新能源汽车、轨道交通、智能电网等应用中，呈现数十颗功能芯片集成在一个模块里封装的趋势。而无论是传统的硅功率器件，还是以氮化镓和碳化硅为代表的第三代半导体器件，大量的大功率器件集成在一个模块中，对散热、可靠性的要求越来越高。“随着技术不断进步，对于元器件的要求越来越严苛。面对激烈的竞争，制造商们倍感压力，不得不努力缩短产品上市时间。贺利氏电子了解这些挑战，也知道客户需要什么样的产品和服务来满足这些严苛的要求。”王建龙表示。例如在消费电子的超细间距应用中，对焊接材料的要求越来越严苛，贺利氏为此推出了Welco AP5112焊锡膏，可以用一体化印刷方案解决SiP封装的SMD和Flip Chip两次工序需求，减少加工步骤，简化SiP封装流程。同时去除了空焊和冷接、焊接不良现象，也减少了材料管理成本。最小可以支持钢网开孔尺寸70um，线间距50um的印刷。在高功率器件封装中，对于传统的硅功率器件，受本身半导体结构的限制工作温度限定在175°C，第三代半导体功率器件则突破了200°C。因此一方面要延长硅基功率器件的使用周期，另一方面要适应碳化硅等第三代半导体小型化高散热的要求，这对作为功率器件封装中关键焊接材料也提出了新的要求，既要有低的工艺温度和高的工作温度，还要有很好的导电性和散热能力。贺利氏的烧结银材料主要用到了熔点961°C的银，保证了焊接材料可以工作在 200°C 以上，具有高导电性、高散热能力和热机械稳定性。从焊接工艺来说，这种烧结材料不同于锡膏，在整个焊接过程中，银始终作为固态形式存在，通过扩散将芯片背银和框架上的银（铜）连接在一起，烧结后具备很好的剪切强度、高的导电性和散热性，提高了功率器件的工作温度和可靠性。在半导体市场中，存储器件占据非常大的比例。在许多半导体应用中，封装中使用的金线已被银线、裸铜线和镀钯铜线所取代。然而在存储器件封装应用中，引线键合仍然高度依赖金线。随着中国国产存储芯片开始量产，降低生产成本的需求十分强烈。针对此贺利氏在去年发布了全球首款AgCoat Prime镀金银线，性能和可靠性堪比金线，可显著降低净成本。王建龙表示，AgCoat Prime产品前期在国内一些客户中进行验证，可能个别客户会有一些工艺参数的微调，也可能需要他们跟客户再进行一定的重复验证。“可以肯定的是这款产品可以大幅降低存储器件的成本，也不排除将来成为一种行业标准解决方案。”他指出，“AgCoat Prime起初是针对半导体存储器设计的，但是也可以用到RFID、LED等应用中。”
疫情、国际局势加速半导体产业升级今年爆发的疫情，先后在中国和全球半导体产业中掀起不小的震荡。因为终端需求下滑，许多市场研究机构预测今年半导体的增速也会大幅下滑乃至继续为负，但是中国市场呈现出了不一样的活力。根据近日上海市委常委、副市长吴清公布的数据，在1-5月份各个领域受到挑战的情况下，上海集成电路逆势增长，销售收入实现38.7%的增长。对此王建龙表示，中国半导体市场在未来五年里预计都将处于明显的上升周期中。疫情虽然短时间内对产业造成了一定冲击，但长期来看，疫情催生线上经济、加速“远程办公”，以及生活方式变革，对5G、存储、新能源技术等领域都是很大的推动力，中国半导体产业也在加紧技术研发和产业升级。“在这些因素作用下，贺利氏今年1~5月份市场表现甚至优于去年同期。除了汽车电子业务受市场需求影响略有下滑，在先进封装和功率电子业务上都呈现上升态势。”他补充说，“但是随着汽车互连化以及新能源车的加快推进，以及碳化硅功率器件的普及，贺利氏也将迎来巨大的增长机会。”另一方面，疫情和中美贸易冲突加剧，全球半导体产业链受到不同程度的停工、断供危机。王建龙认为，因为某一个工厂出了问题就断供，这是非常不可靠的公司行为。“贺利氏2016年建立的‘备份工厂’机制很好的避免了这些问题。我们的每个产品线都有备份工厂，某个工厂出现问题，其他的工厂可以马上替补生产。很多客户的产品都认证过，他们的产品可以在两个工厂之间随时切换。当然正常时期会优先选择供应周期更短、效率更高的工厂。在疫情期间我们的客户已经体会到‘备份工厂’带来的便利。”他表示，“另一方面，美国制裁华为，华为想要在国内建立更多供应链，以及多个国家想要将产业链迁出中国。从这方面看，短期内中国在全球制造业的地位是不会改变的。全球化不会因为政治影响而改变，最终还是需要用户受益，因此产业链也不可能逆市场而行。显然，市场、人才、效率、产业链，都在中国这里。全球分工、全球合作，不是某个人、某个国家可以改变的。”
作为贺利氏全球最重要的市场之一，为了贴近客户需求，贺利氏在上海先后成立了上海产品创新中心和技术应用中心，分别从事与客户及合作伙伴共同进行电子材料系统的研发测试和应用认证。王建龙透露，上海创新应用中心成立近两年来，多个重要客户在这里与贺利氏一起完成了他们关键产品的封装挑战。“例如某个新能源车企在这里，通过贺利氏的材料解决方案解决了在新能源车核心的电控部分的技术难题，使电控模块性能得到了显著升级。”他解释，“这是一个创新中心与客户共同研发、投入量产，以此推动产业发展的一个成功案例。相信在未来两年，国内主要的新能源车电控部分都会直接或间接与贺利氏合作。贺利氏也将继续以完善的材料产品与服务组合，来满足中国市场对于高性能电力电子产品日益增长的需求。”最后，王建龙强调，半导体制造工艺越来越难以继续缩微，而先进封装对继续提升芯片性能的重要性日益凸显，进而对半导体封装材料带来了更多要求。“芯片的集成度可能会受到摩尔定律逼近极限的影响，但是人们追求先进电子设备的脚步不会因此停下。封装技术无疑是一个重要途径，这也是为什么贺利氏将先进封装业务提升到更高的战略层面的原因。”王建龙强调。图源｜集微网
