大家都知道整個(gè)封裝界的升維之路上：從2D封裝到2.5D再到3D封裝（備注：各種封裝形式差異可參看艾邦半導(dǎo)體公眾號(hào)）。Chiplet級(jí)的封裝如果以載體的形式來(lái)分則分為兩種：晶圓級(jí)封裝（Wafer level package, WLP）和面板級(jí)封裝（Panel level package, PLP）。根據(jù)載體的材料來(lái)分可以歸為三類：有機(jī)物基板、硅基板、玻璃基板。特別申明：本文封裝特指扇出型封裝。
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面板級(jí)封裝的優(yōu)勢(shì)主要在于成本。我們將300mm晶圓級(jí)封裝與515x510mm面板級(jí)封裝相比，可以看到如圖2所示，面板級(jí)封裝芯片占用面積比高到93%，而晶圓級(jí)封裝則只有64%。這幾何級(jí)別的差異，直接導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)速率UPH的巨大差異。另外，根據(jù)Yole 報(bào)告，例如FOWLP技術(shù)面積使用率<85%，F(xiàn)OPLP面積使用率>95%，可以放置更多的芯片數(shù)，成本也比FOWLP便宜。具體推算從200mm過(guò)渡到300mm大約能節(jié)省25%的成本，從300mm過(guò)渡到板級(jí)，則能節(jié)約66%的成本。面板級(jí)封裝的成本與晶圓級(jí)封裝相比將會(huì)降低66%。
圖2? 晶圓級(jí)封裝及面板級(jí)封裝芯片占用面積比
面板級(jí)封裝工藝流程與晶圓級(jí)封裝本身沒(méi)有太大差異。但是由于載體不同，需要獨(dú)立開(kāi)發(fā)生產(chǎn)設(shè)備及相應(yīng)系統(tǒng)。下面簡(jiǎn)單介紹一下當(dāng)前設(shè)備供應(yīng)商對(duì)面板級(jí)封裝的開(kāi)發(fā)情況：
在面板級(jí)封裝光刻機(jī)領(lǐng)域，日本佳能動(dòng)作非?？?，佳能在錯(cuò)失超紫外光刻機(jī)的機(jī)遇后，不會(huì)再放過(guò)任何一個(gè)機(jī)會(huì)。如圖4所示，佳能在2020年7月推出型號(hào)為FPA-8000iW的光刻機(jī)，具備對(duì)應(yīng)尺寸最大到515×510mm大型方形基板的能力以及1.0微米3的高解像力。
在面板級(jí)封裝RDL工藝領(lǐng)域，Manz是領(lǐng)跑者之一，2016年Manz開(kāi)始進(jìn)軍半導(dǎo)體先進(jìn)封裝領(lǐng)域，2017年研發(fā)并售出第一臺(tái)用于半導(dǎo)體先進(jìn)封裝FOPLP的濕法化學(xué)設(shè)備，并于2019年交付首條半導(dǎo)體板級(jí)封裝全自動(dòng)RDL生產(chǎn)線，面板尺寸也從515mm x 510mm開(kāi)始，演進(jìn)至600mm x 600mm，直至2022年升級(jí)至業(yè)界最大的700mm x 700mm面板，并克服了面板翹曲問(wèn)題，見(jiàn)圖5。Manz生產(chǎn)設(shè)備已出貨全球知名半導(dǎo)體制造商，應(yīng)用于車載與射頻芯片的封裝量產(chǎn)。Manz新一代面板級(jí)封裝 RDL生產(chǎn)線，在制程上接續(xù)干膜制程，完成線路成型，其均勻性以及填孔能力分別表現(xiàn)在線寬線距可至 ≥10μm及盲孔孔徑≥25μm；
圖5? Manz集團(tuán)亞洲區(qū)總經(jīng)理 林峻生先生展示以Manz新一代面板級(jí)封裝 RDL自動(dòng)化生產(chǎn)線所試制之產(chǎn)品
?在面板級(jí)晶粒貼裝領(lǐng)域，ASMPT，華封等都有相應(yīng)產(chǎn)品。其相關(guān)產(chǎn)品根據(jù)UPH不同都可以達(dá)到2.5~7微米精度。基本可以滿足大多數(shù)封裝產(chǎn)品的需求。
圖6??ASMPT晶圓級(jí)級(jí)/面板級(jí)封裝工藝線
在代工領(lǐng)域，國(guó)際上僅有Powertech和三星等大廠有量產(chǎn)的面板級(jí)封裝產(chǎn)品。特別注意的是國(guó)內(nèi)成都奕斯偉，也布局Fan out板級(jí)封測(cè)系統(tǒng)集成電路服務(wù)及系統(tǒng)解決方案。該項(xiàng)目于2021年開(kāi)工，預(yù)計(jì)2023年正式投產(chǎn)。項(xiàng)目具有扇出型、高密度與高帶寬、面板級(jí)封裝三大技術(shù)優(yōu)勢(shì)。這家公司由“面板顯示之父”、前京東方董事長(zhǎng)王東升領(lǐng)銜，也特別符合近幾年的主流即顯示面板商向半導(dǎo)體面板級(jí)封裝方向探索的大思路。
最后，板級(jí)封裝的難點(diǎn)主要在于幾點(diǎn)：
一、設(shè)備供應(yīng)商沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)范，面板尺寸沒(méi)有通用標(biāo)準(zhǔn)，比如當(dāng)前主流的是515mm x 510mm和600mm x 600mm，也有510mm x 415mm。
二、當(dāng)前需求量還較低，設(shè)備供應(yīng)商沒(méi)有特別高的熱情來(lái)冒險(xiǎn)開(kāi)發(fā)整條產(chǎn)線。
三、初期產(chǎn)品還僅限于低密度產(chǎn)品，并沒(méi)有發(fā)揮出面板級(jí)封裝的低成本優(yōu)勢(shì)。
四、業(yè)界希望面板級(jí)封裝芯粒與芯粒間的間距可以達(dá)到2微米，而當(dāng)前量產(chǎn)的產(chǎn)品其晶粒與晶粒間的間距最低可以達(dá)到5微米。
五、面板級(jí)封裝還需要開(kāi)發(fā)特殊的檢測(cè)及測(cè)量工具。
六、面板級(jí)封裝與當(dāng)前晶圓級(jí)封裝數(shù)據(jù)系統(tǒng)不完全兼容，還需進(jìn)行一定的改造。
這也是為什么大廠臺(tái)積電至今也沒(méi)有意向開(kāi)發(fā)面板級(jí)封裝。英特爾雖然也嘗試面板級(jí)封裝但是沒(méi)有用于fan out?？傊姘寮?jí)封裝技術(shù)被廣泛使用仍需時(shí)日，需要大量的前期投資來(lái)打造完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。
1.https://baijiahao.baidu.com/s?id=1670269168270249241&wfr=spider&for=pc
2.https://www.eet-china.com/news/202212137784.html
3.https://www.manz.com/cn/company/news/manz-45/
4.https://semiengineering.com/planning-for-panel-level-fan-out/
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦半導(dǎo)體網(wǎng)）：先進(jìn)封裝之面板級(jí)封裝(Panel Level Package,PLP)
