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晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)的主要优势分析
发布时间:2014-05-13
晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)技术出现伊始,即被业界看好,其完全符合消费电子发展的需求和趋势(产品的轻小短薄化和低价化)。晶圆级芯片尺寸封装与传统封装相比,其主要优势体现在: ①WLCSP 优化了封装产业链 传统封装方式是先将晶圆划片成颗粒芯片,经测试为合格芯片后,将其放到引线框架或封装衬底(基板)上,而后再进行封装测试,产业链涉及晶圆厂、基板厂、封装厂、测试厂。而晶圆级芯片尺寸封装是先对晶圆进行封装、测试作业,然后再对封装测试后的晶圆进行切割。
相对传统封装而言,首先, WLCSP 封装能将传统封装的产业链中的基板厂、封装厂、测试厂整合为一体,使得芯片从制造、封装到进入流通环节的周期大大缩短,从而提高了生产效率,降低生产成本;其次,WLCSP 封装能减少封装前合格芯片的测试环节,且在封装过程中无需打金线、无需使用基板、无需底部填充介电材料(underfill),从而能有效降低封装成本;最后,就技术角度而言,WLCSP 封装是晶圆制造技术的延伸,极大地缩小了半导体后段(即封装)与前段(即晶圆制造)的技术差异,容易实现半导体后段与前段的技术对接。
由于半导体产业具有产品生命周期短、投资金额巨大等特点,IDM模式越来越无法适应半导体未来发展趋势,因此,专业代工将成为全球集成电路封装测试的未来主流形式,而 WLCSP 封装是可把 IC 设计、晶圆制造、封装测试、基板厂整合为一体的先进封装形式,优化了产业链,解决专业代工模式在 IC 设计、晶圆制造、封装测试、基板厂等各环节的技术与标准对接问题,更加推动了专业代工模式的发展。
②封装成本随晶圆上芯片数量增加而降低 晶圆级芯片尺寸封装是在整片晶圆上进行封装后再切割得到几百、几千颗芯片,而传统封装是将晶圆先切割成芯片后,再对芯片实施单独的封装。一般而言,WLCSP 的封装成本是按照晶圆数计量的,与切割后的芯片数无必然联系,而传统封装的封装成本是按封装芯片的个数计量的。因此,WLCSP 的封装成本随晶圆尺寸的增大和芯片数量增加而降低。 在消费类电子产品轻、小、短、薄化的市场发展趋势下,晶圆级芯片尺寸封装的成本优势愈加明显,将逐步挤占传统封装的市场份额。
③WLCSP 将成为未来的主流封装方式 半导体器件的研发、生产和发展一直遵循着著名的摩尔定律(每十八个月芯片上的晶体管数目增加一倍),由于光刻设备、工艺以及物理极限等问题,摩尔定律在更小技术节点(32 纳米和22 纳米)碰到了前所未有的挑战,这意味着从芯片制造着手来改善电子产品的尺寸、性能、价格已越来越困难,业界已普遍认识到,芯片封装将在顺应电子产品尺寸、性能和价格上的市场需求方面,扮演越来越重要的角色。业界认为基于硅通孔(TSV)的三维封装技术为是超越摩尔定律的主要解决方案,是未来半导体封装技术发展趋势。而WLCSP 封装是硅通孔技术的基础,两者工艺十分相似,通过掌握WLCSP 封装技术(尤其是Shellcase系列 WLCSP)能快速进入硅通孔技术领域,在未来三维封装技术中扮演主要角色。
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