继印度半导体工厂获批之后,鸿海集团再次宣布投建封测厂,此次则瞄准扇出型晶圆级封装(FOWLP)技术。
5月19日,鸿海科技集团宣布了两份将在法国推动的合作方案,分别为半导体建厂案和卫星领域合作案。
鸿海科技表示,本次推动的合作案总投入规模约为2.5亿欧元。其中卫星合作方面,鸿海将与法国Thales在卫星领域展开策略性合作。双方将结合Thales在太空技术方面的卓越实力,以及鸿海在高科技电子领域的高品质量产技术,共同发展高质量、高附加价值的卫星量产能力。
半导体建厂方面,鸿海科技集团与Thales SA以及Radiall SA签订了合作备忘录,未来将在法国设立合资公司,投入半导体先进封装与测试(OSAT)。初期将以欧洲市场为主要服务对象,客户领域涵盖汽车、太空科技、6G移动通讯、国防等多项产业。
鸿海科技集团指出,此次合作的OSAT半导体项目未来会以扇出型晶圆级封装(FOWLP;Fan-out Wafer Level Packaging)技术为主,这座工厂也将会是欧洲首座FOWLP先进封装测试厂,有助于鸿海扎根欧洲,可视为强化全球供应链韧性的布局。
01.
CoWoS“独霸”局面将被打破?
近年来,芯片特征尺寸逐渐逼近物理极限,先进封装技术成为了后摩尔时代提升芯片性能与集成度的关键技术。当前台积电的CoWoS技术在先进封装领域一直保持着领先地位。
不过随着英伟达、AMD等企业有意导入FOPLP,台积电CoWoS“独霸”先进封装技术的局面有望被打破。其中扇出型晶圆级封装(FOWLP)和扇出型面板级封装(FOPLP)被寄予厚望。
尽管FOWLP封装技术最早由英飞凌提出,但彼时只应用于手机基带芯片。业界认为,FOWLP技术真正的发展时间落在2016年,彼时台积电在FOWLP基础上开发了整合扇出型封装“InFO”(Integrated Fan-Out),并成功应用在苹果iPhone 7的A10处理器。自此,扇出型封装成为业界热点,并吸引了众多半导体厂商开始竞相发展,其中以FOWLP和FOPLP为代表。
FOWLP与FOPLP是两种针对高密度集成需求设计的先进封装技术,均基于RDL(重布线层)工艺实现高密度互连,但二者在载板类型、成本效益、应用场景及技术特点上存在显著差异。
顾名思义,扇出型晶圆级封装FOWLP与扇出型面板封装FOPLP最大的差异便在于形状以及基板材料的不同,晶圆是原形,主要采用硅材料,而面板级则是矩形,用的是玻璃基板。据悉,FOWLP技术的面积使用率<85%,而FOPLP面积使用率>95%。此外,由于面板面积倍增带来的单位产能提升,FOPLP在高吞吐量应用中较FOWLP实现20%-30%成本优势。
具体来看,FOWLP无需使用中介层或硅通孔(TSV),即可实现外形尺寸更小芯片的封装异构集成。在FOWLP封装技术的加持下,具有成千上万I/O点的半导体器件可通过两到五微米间隔线实现无缝连接,从而使互连密度最大化。
作为先进封装技术的重要成果之一,FOWLP在移动设备和可穿戴设备中取得了巨大成功,并开始在高性能计算、自动驾驶和物联网等领域得到应用。此外,FOWLP具有将多种封装技术相结合的潜力,可以实现异质集成和3D堆叠,为未来封装技术的发展奠定基础。
FOPLP则可以理解为FOWLP技术的延伸,是基于RDL工艺,将芯片重新分布在大尺寸矩形面板上进行互连的先进封装技术,能够将多个芯片、无源元件和互连集成在一个封装内。通过采用方形基板进行IC封装,FOPLP可扩大封装尺寸,进而降低生产成本。
业界认为,FOPLP技术因其更低成本、高面积利用率、更大灵活性等独特的优势,正逐渐成为先进封装技术的后起之秀。
扇出型封装技术玩家进展如何?
目前,扇出型封装技术的主要玩家包括台积电、三星、日月光、力成、长电科技、通富微电、华天科技等半导体产业链相关厂商。当前,在AI人工智能、高性能计算HPC、数据中心以及自动驾驶汽车等新兴应用的推动下,FOPLP凭借显著提高计算能力,减少延迟并增加带宽的优势成功引起了业界的注意。
其中,台积电为应对AI爆发带来的强劲算力需求,近年持续加码先进封装技术布局,但目前仍以CoWoS为主。至于FOPLP技术,此前有报道称,台积电正在开发一种用于FOPLP的515×510mm矩形基板,与传统的12英寸圆形晶圆相比,这种基板的可用面积可增加三倍。而台积电董事长魏哲家也曾在2024年的某场法说会上透露了FOPLP布局的进度:预期3年后FOPLP技术可望成熟,届时台积电将具备量产能力。
三星对于FOPLP技术的开发也较早。2019年,三星电子以7850亿韩元从三星电机手中收购了扇出型面板级封装业务。当前,三星电子以三星电机为主力,开发FOPLP技术。从三星此前在国际学术会议上发表的FOPLP相关论文来看,三星正在致力于开发FOPLP先进封装技术,以克服2.5D封装的局限性。此外还有消息称,三星电机正从事玻璃基板开发,并已完成试产线建设,目标2026-2027年进入商业化大规律量产阶段。
日月光已深耕大尺寸面板级扇出型封装技术多年,但彼时采用的规格为300×300mm。今年2月,日月光宣布将在高雄投资2亿美元设立FOPLP量产线,预计今年第2季和第3季装机,年底试产,若顺利将于明年开始为客户认证。日月光集团营运长吴田玉指出,如果试产顺利,预定明年将可送样给客户验证后,即可量产出货。吴田玉认为,如果600×600的良率如预期顺利,相信会有更多的客户和产品导入,届时600×600可望成为FOPLP主流规格。
力成是全球封测厂商中第一家建设FOPLP产线的公司,于2016年设立,并在2019年正式导入量产,规格为510*515mm。2021年,力成进一步扩大了FOPLP产线规模。力成执行长谢永达在此前表示,经过持续优化,目前510X515毫米的良率大幅超出预期,并获得客户认可。谢永达指出,看好未来在AI世代中,异质封装将采用更多FOPLP解决方案,并预计2026~2027年将导入量产。
长电科技是中国大陆最大的半导体封测厂商。此前,长电科技已明确表示,公司有扇出面板级封装(FOPLP)技术储备。并通过投资者互动平台确认其在高密度扇出型集成封装技术可提供从设计到生产的全流程服务,尤其在算力芯片相关的大尺寸倒装及晶圆级扇出型封装已经积累多年的量产经验,并一直与不同的晶圆厂在最先进制程的硅节点上进行合作。
通富微电虽未明确提及FOPLP技术的具体进展,但其在先进封装领域的投入已覆盖扇出型封装等关键技术,并通过多元化技术路线为FOPLP奠定基础。例如于2024年9月开工的南通通富通达先进封测基地项目重点聚焦于多层堆叠、倒装、圆片级、面板级封装等国家重点鼓励和支持的集成电路封装产品,服务于通讯、存储器和算力等应用领域。
当前,华天科技正在大力发展SiP、FC、TSV、Fan-Out、WLP、2.5D、3D、Chiplet、FOPLP等先进封装技术和产品。2024年年报显示,华天科技FOPLP技术已通过客户认证。据悉,由华天科技投资30亿元建设的盘古半导体板级封测项目致力于成为全球领先的板级扇出型封装领导者,为客户提供一站式高性能封测解决方案。
总结
尽管FOPLP技术已发展多年,但尚未能普及应用。市场研究机构TrendForce集邦咨询此前的报告显示,由于FOPLP线宽及线距尚无法达到FOWLP的水平,FOPLP的应用暂时止步于PMIC等成熟制程、成本较敏感的产品,待技术成熟后才会导入到主流消费性IC产品。预估目前FOPLP封装技术发展在消费性IC及AI GPU应用的量产时间点,可能分别落于2024年下半年至2026年,以及2027-2028年。
总体而言,FOPLP凭借低成本、高面积利用率和灵活的应用场景,正在AI、汽车电子等领域加速渗透,而FOWLP仍主导高端芯片封装。两者的技术路径将长期共存,共同推动后摩尔时代异构集成的发展。未来,随着良率提升和材料创新,FOPLP有望在细分市场实现爆发式增长,成为先进封装生态的重要支柱。