晶圆级封装的前世今生
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发布时间：2024-05-10 03:38
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时间：2024-06-01 11:05
自2000年wafer bumping技术的兴起，晶圆级封装（WLP）领域见证了WLCSP与扇出封装技术的革新。WLP的核心在于通过并行晶圆处理，显著缩小封装体积，最初主要用于移动应用，如手机和平板，其中扇出封装技术如eWLB在摩托罗拉/飞思卡尔和英飞凌的版本中占据主导。
WLCSP的独特在于其不采用扇出设计，由于裸片尺寸小，仅支持内连接。早期的扇出封装如eWLB，如8x8mm的基带、PMIC和RF封装，展现了技术的潜力，随着InFO和FOCoS的出现，高密度和多裸片集成成为主流，如图7和9所示。InFO的创新在于将扇出与DRAM封装结合，提供3D连接，而FOCoS则在低成本网络和服务器应用中大放异彩。
封装技术的进步是为了满足日益复杂的需求，从传统的2D结构发展到异构集成（HI），如图10和11所示，这为小型化、高性能带来了显著优势。如图12所示，异构集成在各种领域中大显身手，从移动通信到物联网，都受益于WLP技术的创新。
WLP通过分离先进封装与生产，实现了低成本和灵活性的提升。通过在最优节点生产，器件能提供高性能、小尺寸和低功耗，如图13所示的从2D到3D IC的进化路径，包括WLP（扇入与扇出）技术的扩展。
图14详述了WLP的发展历程，从单裸片的扇出封装到多片和3D集成，它突破了尺寸限制，扩展了应用领域。市场动态表明，扇出封装在高端市场特别是移动市场中增长迅速，而扇入封装则主要在移动市场占据16%份额，见图15。
面对技术复杂性的挑战，WLP技术需要持续创新，如LB和RCP采用的die-down芯片优先工艺，以及扇出wafer的多die集成，如图23-28所示。3D和双面扇出技术的探索，如嵌入式TSV和铜柱电镀，如图30-35，展示了技术的前沿性。
InFO封装技术，如iPhone 7的AP，以其规模和创新性推动了行业界限，从晶圆级封装到3D-MiM封装，如TSMC的3D-MiM结构，封装系统设计和供应链面临重新审视。3D互连die的替代方案，如Nepes的Deep Photo技术，展示了技术进步的多样性。
扇出封装技术的标准化仍是一个挑战，大尺寸基板和异构集成成为未来目标，如12-450毫米晶圆。Samsung SEMCO等公司开发的面板级封装尺寸各异，技术转移需要材料、设备升级，如光刻工具和介质材料的选择。此外，自动化处理，如grinding、balling和singulation，需在性能、良率、成本和面板尺寸之间找到最佳平衡，见图36-39。
