從今年上半年開始,LED照明需求已較過(guò)去幾年同期間有更高的成長(zhǎng)力道,且市場(chǎng)更看好下半年需求仍會(huì)再放大,但即使需求量明顯增加,然隨著產(chǎn)品價(jià)格不斷下滑,各廠家近幾年來(lái)面臨產(chǎn)能供過(guò)于求窘?jīng)r,尤其中國(guó)芯片廠主力生產(chǎn)的中低功率芯片產(chǎn)品更是呈現(xiàn)價(jià)格紅海。而晶粒廠為突破市場(chǎng)困境,持續(xù)往高價(jià)值產(chǎn)品邁進(jìn),近期更積極拓展覆晶(flipchip)技術(shù),以期能導(dǎo)入量產(chǎn),目前PHILIPSLumileds、CREE都已經(jīng)推出運(yùn)用技術(shù)產(chǎn)品,而臺(tái)廠新世紀(jì)也于第2季開始小量出貨,臺(tái)積電轉(zhuǎn)投資的臺(tái)積固態(tài)照明也見到積極開發(fā)動(dòng)作。
發(fā)展歷史及其趨勢(shì)
盡管覆晶技術(shù)具備高達(dá)19%的年復(fù)合成長(zhǎng)率,但并非新技術(shù),早在三十年前就由IBM首次引進(jìn)市場(chǎng);也因?yàn)槿绱耍簿Х庋b很容易被視為是一種舊的、較不吸引人的成熟技術(shù)。但事實(shí)上,覆晶封裝不斷隨著時(shí)代演進(jìn),甚至發(fā)展出新型的微凸塊封裝方案,以支援3DIC及2.5D等最先進(jìn)IC制程技術(shù)。
事實(shí)上,無(wú)論使用哪種封裝技術(shù),最終都還是需要凸塊(bumping)這個(gè)制程階段。2012年,凸塊技術(shù)在中段制程領(lǐng)域占據(jù)81%的安裝產(chǎn)能,約當(dāng)1,400萬(wàn)片12寸晶圓;晶圓廠裝載率同樣為高水準(zhǔn),特別是銅柱凸塊平臺(tái)(Cupillarplatform,88%)。
在覆晶封裝市場(chǎng)規(guī)模方面,估計(jì)其2012年金額達(dá)200億美元(為中段制程領(lǐng)域的最大市場(chǎng)),YoleDeveloppement預(yù)期該市場(chǎng)將持續(xù)以每年9%速度成長(zhǎng),在2018年可達(dá)到350億美元規(guī)模。
而除了已經(jīng)使用覆晶封裝好一段時(shí)間的傳統(tǒng)應(yīng)用──筆電、桌上型電腦、CPU、繪圖處理器(GPU)、晶片組;雖然成長(zhǎng)速度趨緩但仍占據(jù)據(jù)覆晶封裝相當(dāng)大的產(chǎn)量。預(yù)期覆晶封裝技術(shù)也將在行動(dòng)與無(wú)線裝置(如智慧型手機(jī))、消費(fèi)性應(yīng)用(平板電腦、智慧型電視、機(jī)上盒)、電腦運(yùn)算,以及高效能/工業(yè)性應(yīng)用像是網(wǎng)路、伺服器、資料處理中心及HPC等方面產(chǎn)生大量需求。
新一代的覆晶封裝IC預(yù)期將徹底改變市場(chǎng)面貌,并驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)對(duì)晶圓凸塊技術(shù)的新需求;YoleDeveloppement先進(jìn)封裝技術(shù)分析師LionelCadix表示:「在3D整合及超越摩爾定律的途徑方面,覆晶封裝是關(guān)鍵技術(shù)之一,并將讓晶圓整合實(shí)現(xiàn)前所未見的精密系統(tǒng)!苟簿Х庋b正隨著產(chǎn)業(yè)對(duì)新式銅柱凸塊及微凸塊技術(shù)的需求而重新塑形,正逐漸成為晶片互連的新主流凸塊冶金技術(shù)。
除了主流的凸塊技術(shù)外,YoleDeveloppement的新報(bào)告也聚焦了逐漸于各種應(yīng)用領(lǐng)域受到歡迎的銅柱凸塊技術(shù)。銅柱凸塊獲得大量采用的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自數(shù)個(gè)方面,包括超細(xì)間距(veryfinepitch)、無(wú)凸塊下金屬層(UBM),以及highZstandoff制程等。
以晶圓片數(shù)量計(jì)算,銅柱凸塊覆晶封裝產(chǎn)能預(yù)期將在2010到2018之間達(dá)到35%的年復(fù)合成長(zhǎng)率(CAGR);銅柱凸塊產(chǎn)能已經(jīng)在第一大覆晶封裝制造商英特爾(Intel)的產(chǎn)能占據(jù)很高比例,預(yù)期到2014年,有超過(guò)50%的凸塊晶圓是采用銅柱。
至于運(yùn)用于2.5DIC與3DIC制成的微凸塊技術(shù),可望在2013年隨著APE、DDR記憶體等新型態(tài)應(yīng)用,拉高市場(chǎng)對(duì)覆晶封裝的需求,并帶來(lái)新的挑戰(zhàn)與新技術(shù)發(fā)展。如今的覆晶封裝技術(shù)已可支援各種制程技術(shù)節(jié)點(diǎn),以因應(yīng)各種應(yīng)用的特定需求。
而最終凸塊技術(shù)將演進(jìn)至直接將IC與銅墊片接合;這種以無(wú)凸塊銅對(duì)銅接合的3DIC整合方案,預(yù)期將可提供高于4x105cm2的IC對(duì)IC連結(jié)密度,使其成為更適合未來(lái)推進(jìn)摩爾定律極限的晶圓級(jí)3DIC整合方案。
臺(tái)灣是全球覆晶封裝凸塊制程產(chǎn)能第一大
全球各大半導(dǎo)體封測(cè)業(yè)者正準(zhǔn)備生產(chǎn)以覆晶球柵陣列(fcBGA)為基礎(chǔ)形式的銅柱凸塊制程,也不會(huì)限制銅柱凸塊在晶片尺寸覆晶封裝(fcCSP)上的運(yùn)用,這讓各種元件如CPU、GPU、晶片組、APE、BB、ASIC、FPGA及記憶體等供應(yīng)商,都有機(jī)會(huì)采用銅柱凸塊覆晶封裝技術(shù)。估計(jì)銅柱凸塊產(chǎn)能將在2010到2014期間快速成長(zhǎng)(年復(fù)合成長(zhǎng)率31%),規(guī)模在2014年達(dá)到900萬(wàn)片晶圓,并支援微凸塊技術(shù)及先進(jìn)CMOSIC凸塊技術(shù)的成長(zhǎng)需求。
在正值轉(zhuǎn)變期的中段制程領(lǐng)域,各家CMOS晶圓廠正在大力推廣晶圓凸塊技術(shù)服務(wù)──包括臺(tái)積電(TSMC)、GLOBALFOUNDRIES等晶圓代工大廠;而凸塊技術(shù)供應(yīng)商(FCI、Nepes等)以及半導(dǎo)體封測(cè)業(yè)者,則是專注于投資先進(jìn)凸塊技術(shù)。在2012年,半導(dǎo)體封測(cè)業(yè)者貢獻(xiàn)31%的ECD焊錫凸塊(solderbump)技術(shù)安裝產(chǎn)能,及22%的銅柱凸塊技術(shù)安裝產(chǎn)能。
以區(qū)域來(lái)看,臺(tái)灣擁有全球最大的是整體凸塊產(chǎn)能(不分冶金技術(shù)),主要來(lái)自晶圓代工廠與半導(dǎo)體封測(cè)業(yè)者;而臺(tái)灣目前是焊錫與銅覆晶封裝凸塊外包市場(chǎng)的龍頭。受惠于半導(dǎo)體中段制程聚合趨勢(shì),覆晶封裝市場(chǎng)正在成長(zhǎng),且可能對(duì)傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈生態(tài)帶來(lái)前所未有的挑戰(zhàn)。
臺(tái)廠著手覆晶技術(shù)突破市場(chǎng)困境
覆晶是將傳統(tǒng)式LED倒置后,LED芯片上的電極將直接與基板上直接接觸,因發(fā)光面積大,而有更好的光效,另外還有散熱佳、免打線等優(yōu)點(diǎn),但因機(jī)臺(tái)產(chǎn)線必須要重新購(gòu)入及架設(shè),開發(fā)成本極高,使得多數(shù)芯片廠卻步。
目前國(guó)際大廠導(dǎo)入覆晶技術(shù)來(lái)量產(chǎn)產(chǎn)品的業(yè)者有PHILIPSLumileds、CREE等,其中,PHILIPSLumileds還于今年2月發(fā)表LUXEON LED倒裝芯片,鎖定客群為燈具制造廠。PHILIPSLumileds表示,相較于傳統(tǒng)的打線構(gòu)造使封裝和LED功率遭受遇局限,LUXEON LED倒裝芯片可被封裝得更緊密,且能在高電流下驅(qū)動(dòng),因此