集成電路封裝行業在2019年的增長將放緩，但先進封裝仍然是一個亮點。我們必須為這個放緩和不確定性做好準備。

　　總體而言，2018年上半年IC封裝公司的需求強勁，但下半年由于存儲器市場的衰退，封裝市場整體降溫。展望未來，盡管業務可能在下半年有所回升，但集成電路封裝市場的緩慢行情預計將延伸至2019年上半年。當然，這取決于代工生產商OEM的需求、芯片產業的增長和地緣政治等因素。

　　美國和中國之間的“貿易戰”已經導致一些封裝公司放緩在中國的投資。但貿易戰帶來的問題是不確定的，目前的中美貿易戰引起的提升關稅對半導體行業的影響還不是十分明確。

　　除了貿易戰以外并不都是悲觀失望的氛圍。在封裝領域值得關注的是先進封裝繼續加速增長，特別是2.5D、3D、扇出和系統封裝（SIP）等方法。此外，伴隨著先進封裝出現的其他封裝技術，如小芯片（chiplets）和面板級扇出（panel-level fan-out）正在行業引起越來越多的重視。

　　先進封裝技術今天正在半導體市場上發揮著越來越大的作用。由于先進節點帶來的IC設計成本猛增，越來越少的芯片制造商能夠負擔得起擴展和遷移到10nm/7nm等先進節點的費用，而先進封裝“適時而生”成為他們一個新的選擇。除了先進封裝，還有另一種提升芯片性能的方法是“異構集成”，這種方法是將多個芯片集成在一個封裝中。

　　總的來說，封裝行業高級封裝的增長速度比整個封裝市場的增長速度快，但先進封裝的增長并不能抵消預期的封裝業務的放緩。Yole Développement的首席分析師Santosh Kumar表示，在整個集成電路封裝市場，“我們預計2019年將會放緩。”

　　封裝行業展望

　　通常，芯片封裝行業存在有三類不同的實體：IDM、代工廠和OSAT（外包的半導體封裝和測試供應商）。

　　有許多IDM也為自己的IC產品研發封裝，例如英特爾、三星等。一些代工廠，如臺積電，在代工制造芯片的同時也為客戶提供芯片封裝服務。然而，大多數代工廠并不開發集成電路封裝，大部分的情況下，他們把封裝要求交給了外包的第三方封測代工廠OSAT。

　　OSAT是獨立的封測代工廠商。據統計，全球市場上共有100多家OSAT。這其中只有少數OSAT是大型的封測廠商，但大多數是中小型封測廠商。

　　經過許多年的整合并購，現在OSAT行業已經趨于穩定。上一次大的OSAT并購整合發生在2018年，當時世界最大的OSAT廠商先進半導體工程公司（ASE）收購了第四大OSAT廠商——硅制品精密工業公司（SPIL）。

　　然而，封裝行業面臨的一項艱巨挑戰是不斷降低成本?？蛻粝Ｍ鸒SAT廠商每年將封裝價格降低2%到5%。為了做到這一點，OSAT廠商必須維持其研發和資本支出預算，以保持自己的技術領先于半導體技術發展曲線。

　　封裝業面臨的另一項挑戰是必須與混亂無序的商業周期競爭。典型的封裝市場增長率也反映了半導體市場的狀況。

　　據世界半導體貿易統計（WSTS）的數據，在存儲器市場增長放緩的情況下，半導體市場預計在2019年將達到4900億美元，比2018年增長2.6%。據《華爾街日報》報道，相比之下，2018年半導體市場的增長率為15.9%。

　　根據預測，處于技術前沿的代工業務有望在2019年實現增長，但存儲器市場前景喜憂參半。Veeco高級光刻應用副總裁DougAnberg說：“盡管與去年同期相比存儲器芯片價格有所下降，但仍有增長?！彼赋?，“盡管全球三大存儲器芯片的IDM供應商進行了一些資本支出的調整，但它們將會繼續推出新技術和新產品，但增長速度比最初計劃的要慢。”

　　▲  按平臺劃分的高級封裝收入預測（來源：YOLE）

　　同時，封裝市場也在慢慢發生變化。多年來，智能手機一直是封裝行業的關鍵驅動力?，F在則是有許多其他市場將推動封裝行業的增長。

　　“人工智能將繼續是主要的封裝產能驅動力。預計大量人工智能投資將會繼續增長，”Anberg說。“在服務器/云行業，隨著封裝行業逐步走向5G平臺，將大大驅動硅中介層和基板扇出解決方案，因為大數據處理將需要更多的處理能力和更高的帶寬內存?！?/p>

　　還有其他一些市場驅動因素?！拔覀冾A計封裝市場將繼續專注于移動市場以外的各種領域，包括汽車電子、5G、人工智能和機器學習，”Kla Tencor的Vandewalle說?！皩τ谄囆袠I，封裝質量的要求繼續提高；因此，我們預計對汽車電子的投資將進一步升級汽車電子封裝線。”

　　我們看還可以陸續看到許多的新技術仍在不斷涌現?！叭斯ぶ悄苁亲畲蟮尿寗恿χ?。物聯網是另一個驅動應用。這些都將推動封裝業務和商業機會以相當快的速度向前發展。” Brewer Science公司總裁兼首席執行官Terry Brewer表示，“我們將擁有自動駕駛和自動校正的汽車。但是他們已經來了，我們還沒到?！?/p>

　　另外還有一些市場，它曾經是封裝行業的主要驅動力，現在正在走下坡路，這就是加密貨幣比特幣市場。

　　與此同時，中美之間的貿易戰對市場的影響仍有待觀察?！八坪趺總€人都在想的一個話題是中美關稅的影響以及中美之間的貿易戰，”Semico Research公司的制造總經理Joanne Itow表示，“合作伙伴關系、采購和庫存水平都受到貿易戰不確定性增加的影響，我們已經看到不少公司已經制定了應急計劃方案?！?/p>

　　引線鍵合、倒裝芯片市場

　　同時，近年來封裝行業開發了大量的封裝類型。區分封裝市場的一種方法是根據互連方式，互連包括以下幾種技術：引線鍵合、倒裝芯片、晶片級封裝和硅通孔（TSV）。

　　根據TechSearch的數據，至今大約75%到80%的集成電路封裝采用的是一種舊的互連方案，即引線鍵合（wire bonding）的方式。然而，根據Prismark的數據，從晶圓生產的角度來看，從2016年到2021年，引線鍵合封裝的增長率僅為2.7%。

　　研制于20世紀50年代的引線鍵合機類似于一種高科技縫紉機，它用細線將一塊芯片縫合到另一塊芯片或基板上。引線鍵合用于低成本的傳統封裝、中檔封裝和內存芯片堆疊。

　　到2017年底，封裝廠的引線鍵合利用率達到了最大產能。相比之下，由于集成電路整個市場的放緩，從2018年第四季度開始引線鍵合產能利用率降至70%至80%或更低。

　　這種不景氣的業務環境預計將延續到2019年初。但到2019年中或更早的時候，業務可能會恢復。

　　“我們認為中美貿易緊張局勢不會惡化。因此我們預計2019年3月份當季會穩定下來，”Kulicke&Soffa總裁兼首席執行官Fusen Chen在最近的一次電話會議上說?！跋Ｍ舆t的投資會變成一個平緩的斜坡。在下半個財年，我們預計會出現增長。可能會在3月份之后開始?！?/p>

　　同時，在引線鍵合領域也發生了一些變化。在一些產品中，DRAM芯片被堆疊在一個封裝中，并使用引線鍵合技術進行連接?，F在，DRAM廠商正從引線鍵合向倒裝芯片封裝發展，目的是提高芯片的I/O密度。

　　反過來，這將進一步推動存儲芯片先進封裝的發展?！案叨舜鎯鉀Q方案正在轉向高級封裝。堆疊式DRAM和硅通孔（TSV）的采用始于2015年，用于高帶寬存儲（HBM）和雙列直插式存儲模塊（DIMMs），”Veeco的Anberg說?！耙苿覦RAM正在轉換為倒裝芯片封裝。預計2022年用于存儲芯片封裝的倒裝芯片業務將占整個市場的13%，為銅柱、晶圓級封裝、TSV和扇出封裝創造了新的機會?！?/p>

　　扇出，2.5D和小晶片

　　與引線鍵合和倒裝芯片相比，扇出技術正以更快的速度增長。根據Prismark的數據，從2016年到2021年，以晶圓為依據，扇出封裝的市場預計將以24.6%的速度增長。

　　根據Yole的數據，從收入角度來看，2018年至2023年，扇出市場預計增長20%，到2023年達到23億美元。“扇出封裝仍然是一個正在健康增長的市場，從收入來看，從2018年到2019年，年增長率為19%，”Yole的分析師Favier Shoo說。

　　和扇出相關的另一個技術是扇入（fan-in），扇入也被看作屬于晶圓級封裝（WLP）的類別。在WLP中，芯片是在晶圓上進行封裝的。

　　扇入或扇出都不需要像2.5D/3D這樣的中介層，但兩種WLP類型是不同的。一個區別是兩種封裝類型如何合并再布線層（RDLs）。RDL是銅金屬連接線或用于將封裝的一部分與另一部分進行電氣連接。RDL是通過線和線間距來測量的，線和線間距指的是金屬線的寬度和間距。

　　在扇入技術中，RDL是向內布線的。在扇出技術中，RDL是即向內也向外布線的，從而可以使有更多I/O通道的封裝體變得更薄。

　　扇出技術是由智能手機和其他產品驅動的。臺積電的InFO技術，是最著名的扇出技術的例子，它起始于在蘋果的iPhone中使用，現在仍在最新的iPhone手機中使用。從iPhone7開始使用的這個全新封裝技術InFO，可以讓芯片與芯片之間直接鏈接，從而減少厚度。這對手機相對格外重要，因為可以做得更薄。手機處理器封裝的厚度過去可達1.3～1.4厘米，臺積電的第一代InFO就達到了小于1厘米，減少了30%的厚度。這個技術讓臺積電連續拿到了三代蘋果手機的訂單。

　　臺積電2011年Q3開始進軍先進封裝領域。臺積電開發所謂的“先進封裝技術”的理由是，“摩爾定律已經放緩，但從整個電子系統層面上來看，在電路板和封裝上還有很大的改進空間，”（張忠謀語）

　　Veeco’s的Anberg說：“盡管許多分析師預測，移動設備的增長在2019年將持平，但由于處理能力需求的增加以及不斷增長的存儲容量需求，晶圓級封裝（WLP）的內容將繼續增長?！?/p>

　　其他人也同意這個觀點?！耙苿尤匀皇堑兔芏群透呙芏壬瘸龅囊粋€主要增長驅動因素，”ASE工程高級總監John Hunt說。“汽車行業將加速扇出技術的發展，因為我們的扇出技術已經達到了1級和2級的要求。而且在高端服務器應用市場上也在增長?！?/p>

　　通常的扇出分為兩大類：標準密度和高密度。高密度扇出超過500個I/O通道，線寬/間距小于8微米。安靠（AMKOR）、ASE和臺積電銷售的高密度扇出技術，專門針對智能手機和服務器。

　　標準密度扇出定義為小于500 I/O通道，且大于8微米線寬/間距的封裝。

　　▲  M系列與eWLB（來源：ASE）

　　競爭正在這里開始升溫。ASE和Deca正在升級的M系列，是一個與eWLB競爭的標準密度扇出領域?！癕系列的可靠性比eWLB和晶片級芯片級封裝要好得多，”ASE的Hunt說。“我們的M系列產品即有扇出，也有一部分是扇入。它是晶圓級CSP的替代品，因為它有六面保護。因此，它的性能顯著提高?！?/p>

　　傳統上的標準密度扇出已廣泛用于移動和消費應用?，F在扇出開始轉向汽車領域，過去汽車一直是由傳統封裝主導。

　　扇出正在進入某些（但不是全部）領域?！霸诩す饫走_上沒看到，但在雷達上看到了。對于汽車，主要是信息娛樂，我看到正向0級邁進。要進入到引擎蓋下面，還需要花些時間。但對于eWLB一級來講它雖然合格，但已不適用了。它不再是一個芯片，而可能是兩個芯片了，”JCET/STATS ChipPAC的副主任Jacinta Aman Lim說。

　　其他類型的扇出技術正在出現。經過多年的研發，面板級扇出封裝開始在市場上迅速增長?！叭且呀泦恿薍VM面板扇出。PTI和Nepes目前處于小批量生產階段，明年將推出各種產品的HVM。到2019年底，ASE/Deca可能會啟動面板FO的HVM?？傮w而言，與2018年相比，2019年我們看到了更高的扇出采用率和更多業務的面板FO，”Yole的Kumar說。

　　今天的扇出技術包括在一個200毫米或300毫米的晶圓尺寸上封裝一個芯片。在面板級扇出中，封裝是在在一個大的方形面板上進行處理。這增加了每個基板的芯片數量，從而降低了制造成本。

　　▲ 300毫米晶圓和面板上的芯片數量比較

　　（來源：Stats Chippac，Rudolph）

　　對面板級封裝來說有一些挑戰?！拔覀兿嘈牛▊鹘y的）扇出將被更廣泛地采用，特別是對于像移動這樣的應用，在那里形狀因素是至關重要的，”KlaTencor的Vandewalle說。“面板扇出封裝技術將被進一步采用，雖然不是在一夜之間。但為了實現高產，還需要大量的工程工作，另外還要求面板尺寸和操作方面的標準化?！?/p>

　　在推廣扇出技術的同時，多年來封裝行業一直在推行2.5D技術。在2.5D中，芯片堆疊在中介層上部，中介層通過硅通孔（TSV）集成。中介層的角色是芯片和電路板之間的橋梁。

　　“2.5D使互連密度增加了一個數量級，需要處理的是存儲帶寬和延遲。這就是加入中介層的目的，它具有非常精細的線寬和間距，”GlobalFoundries封裝研發和運營副總裁David McCann說。

　　然而，2.5D/3D技術相對昂貴的成本，限制了市場對網絡和服務器等高端應用的需求。

　　與此同時，一種叫做小晶片（chiplets）的技術也在出現。有了小晶片，你就可以像搭建樂高積木那樣去搭建一個系統。其基本想法是在一個晶片庫中有一個模塊化的芯片菜單，然后你可以將不同芯片集成到一個封裝中，并使用“die-to-die”互連方案將它們連接起來。

　　政府機構、行業團體和不少公司已經開始就各類小晶片模型達成合作。

　　小晶片的發展勢頭正在增強。“這將加速創新，因為您只設計了一個部件，其他是從庫里捻手而來。這一直是知識產權機構和IP業務的驅動力，但遇到的阻力是如何把這些IP集成到一起，這一部分有難度，”Kandou巴士的首席執行官Amin Shokrollahi說。

　　小晶片需要一段時間才能成為主流?！坝袔讉€問題需要克服，例如標準、成本、測試和供應鏈，”Yole的Kumar說。

　　小晶片、2.5D、扇出等技術是將多個芯片集成在一個封裝中的方法之一。與初衷一樣，業界希望使用這些技術方案來替代傳統的芯片微縮。

　　因為在封裝工藝中，其特性尺寸相對芯片微縮的尺寸要大很多，但是可以通過減少封裝的凸點間距和再布線層（RDL）來微縮器件尺寸。

　　對于這類和其他的應用，類似多芯片封裝或異構集成正在逐漸成為主流?！拔覀兿Ｍ谶壿嫼痛鎯ζ骷侠^續采用先進封裝解決方案，”LamResearch董事總經理ManishRanjan說?！半S著各公司采用先進封裝解決方案來滿足其未來的產品需求，異構集成作為一個關鍵的推動者也應該加快?！?/p>

　　不管最終結果如何，可以肯定的是，先進封裝正朝著若干個方向發展，它為客戶提供了新的選擇，也許有太多的選擇。重要的是，哪種封裝類型會產生效益，哪種只會成為一部分利基市場？可以肯定的是隨著時間的推移，有些技術會被淘汰。