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發(fā)布時間:2022-03-17作者來源:薩科微瀏覽:1922
1958年,在德州儀器(Texas Instruments,TI)就職的杰克·基爾比(Jack S. Kilby)以鍺(Ge)襯底,將幾個晶體管、電阻、電容連接在一起,成功研制出世界上[敏感詞]塊集成電路。隨后,羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce)發(fā)明了基于硅(Si)的集成電路,當(dāng)今半導(dǎo)體大多數(shù)應(yīng)用的就是基于硅的集成電路(所謂[敏感詞]代半導(dǎo)體)。芯片成為了現(xiàn)代工業(yè)“石油”。
芯片產(chǎn)業(yè)剛起步時,都是IDM模式(Integrated Device Manufacturing,整合設(shè)備生產(chǎn)模式),INTEL和TI都是既設(shè)計又制造芯片,小企業(yè)難以染指芯片行業(yè)。
出自TI的張忠謀于1987年創(chuàng)建了專業(yè)晶圓代工公司(Foundry)臺積電,“解耦合”開創(chuàng)了半導(dǎo)體代工時代。芯片分為設(shè)計、晶圓、封測三段,設(shè)計公司(Fabless Design,無工廠模式)可以將晶圓和封測外包出去,專注做好設(shè)計、銷售和服務(wù)。
科技老兵戴輝我一直想分享一件往事,今天終于逮到機(jī)會了。早在1993年,王祥富老師率領(lǐng)我班在無錫實(shí)習(xí),在流水線上手工焊電路板。每天早晚,都看到一個圍墻高高戒備森嚴(yán)的大院,[敏感詞]子上有兩個大字:華晶。當(dāng)時還納悶這是干啥的。此時,908工程的5英寸3um產(chǎn)線正在熱火朝天的建設(shè)中。
中國臺灣的芯片外包封裝測試產(chǎn)業(yè)(OSAT,Outsourced Semiconductor Assembly and Testing)就迅猛發(fā)展了起來,如日月光和矽品都成立于1984年。
無數(shù)輕資產(chǎn)的芯片設(shè)計企業(yè)成長起來,如鼎鼎大名的高通和英偉達(dá)等,大陸也大跨步進(jìn)入代芯片設(shè)計領(lǐng)域。1991年,聯(lián)想倪光南做出了芯片,華為徐文偉也做出了芯片(德州儀器TI代工)。國微于1993年成立,成為深圳芯片業(yè)的黃埔軍校。目前中國大陸有數(shù)千家芯片設(shè)計企業(yè)(一說上萬家)。
當(dāng)然,重資產(chǎn)的IDM模式也一直存在,兩種模式各有千秋。AMD是從IDM模式轉(zhuǎn)型為FABLESS的成功典范,INTEL則一直堅(jiān)持IDM,最近升級到IDM2.0模式,要大投先進(jìn)封裝,并重新進(jìn)入晶圓代工市場。
封測環(huán)節(jié)則“藏在深閨”,對大眾而言是陌生的。其實(shí)封裝和測試可以是獨(dú)立的,可在一個廠里做,也可分開在不同的廠里做。封測采用“來料加工”的商業(yè)模式,訂單來源于半導(dǎo)體設(shè)計廠商。
傳統(tǒng)的芯片級封裝是把晶圓切割后的裸片(Die)封入一個密閉空間(外殼)內(nèi),免受外部環(huán)境、雜質(zhì)和物理作用力的影響,同時引出相應(yīng)的引腳(或者接腳),最后作為一個基本的元器件使用。
晶圓級芯片封裝技術(shù)(Wafer Level Packaging)是對整片晶圓進(jìn)行封裝測試后再切割得到單個成品芯片的技術(shù),封裝后的芯片尺寸與裸片一致。
IC測試是運(yùn)用各種方法,檢測出不合格芯片樣品,主要分為兩個階段:一是進(jìn)入封裝之前的晶圓測試;二是封裝后的IC成品測試。目前在封裝階段也導(dǎo)入了視覺測試。
在SEMICON CHINA 2021(國際半導(dǎo)體展)中給我最直觀的感受是:封裝測試產(chǎn)業(yè)在大陸風(fēng)起云涌,帶動了設(shè)備與材料的群體崛起,很多門類的設(shè)備都有了國產(chǎn)型號,像是中科飛測、普萊信、鐳明激光、矽電、悅芯、加速、宏泰、宏邦、明銳理想等眾多公司的設(shè)備。目前國產(chǎn)設(shè)備的市場份額還很小,未來發(fā)展空間很大。
當(dāng)然,在泛芯片領(lǐng)域(阻容感等分立元器件、LED、顯示屏、太陽能多晶硅)中也采用封測技術(shù),在本文中就不展開論述了,芯碁微裝則主打在PCB和顯示(FPD)等領(lǐng)域。
一、大陸封測產(chǎn)業(yè):狂飆20年
目前全球前十大半導(dǎo)體封測廠商主要包括有中國臺灣日月光(不含矽品與環(huán)旭)、美國安靠、長電科技(大陸)、矽品(臺)、力成(臺)、通富微電(大陸)、華天科技(大陸)、新加坡聯(lián)合測試、京元電(臺)和欣邦科技(臺)。大陸“三劍客”長電科技、通富微電以及華天科技名列前十。
最近兩三年的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)建設(shè)熱潮中,大陸有數(shù)百家企業(yè)進(jìn)入封裝測試領(lǐng)域,中國大陸在全球封測產(chǎn)業(yè)上的整體份額越來越高了,將會超過50%,連富士康都進(jìn)入了封裝領(lǐng)域。這個數(shù)字和PCB(印刷電路板)裸板與SMT(表面貼裝)的中國產(chǎn)能占全球份額差不多。中國大陸的SMT產(chǎn)線多于3萬條,占全球的一半以上。曾有過一個段子:東莞一堵車,全球電子產(chǎn)品價格就波動。
目前普遍認(rèn)為,大陸封測公司的水平已經(jīng)與國際先進(jìn)水平基本同步。大陸半導(dǎo)體[敏感詞]個全面領(lǐng)先全球的行業(yè),最有可能是封測業(yè)。
整機(jī)制造業(yè)所使用的芯片,有望基本都在大陸封裝;在中國大陸封裝的芯片,也正在大規(guī)模出口到越南/印度等新興的整機(jī)制造(SMT為主)的市場。
換言之,如果中國大陸不發(fā)展封裝產(chǎn)業(yè),未來SMT產(chǎn)能部分遷移之后,大陸在電子供應(yīng)鏈的核心地位會被削弱。
值得指出的是,封裝設(shè)備和材料的供應(yīng)鏈在國際上是多元化的,歐洲、美國、日本、中國臺灣都積累很深。
一直以來,大陸大力發(fā)展封測產(chǎn)業(yè),不僅提高了全球產(chǎn)能,更降低了電子產(chǎn)品成本,為全球老百姓謀得了福利。
中國大陸封裝業(yè)的發(fā)展有如下幾個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
1、2000年前后大規(guī)模進(jìn)入現(xiàn)代封裝業(yè)的,以蘇南作為中心
2000年之前主要是傳統(tǒng)封裝階段,之后先進(jìn)封裝迅速發(fā)展,大陸有了追趕并超越的機(jī)會。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大邏輯是:巨大的中國電子消費(fèi)市場和豐富的勞動力帶動了電子整機(jī)產(chǎn)業(yè)。外資的芯片公司索性將芯片封測放到大陸來做,做好之后直接送到整機(jī)廠。舉個例子,AMD在蘇州的封裝廠就與蘇州工業(yè)園區(qū)的PC主板制造業(yè)密切相關(guān)。
沒有整機(jī)產(chǎn)業(yè)的帶動,芯片是做不起來的。這點(diǎn)對于我很重要,因?yàn)槲沂歉阏麢C(jī)出身的。
大陸的先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)以蘇南為核心地域,天時地利人和。靠近蘇州工業(yè)園區(qū),靠近上海的ODM/IDH公司(如華勤/聞泰/龍旗等)及張江大量的芯片設(shè)計公司等。
封測三大家的通富微(1997年合資)、長電(2000年改制)、甘肅華天(2003年成立)都是基于早年的電子分立元器件廠發(fā)展起來的。
矽品于2002年底在蘇州工業(yè)園區(qū)成立矽品科技(蘇州)。日月光自2002年起在上海張江高科技園區(qū)投資設(shè)廠。2005年6月晶方科技在蘇州成立,技術(shù)源自以色列。
2、自主設(shè)計的山寨GSM手機(jī)帶來大陸芯片設(shè)計業(yè)大發(fā)展,也帶動了封裝產(chǎn)業(yè)
2000年,中國的GSM移動用戶數(shù)目翻了一倍,超過了一個億,成為全球[敏感詞]的手機(jī)市場,諾基亞東莞和三星惠州的手機(jī)廠規(guī)模都很大,本土手機(jī)品牌也在起步。
2006年開始,隨著全球GSM覆蓋的增強(qiáng)(改變了3G要替代GSM的誤區(qū)),自主設(shè)計的白牌GSM手機(jī)浪潮爆發(fā)。
大陸本土芯片設(shè)計產(chǎn)業(yè)也迎來[敏感詞]次大爆發(fā),對先進(jìn)封裝也有了很大的拉動。
曾在豪威工作的芯視達(dá)CEO杜崢介紹,CIS(CMOS圖像傳感器)對晶圓、封裝、測試都有要求,需要全流程拉通來實(shí)現(xiàn)良好的品質(zhì)。
晶方從以色列引入了封裝技術(shù),豪威還參與了投資。晶方和華天昆山廠的70%封裝產(chǎn)能一度只為格科微的CIS一家服務(wù)。
至于測試,CIS產(chǎn)品也經(jīng)歷了一個變革。
格科微早期圖像傳感器的圖像質(zhì)量檢測,要用人眼判斷。隨著白牌GSM手機(jī)市場的急劇放大,起家于[敏感詞]性價比CIS(低至10萬像素)的格科微不斷擴(kuò)容,在張江的場地一搬再搬,主要都是測試,坐滿了青春年少的小姑娘。
圖注:iPhone早期通過人工檢驗(yàn)照相功能,圖為08年的“iPhone Girl”
隨著自動化和人工智能的發(fā)展,杜崢介紹,現(xiàn)在已經(jīng)有強(qiáng)大的自動化設(shè)備(handler)和AI檢測手段。封裝企業(yè)通富微繆小勇先生介紹,與芯視達(dá)合作WLCSP工藝(晶圓級芯片尺寸封裝)。將芯片尺寸封裝(CSP)和晶圓級封裝(WLP)融合為一體,芯片具有“短小輕薄”的特點(diǎn),符合消費(fèi)類電子向智能化和小型化發(fā)展的趨勢。
集微網(wǎng)創(chuàng)始人老杳(王艷輝)在2007年也做過測試的小型裝備,不過后來發(fā)現(xiàn)在媒體上更有所長,但他也一直對這個行業(yè)很關(guān)注。他說:不少芯片設(shè)計公司會自己購買/選型測試設(shè)備,放到測試產(chǎn)線上。
無獨(dú)有偶,蘋果公司在產(chǎn)線上也這么干。
3、2014年后,全球封裝企業(yè)大整合,陸企借并購進(jìn)入先進(jìn)封裝和獲得大客戶
長電收購新加坡星科金朋,通富微電收購AMD蘇州和檳州封測廠,華天科技收購美國FCI、Unisem 公司,晶方科技并購智瑞達(dá)、Anteryon公司等。
人工智能大發(fā)展,AMD利潤暴漲,蘇媽(蘇姿豐)笑得合不攏嘴,通富也跟著水漲船高。
4、深圳存儲器帶動存儲封裝快速發(fā)展
華強(qiáng)北是中國最早的專業(yè)電子市場,PC的內(nèi)存條也是攢機(jī)市場上最火的產(chǎn)品之一,這也是深圳存儲器起家的地方。
2014年,隨著智能手機(jī)和移動互聯(lián)網(wǎng)(微信為代表)的發(fā)展,存儲的需求也大了很多,尤其是照片,我的手機(jī)128 G也不夠用。2018年,全球半導(dǎo)體行業(yè)規(guī)模達(dá)到4767億美元。其中,存儲器作為[敏感詞]半導(dǎo)體類別,占據(jù)了半導(dǎo)體市場近35%的份額。當(dāng)年,大陸進(jìn)口集成電路約3100億美元,其中存儲約1000億美元。長江存儲和合肥長鑫有了大陸自己的晶圓廠。
大陸品牌存儲器的成長性很好。深圳一個區(qū)域內(nèi)聚集了金泰克、時創(chuàng)意、宏芯宇、江波龍、記憶、佰維、嘉合勁威(排名不分先后)等眾多優(yōu)秀的存儲器品牌企業(yè),深科技(收購金士頓旗下沛頓)和康佳進(jìn)入市場。這些企業(yè)紛紛進(jìn)入了芯片封裝和模組封裝領(lǐng)域。
在深圳存儲器需求帶動下,太極半導(dǎo)體、長電科技、通富微電等企業(yè)也在存儲封測上努力發(fā)展。
這里還有一個帶動國內(nèi)裝備的故事。2013年,為電子制造業(yè)提供制造技術(shù)解決方案的深圳凱意科技的存儲客戶提出了邦定自動化檢查的需求,凱意找過韓國以及日本的供應(yīng)商開發(fā)相關(guān)的產(chǎn)品,由于量測的精度要求和軟件算法難度過高,都被對方拒絕了,最后與本地的制造商深圳明銳理想合作,明銳將SMT成熟經(jīng)驗(yàn)移植到封裝環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)了在線連續(xù)視覺檢測,2015年開始上線,在存儲、傳感器封裝等產(chǎn)品上應(yīng)用。
5、AIoT和電動汽車推動先進(jìn)封裝新[敏感詞]
SEMICON CHINA 2021展覽上,可以看到,先進(jìn)封裝和高密度封裝發(fā)展很快。
隨著AIoT時代的發(fā)展,喝茶(自動加水燒水)、抽煙(電子煙)、開門(智能鎖)、掃地(機(jī)器人)、居家上課(筆記本)都搭載了大量芯片。
特斯拉在臨港建廠。中國啟動新基建大建充電樁,電動汽車和兩輪電動車產(chǎn)業(yè)大發(fā)展,帶來了巨大的芯片需求。車規(guī)級芯片對可靠性要求很高,封裝有特殊要求。
封裝產(chǎn)業(yè)在中國迎來爆炸式上升,好多企業(yè)涌入。寧波發(fā)了把狠,新成立的甬矽電子直接定位先進(jìn)封裝,以狂飆猛進(jìn)之勢頭擠入巨頭之列,據(jù)說在國內(nèi)的排名已經(jīng)很靠前了。
二、大陸發(fā)展封測:電子業(yè)繞不開中國
以手機(jī)為核心的電子產(chǎn)品是中國[敏感詞]大出口產(chǎn)品,第二大是紡織品。還記得改革開放初期,一億條褲子換一架飛機(jī)的段子嗎?
從大處上看,全球抗疫離不開電子產(chǎn)品;從小處看,沖涼時都拿著手機(jī)的也大有人在!
電子信息科技產(chǎn)品的供應(yīng)鏈非常復(fù)雜。眾多的零部件、復(fù)雜的軟硬件設(shè)計和工藝需求,中國的工程師紅利、制造紅利體現(xiàn)得淋漓盡致。因此,這是和中國最難脫鉤的行業(yè),即使“去全球化”,也不能“去中國化”。
電子產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)大致分為三塊:晶圓、封裝、整機(jī)制造(SMT表面貼裝為核心)。封測上接晶圓,下接整機(jī)。
雖然在晶圓產(chǎn)業(yè)方面就業(yè)人數(shù)并不多,但技術(shù)要素卻被西方牢牢掌握著,差距顯而易見。要想徹底解決“卡脖子”,還有艱難的路程要走。值得關(guān)注的是,美國在強(qiáng)化晶圓制造領(lǐng)域,臺積電/三星/INTEL/格羅方德都將在美國本土大力發(fā)展[敏感詞]制程的晶圓制造。
印度每年賣一兩億部手機(jī),當(dāng)然也要發(fā)展制造業(yè)。大陸的整機(jī)制造不可避免地會轉(zhuǎn)移部分到海外(如蘋果、米OV等已在印度有產(chǎn)能)。
因此,從戰(zhàn)略上來看,要從上游的芯片封測領(lǐng)域進(jìn)行加強(qiáng),只有這樣,中國才依然能在供應(yīng)鏈上占據(jù)重要環(huán)節(jié),保證整體上的“中國制造”核心地位不改變。
南京郵電大學(xué)南通封裝研究院蔡志匡教授感慨道,關(guān)于封裝,最近[敏感詞]的感觸就是“聞基色變”。如做BGA封裝的產(chǎn)線,如果得不到足夠的BGA基板產(chǎn)能,就不敢貿(mào)然接單。國內(nèi)應(yīng)該加大投入,盡快從“聞基色變”到“聞基起舞”階段,人人有基板,戶戶有產(chǎn)能。
這次,我一進(jìn)SEMICON展館,就撞進(jìn)了深南電路和天芯互聯(lián)的展臺,一手做封裝基板,一手做先進(jìn)封裝。
集微網(wǎng)文章講述了背后的原因:封裝基板嚴(yán)重缺貨的背后:上游材料和設(shè)備成擴(kuò)產(chǎn)瓶頸
引線框架(Lead frame) 也是重要的封裝材料,產(chǎn)能也缺。
網(wǎng)傳設(shè)計公司“跪求產(chǎn)能”一事,并非空穴來風(fēng)。
三、先進(jìn)封裝:與晶圓和SMT相結(jié)合
1、先進(jìn)封裝也是高科技
在半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展前期階段,半導(dǎo)體封裝一直被視為是技術(shù)壁壘相對較低,人力成本較為密集的產(chǎn)業(yè)。封裝是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中賺錢最難的行業(yè),需要通過不斷加大投資來賺取每一塊錢上的邊際增量。
隨著芯片的集成度提升,對半導(dǎo)體封裝的技術(shù)要求越來越高,這也使得半導(dǎo)體封裝不再是一項(xiàng)簡單的技術(shù)。各種先進(jìn)封裝新工藝粉墨登場,讓我眼花繚亂目不暇給。
隨著封裝復(fù)雜度不斷提升,先進(jìn)封裝一躍成為了生產(chǎn)增量的重要來源。未來芯片三段的比例可望為:3(設(shè)計):4(晶圓):3(封裝)。
傳統(tǒng)的封裝是被動接受芯片設(shè)計企業(yè)的安排,目前的趨勢是芯片設(shè)計廠商越來越要與封裝廠商進(jìn)行協(xié)同設(shè)計。在后摩爾時代,芯片后道成品制造技術(shù)將驅(qū)動芯片向高性能、高密度方向發(fā)展。
在2019集微半導(dǎo)體峰會上,蔣爸(蔣尚義)認(rèn)為:半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)環(huán)境產(chǎn)生了巨大的變化。這主要體現(xiàn)在以下幾個方面:一是摩爾定律的進(jìn)展已接近物理極限,[敏感詞]的硅工藝(如7nm、5nm),只有極少數(shù)極大需求量產(chǎn)品才能用(如手機(jī)主芯片);二是封裝和電路板技術(shù)進(jìn)展相對落后,漸成系統(tǒng)性能的瓶頸;三是芯片(設(shè)計企業(yè))多元化時代來臨,市場將不再掌握在少數(shù)廠商手里。依據(jù)不同系統(tǒng),針對各單元的特殊需求,選擇合適的單元經(jīng)由先進(jìn)封裝和電路板技術(shù)重新整合,將是后摩爾時代的發(fā)展趨勢之一。
長電科技CEO鄭力則表示:“當(dāng)今時代的半導(dǎo)體封裝不僅是把芯片封到殼里的過程,而是需要為里面的芯片做好幾十個工藝,將芯片連線、互聯(lián)接口做好,甚至需要對晶圓進(jìn)行重組。之后,有些芯片還要與其它芯片在同一個封裝體里進(jìn)行布局和互聯(lián),有時還需要疊加起來,不僅如此,這些芯片還需要高密度聯(lián)結(jié)在一起,讓它的各個功能模塊能夠有機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來。所以,在后摩爾定律時代,封裝已經(jīng)不再單純地只以線寬線距和集成度的尺寸論英雄,而是更多地考慮如何提升系統(tǒng)的性能以及如何在整個微系統(tǒng)上提升集成度?!?/span>
2、封裝與前端的晶圓制造結(jié)合
有一個震驚的消息是:晶圓廠如臺積電和中芯國際也進(jìn)入了晶圓級封裝行業(yè)。本來我以為這對封裝產(chǎn)業(yè)是個威脅,但長電CEO鄭力認(rèn)為這其實(shí)是好事。先進(jìn)封裝的一個發(fā)展路徑是晶圓級封裝(WLP),晶圓級封裝若要繼續(xù)向多維方向發(fā)展,比如2D、2.5D、3D方向,就必然會與晶圓廠進(jìn)行合作。這是因?yàn)榫A廠具備在晶圓上進(jìn)行TSV(硅通孔)工藝制造的能力。在硅轉(zhuǎn)接板時,晶圓廠也能做Silicon Interposer(硅中介層),即高密度布線的晶圓。而封測廠則要進(jìn)行RDL(晶圓重布)的過程,之后再把布線在封測的層次上進(jìn)行高密度重新整合。
業(yè)界專家評價道,高階封測的良率比,長電與日月光有約10%的差距,這需要時間提升。但可以想見的是,大陸封測的起飛速度比前段的晶圓制造要走得快。把封測視為后段已是過去式,現(xiàn)在封測與前段的交集已經(jīng)很多了。挑戰(zhàn)處處有,需要堅(jiān)持與耐心!
3、先進(jìn)封裝和SMT表面貼裝結(jié)合
封測除了上面講述的與晶圓制造結(jié)合之外,也與整機(jī)制造(SMT為核心)有了緊密的結(jié)合。
大概在2015年,我[敏感詞]次看到多芯片封裝(multi-chip package)的demo,將所需元件集成在一個模組里,減少了封裝次數(shù)和走線問題,節(jié)省空間,提升性能,降低整機(jī)成本。
系統(tǒng)級封裝SiP(System in Package)和SMT(表面貼裝)有密不可分的關(guān)系,主要的設(shè)備廠家如ASM-PT、K&S等本來就是做SMT貼片機(jī)的。SiP可以減少芯片系統(tǒng)集成過程中面臨的工藝兼容、信號混合、噪聲干擾和電磁干擾等問題。
手機(jī)射頻前端模塊(PAMiD等)大量采用SiP或類似工藝。開元通信賈斌表示,5G普及帶來手機(jī)射頻器件越來越多,如果分開封裝,然后放到PCB板上去貼片,手機(jī)可能裝不下,[敏感詞]要整合。SAW、BAW、PA、LNA、RF Switch等射頻芯片的基礎(chǔ)工藝不一樣,沒法用SoC方案,只能用系統(tǒng)級封裝等工藝,將多顆芯片封裝成模組。國際[敏感詞]Skyworks、Qorvo、Avago(收購博通)、高通等是這么做的。我在網(wǎng)上搜了一下,射頻工藝很多,如GaAs、體硅CMOS、SOI絕緣襯底硅、硅基MEMS、SiGe鍺硅等。
攝像頭模組和指紋識別模組等采用了COB(Chip on Board)工藝。芯片不封裝,直接切割成裸片(Die),將Bonding等封裝工藝推遲到模組環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)。
大家常見的“牛屎芯片”也采用了COB工藝。裸片通過Bonding設(shè)備固定在PCB線路板上,再滴上環(huán)氧樹脂膠。之后再通過SMT工藝貼上其它元器件,一塊電路板就誕生了。主叫識別電話機(jī)控制板就是這樣做的,金線圓圈是圍繞裸片(Die)的眾多Bonding金線。
圖注:CID話機(jī)控制板(作者戴輝攝于天訊龍)
四、先進(jìn)封裝:專利糾紛
不可避免地,專利戰(zhàn)也會在封裝中進(jìn)行。集微網(wǎng)IP咨詢業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人馬克先生講述了中外企業(yè)在封裝專利上的交戰(zhàn)的經(jīng)典案例,來自MEMS麥克風(fēng)產(chǎn)業(yè)。
最先將MEMS技術(shù)應(yīng)用于麥克風(fēng)制造上,取代傳統(tǒng)駐極體的美國樓氏公司,在2000年申請了基礎(chǔ)的封裝專利,正是憑借這件專利,樓氏公司從2006年開始先后對美國Akustica、新加坡Memstech、美國ADI、英國歐勝、韓國寶星、美國Amkor以及大陸歌爾等發(fā)起了專利侵權(quán)訴訟,甚至是啟動337調(diào)查。
大陸MEMS麥克風(fēng)大廠瑞聲早早就與樓氏簽署了專利許可協(xié)議,才免受專利訴訟困擾,但是沉重的專利授權(quán)金也成為大陸企業(yè)不得不面對的現(xiàn)實(shí)。相比之下,中國臺灣產(chǎn)業(yè)鏈更加注重對樓氏這件美國專利的規(guī)避,以臺灣工研院為牽頭,聯(lián)合美律等電聲大廠,至少在樓氏這件封裝專利的外圍部署了不下7件專利進(jìn)行規(guī)避。但也正是過于注重對樓氏基礎(chǔ)專利的規(guī)避,使得中國臺灣本來具有優(yōu)勢的半導(dǎo)體制造優(yōu)勢并沒有在MEMS麥克風(fēng)領(lǐng)域得以發(fā)揮,錯失了市場先機(jī),最終成就了大陸的瑞聲和歌爾。
五、封裝裝備:“群體崛起”
我見證了電話機(jī)和程控交換機(jī)、移動通信和手機(jī)行業(yè)群體崛起的歷程,也帶來了大陸芯片業(yè)的群體崛起。群體崛起這個詞用來稱封測裝備產(chǎn)業(yè),也再合適不過了。
SEMICONChina 2021上,我看到了很多門類封測設(shè)備的國產(chǎn)化。封裝有打磨、切割(DICING)、DIE BOND(固晶)、WIRE BOND(引線鍵合)等主要設(shè)備領(lǐng)域。
發(fā)展國產(chǎn)設(shè)備,對解除壟斷、降低成本、提高性能、提升效率都有很好的幫助。
2020年在天水舉行的封裝大會上,華天肖勝利表示,封裝測試企業(yè)應(yīng)秉持合作大于競爭的理念,積極培養(yǎng)國產(chǎn)設(shè)備與材料的建設(shè),逐步完成試驗(yàn)平臺。
采用國產(chǎn)設(shè)備來打破西方設(shè)備的壟斷,可以有效地降低成本,這在封裝上很明顯。
剛剛科創(chuàng)板上市的芯碁微裝曾填補(bǔ)國內(nèi)無掩模光刻設(shè)備的空白,其直寫光刻設(shè)備服務(wù)PCB(印刷電路板)和泛半導(dǎo)體(FPD顯示)領(lǐng)域,正在籌劃晶圓級封裝(WLP)的直寫光刻設(shè)備。上市之后,股價暴漲,整個半導(dǎo)體板塊也迎來了上漲(希望不只是反彈)。
圖注:作者戴輝與芯碁微裝首席科學(xué)家曲魯杰于展臺
固晶機(jī)上,東莞普萊信曾填補(bǔ)國產(chǎn)直線式IC級固晶機(jī)(DIE BOND)的空白。
超越摩爾基金的王琳貢獻(xiàn)了一個案例:鐳明激光推出性能與西方公司相當(dāng)?shù)募す忾_槽+激光隱切設(shè)備,打破了市場壟斷。
六、測試裝備:“群體崛起”
測試設(shè)備主要有芯片級檢測的分選機(jī)Handler、晶圓級檢測的探針臺Probe、自動測試機(jī)ATE等。
測試設(shè)備國產(chǎn)化的機(jī)會很大。新工藝帶來定制需求,可能一步到位采用國產(chǎn)設(shè)備,使得效率更高、性能更好。
深圳矽電是探針臺和分選機(jī)的廠家。
圖注:作者戴輝與哈工大胡泓教授于矽電展臺
悅芯科技CEO張悅向我介紹了主打產(chǎn)品Memory內(nèi)存測試設(shè)備,在高效率、一致性、穩(wěn)定性上做了工作。
加速科技推出高性能ATE自動測試機(jī),和人工智能相結(jié)合。
圖注:作者戴輝與加速科技CEO鄔剛于展臺
紹興宏邦展示了多款功率器件的測試機(jī)和分選機(jī),我“擼起袖子”實(shí)踐了一把。
圖注:紹興宏邦展出的分立器件測試機(jī)
南京宏泰半導(dǎo)體展示了半導(dǎo)體ATE自動化測試系列產(chǎn)品,曾在2019年全資收購了模擬測試技術(shù)見長的日本アズールテスト株式會社(Azurtest)。
圖注:宏泰半導(dǎo)體展出混合信號測試機(jī)MS8000
相關(guān)服務(wù)的企業(yè)也在發(fā)展,上海季豐電子有材料分析、失效分析以及可靠性認(rèn)證等業(yè)務(wù)。
七、封裝材料:穩(wěn)步發(fā)展
在材料領(lǐng)域,大陸也在奮起直追,比如近期“談基色變”的基板和引線框架。
電子業(yè)要用到大量的貴金屬黃金,主要是在封裝的引線鍵合上。業(yè)界不斷推進(jìn)在越來越多的場景下用銅(甚至鋁)來替代黃金,大陸企業(yè)也做了不少工作。
深圳芯片制造業(yè)相比國內(nèi)一些城市慢了一拍,于是謀劃彎道超車。2020年開始,深圳推動新一代信息通信技術(shù)的發(fā)展。深圳市機(jī)器人協(xié)會秘書長畢亞雷介紹,2020年12月30日,中科院先進(jìn)院在寶安設(shè)立了深圳先進(jìn)電子材料國際創(chuàng)新研究院(以下簡稱“電子材料院”),聚焦高端先進(jìn)電子封裝材料,旨在推動高端電子材料國產(chǎn)化“突圍”。
八、真“芯”英雄:不忘初“芯”,硅積萬里
國家集成電路大基金負(fù)責(zé)人丁文武先生貼出了一首《真“芯”英雄》,唱出了眾多芯片人的“芯”情:用我們的“芯”,一起實(shí)現(xiàn)中國“芯夢”;讓我們的“芯”,如星辰大海,使得世界互聯(lián)互動。
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