SEMI Taiwan「先進封裝技術論壇」聽聽各 - 工程師

SEMI Taiwan「先進封裝技術論壇」聽聽各專家看法

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2019年SEMICON Taiwan所舉辦的「先進封裝技術論壇」邀集市場研究機構TechSearch、聯發科、台積電、力成、SÜSS MicroTec、SPTS、美商應材(Applied Materials)、ASMPT、KLA - Tencor、Brewer Science、千住金屬(Senju)、Versum Materials、DowDupont、交大等全球領先大廠及學研機構齊聚一堂，探討扇出封裝(FO)、2.5D/3D封裝、異質整合封裝與針對5G毫米波通訊需求而產生的天線整合封裝(Antenna in Package, AiP)等現今熱門議題，及先進封裝技術對未來半導體產業發展的影響。

SEMICON Taiwan年度最重要半導體先進封裝技術論壇—「SiP 系統級封測國際高峰論壇」，以及首次在台灣舉辦的「SMC 策略材料論壇」將分別在9月17日-9月20日陸續登場，探討異質整合的先進封裝型態如何驅動更強大的5G及AI多元應用，以及新興材料在半導體製程愈來愈複雜的今天將扮演怎樣的重要角色。

本次論壇的主席藍章益也是台灣應用材料股份有限公司資深處長，指出先進封裝技術已經成為摩爾定律之外，另一個推動半導體產業未來發展的重要動能。就硬體層面來說，未來AI將會是智慧型手機的標準配備，而在伺服器/資料中心端，根據台積電的報告指出，專為AI演算法設計的加速器晶片，2018年出貨量可望比2016年成長4倍。

以下先摘錄各出席專家的看法，先睹為快：

--- AI將成為帶動半導體需求成長的一大動力

市場研究機構TechSearch總裁暨創辦人Jan Vardaman表示，根據應用環境跟需求不同，AI晶片所採用主流的封裝技術也會有所差別。例如，矽中介層(Si Interposer)很適合用在資料中心所使用的晶片，但如果是車用AI晶片，覆晶閘球陣列(FC-BGA)搭配導線載板(Laminate Substrate)才會是主流；至於手機應用處理器，則採用類似InFO的扇出晶圓級封裝(FO-WLP)、覆晶搭配嵌入元件的載板(FC in MCeP)封裝技術。

聯發科副處長許文松指出，5G、車用、IoT及資料中心等新應用趨勢將提升晶片高度整合的需求。然而成本、熱能、電磁干擾和電源雜訊等挑戰皆須從設計面來解決。

--- 封裝技術整合先進製程晶片時所面臨的挑戰

台積電處長王典從晶圓代工的角度，探討FCBGA、fcCSP與WLP三大主流封裝技術整合先進製程晶片時所面臨的挑戰。包含，因為基板的尺寸越做越大，但裸晶本身的尺寸卻沒有明顯成長所導致的熱膨脹係數(CTE)不匹配問題、雷射切割無法完全取代機械切割、晶片受到各種不當外力而導致角落破裂情形等，都必須透過材料選擇跟設計規則的改良來予以克服。

SUSS MicroTec總裁Markus Arendt，針對扇出型製程中壓縮成形製程容易造成裸晶位置偏移，提出以掃描機(Scanner)取代步進機(Stepper)，透過鏡面角度的調整來進行補償，優化製程效率。

住程(SPTS)蝕刻產品經理Richard Barnett指出，在晶圓研磨得越來越薄的趨勢下，如何盡可能不損壞晶粒來完成晶圓切割，電漿切割這項新技術也隨之竄起，電漿切割的性能表現跟優勢也變得更加明顯。

ASMPT資深技術顧問John Lau分析，在各種先進封裝技術中，FO有相當優異的生產效率，在晶圓上一次生產500個FO封裝是可行的，若是在面板(Panel)上，更可一次生產3,000個FO封裝。至於銅柱封裝，則可視為TSV的低成本替代方案。TSV的成本偏高，一直是該技術應用普及的主要障礙。

ASMPT資深客服經理Chris Yeung進一步指出，先進封裝內部各晶片彼此的間距越來越小，因此在點膠/灌膠、打線時，均面臨黏性、拖尾(Tailing)的挑戰，業界必須導入製程控制系統來嚴密監控。

KLA-Tencor產品行銷經理Jeroen Hoet則指出，對先進封裝來說，製程控制的重要性確實越來越重要，特別是在晶圓切割後的檢查作業。由於採用先進製程的晶圓都帶有Low K材料，即便是使用雷射切割，也常會對Low K材料造成損壞，而且很多瑕疵是傳統光學系統無法檢測出來的，因此新一代的瑕疵檢測必須採用紅外線，而且必須對晶片上下跟四周做完整的檢測，才能抓到像髮絲裂縫、雷射切割破損這種小瑕疵。

--- 5G晶片趨勢，因所使用的28GHz以上通訊頻段需採用收發器、射頻前端與天線完全整合在單一封裝內的超高整合度設計，以減少訊號損失。

力成科技處長范文正指出，天線整合封裝(Antenna in Package, AiP)技術是關鍵。可以整合在封裝內的天線選擇有二，分別是Patch Array與Yagi-Uda。這兩種天線各有所長，為了提高訊號收發品質，業界未來應該會採用在單一封裝內整合兩種天線的設計。

--- 從材料的角度看先進封裝

陶氏杜邦全球策略行銷總監Rozalia Beica認為，銅柱的微縮會是一個重要的發展趨勢，線距(LS)可望從10/10微米一路下探到2/2微米，而傳統的銲錫凸塊則將面臨物理極限，很難繼續微縮下去。

交通大學陳冠能教授指出，銅對銅直接接合必須滿足四個條件，分別是溫度、時間、擴散性與表面潔淨度。對半導體製程來說，溫度跟時間尤其重要。

慧盛材料(Versum Materials)總經理陳天牛指出，從永續發展的角度出發，半導體耗材都必須盡可能回收、重複利用，而且要更安全，不管是光阻清洗劑、蝕刻液、研磨液都是如此，這不僅是材料供應商的社會責任，也是業界共同努力的方向。

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