晶圆级封装技术正推动半导体产业新发展

前   言

根据IDC、工信部最近数据，截止2024年2月，全球在智能手机、新能源汽车等新兴领域的出货数据出现涨幅态势，同时也带动全球半导体行业的同步增长，当前，半导体封测产业继续向着小型化、集成化、低功耗方向发展，以晶圆级封装技术为代表的先进封装形式成为行业趋势。

13C、汽车行业复苏，半导体行业增速显著

2以晶圆级封装为首，先进封装竞逐激烈

下游市场复苏再加上AI浪潮驱动，半导体行业同步呈现快速增长，其中在摩尔定律不断逼近物理极限大背景下，半导体前道和后道工序加速融合，更高效率、更低成本、更好性能的先进封装成为行业关注焦点，并将重塑半导体行业竞争格局。  

半导体封装技术发展进程   图源：新材料在线

截止目前，半导体封装技术的发展大致经历了四个阶段：

（一）80年代之前——元件插装，主要包括直插型封装（DIP）等技术；

（二）80年代中期——表面贴装，主要包括小外形封装（SOP）等封装技术；

（三）90年代——面积阵列封装，主要包括球栅阵列封装（BGA）、芯片尺寸封装（CSP）、倒装芯片（Flip Chip）等封装技术；

（四）2000年至今——先进封装，主要包括晶圆级封装（WLP）、硅通孔（TSV）、2.5D 封装、3D 封装、系统级封装（SiP）等封装技术。

可以看出，先进封装正朝着小型化、轻薄化、窄间距、高集成度的方向发展，而先进封装技术的未来两大发展方向：晶圆级封装和系统级封装。

传统封装与晶圆级封装   图源：网络

晶圆级封装：即在晶圆上进行整体封装，封装完成后再进行切割分片。

系统级封装是指将多种功能芯片（包括处理器、存储器等）集成在一个封装内，从而实现一个基本完整的功能的一种封装方式。

SIP封装   图源：网络

根据市场调研机构Yole数据预测，全球先进封装市场规模将由2022年的443亿美元，增长到2028年的786亿美元，年复合成长率为10.6%，成为封测市场贡献的主要增量，封装测试业市场有望持续向好。

3腾盛晶圆级封装技术解决方案

先进封装发展迅速，其中最具代表性是台积电提出的CoWoS封装，目前CowoS封装主要有：CoWoS-S，通过硅中阶层互联，CoWoS-R：通过重布线层互联和CoWoS-L，上述2种结合的形式。

CoWoS封装   图源：台积电

CoWoS封装是先将芯片通过倒装的形式，连接到晶圆或RDL上，再将COW芯片连接基板，整合成CoWoS。因此在Chip on Wafer制程中，也有Underfill点胶的需求，它不同于基板的点胶，是直接在晶圆切割前完成的，因此需要使用专用的晶圆级点胶系统。

腾盛晶圆级点胶系统   图源：TENSUN

WDS2500晶圆级点胶系统是腾盛专为晶圆级Underfill工艺研发，其中点胶平台延续了高速、高精度、高稳定性的优点，同时还专门针对晶圆全自动作业需求，搭配专属上下料单元EFEM模块，1供2的配置与2台高精度点胶机组成全自动点胶系统。

此外，系统设计遵循半导体行业洁净环境要求，ESD管控要求，SECS/GEM通讯协议，标准化的开发。

腾盛晶圆级点胶系统   图源：TENSUN

在点胶系统方面，为满足晶圆级Underfill严苛的点胶工艺要求，从四大温控方案入手，全面保障持续点胶作业的稳定性：

①压电模块温度实时监控补偿确保撞针位移行程稳定；

②胶管恒温装置保持管内胶水特性稳定；

③喷嘴&流道加热保持喷嘴良好出胶状态；

④胶阀待机位加热平台维持点胶作业的环境温度，减少温差影响。

搭配专属的晶圆上下料单元由标准3大件+2平台组成，其中3大件选用行业标杆品牌，可兼容8~12吋晶圆，透明或半透明玻璃的传片与校准；2平台分别为预热平台和冷却平台，预热平台表面温差可控制在±3℃，升降机构采用伺服电机无级控速，更加平稳可靠。（以上转自腾盛精密）