先進封裝應用廣闊

苗中杰

2022年下半年開始全球半導體市場遭遇寒冬，封裝測試也面臨嚴峻挑戰，但本周先進封裝概念股強勢大幅上漲，究竟什么是先進封裝，先進封裝都包含哪些技術呢？

在聊先進封裝這個話題前，友情提示本周先進封裝板塊的炒作，仍屬概念性炒作，需防范回落風險。所謂封裝簡單地說就是把集成電路裝配為芯片最終產品的過程，通俗地說，就是把生產出來的集成電路裸片（Die）放在一塊起到承載作用的基板上，把管腳引出來，然后固定包裝成為一個整體。封裝不僅起著安放、固定、密封、保護芯片和增強電熱性能的作用，而且還是溝通芯片內部世界與外部電路的橋梁。

封裝發展至今，大約經歷了五個階段。第一階段主要為通孔插裝型封裝，該階段技術是以DIP 為代表的針腳插裝，主要包括晶體管封裝（TO）、陶瓷雙列直插封裝（CDIP）、塑料雙列直插封裝（PDIP）等；第二階段主要為表面貼裝型封裝，用引線替代第一階段的針腳，包括塑料有引線片式載體封裝（PLCC）、塑料四邊引線扁平封裝（PQFP）、小外形表面封裝（SOP）、小外形晶體管封裝（SOT）、雙邊扁平無引腳封裝（DFN）等。

封裝的第三階段為面積陣列封裝時代，從平面四邊引線型向平面球柵陣列型封裝發展，引線技術從金屬引線向微型段焊球方向發展。該階段出現了球柵陣列封裝（BGA）、芯片級封裝（CSP）和晶圓級封裝（WLP）等新技術。從第四階段開始，封裝進入先進封裝時代，先進封裝技術成為延續摩爾定律的最佳選擇，在不提高半導體芯片制程的情況下能夠進一步提高集成度，顯現終端產品輕薄短小等效果。主要為系統級封裝（SiP）、三維立體封裝（3D）、芯片上制作凸點（Bumping）、多芯片組封裝（MCM）等。

目前國內集成電路封測企業可分為三個梯隊，第三和第二梯隊企業產品主要以通孔插裝型封裝和表面貼裝型封裝為主，并具備第三階段球柵陣列封裝的技術儲備。而第一梯隊企業如長電科技、通富微電、華天科技已實現了第三階段焊球陣列封裝、柵格陣列封裝、芯片級封裝穩定量產，具備全部或部分第四階段封裝技術量產能力。

封裝的第五階段是什么？

主要包括微電子機械系統封裝（MEMS）、晶圓級系統封裝-硅通孔（TSV）、倒裝焊封裝（FC）、表面活化室溫連接（SAB）、扇出型集成電路封裝（Fan-Out）、扇入型集成電路封裝（Fan-in）等，目前長電科技、通富微電、華天科技等已在第五階段晶圓級系統封裝等領域進行了技術儲備或產業布局。

總體來看，傳統封裝技術主要包括直插型封裝、表面貼裝、球柵陣列等，而帶有倒裝芯片（FC）結構的封裝、晶圓級封裝（WLP）、系統級封裝（SiP）、2.5D 封裝、3D封裝等均被認為屬于先進封裝范疇。我們以臺積電的CoWoS 為例，Co-WoS 是一種2.5D/3D 的封裝技術，可以分成CoW 和WoW 來看，其中CoW 指Chip on Wafer，是一種在晶圓上封裝芯片的先進封裝形式，而WoW 是指Waferon Wafer，是一種在晶圓上封裝晶圓的先進封裝形式。CoWoS（Chip onWaferon Substrate）是將CoW 與基板連接的一種先進封裝形式，包含了3D、TSV、FC、Bumping 等多種先進封裝技術。

是不是可以這樣理解，實際上所謂先進封裝，包含了很多種第四或第五階段的封裝技術，能否簡單的介紹一下這些封裝技術的特點，以便投資者更好地理解。

版面有限，這周我們先聊聊晶圓級封裝，以便中小投資者更好地理解什么是先進封裝。在傳統封裝概念中，晶圓是先被切割成小的Die（芯片未封裝前的晶粒），之后再進行連接和塑封。而晶圓級封裝，是將封裝工藝與半導體工藝進行融合，在晶圓上對芯片進行統一封裝，再切割形成可靠性更高的獨立芯片。晶圓級封裝不需要額外的封裝體積，因此晶圓尺寸越大，芯片尺寸越小，并具有高性能、高出產率、低成本等優勢。

晶圓級封裝主要分為Fan-in（扇入式）和Fan-out（扇出式）兩種，而晶圓級封裝只是先進封裝的基礎，晶圓級封裝在20 世紀90 年代就已經出現，屬第三階段技術。而晶圓級系統封裝-硅通孔（TSV）則屬第五階段技術，簡單地說就是晶圓級封裝再加上更先進的如TSV、2.5D/3D、FC、SiP、Bumping、晶圓鍵合等多種先進封裝技術，才形成真正意義上的應用口徑廣闊的先進封裝，這些先進封裝技術的詳情我們日后再聊。

（本文所涉個股僅做舉例，不做買賣推薦。）