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WiFi技术具有短距传输、高速率等特点,率先在手机、笔记本电脑等消费级电子终端设备上实现大规模应用,并逐步向物联网、虚拟现实等应用场景渗透。
WiFi技术定义
WiFi(Wireless Fidelity)是一种将电子终端设备以无线方式互相连接的局域网通讯技术。WiFi技术基于IEEE 80211标准,该标准是由电气和电子工程师协会(IEEE)定义的无线局域网通信标准,通过定义一个媒体访问控制层(MAC)和数个物理层(PHY)规范标准为便携式、可移动终端设备建立局域网无线连接。
根据IEEE 80211标准的定义,WiFi网络架构可分为独立型基本服务集(Independent Basic Service Set)、基础结构型服务集(Infrastructure Basic Service Set)、网状基本服务集(Mesh Basic Service Set)以及扩展服务集(Extended Service Set)。WiFi技术具有短距传输、高速率等特点,率先在手机、笔记本电脑等消费级电子终端设备上实现大规模应用,并逐步向物联网、虚拟现实等应用场景渗透。
物联网无线传输技术
在物联网通信技术体系中,WiFi、蓝牙、Zigbee同属无线局域网技术,主要面向通信范围较小的场景,三类技术在传输速率、传输距离、功耗等方面存在差异。
国际WiFi联盟简介
国际WiFi联盟根据各类企业对产品认证的不同需求设置4个成员级别,不同级别成员需交付费用、享有权益各不相同。
国际WiFi联盟国际WiFi联盟(WiFi Alliance,WFA)成立于1999年,是负责WiFi技术应用产品认证及商标授权的国际组织。电气和电子工程师协会(IEEE)为WiFi技术创建IEEE 80211标准,但不负责测试、认证相关技术产品,国际WiFi联盟填补技术认证方面的空白,通过建立和执行WiFi相关产品认证标准,对技术相关产品的互 *** 作性、兼容性等进行测试、验证,以进一步推动WiFi技术规范应用。当相关技术产品通过国际WiFi联盟的测试后,产品的相关制造商、经销商即可获得授权,在产品上使用“WiFi CERTIFICATE”商标。国际WiFi联盟根据各类企业对产品认证的不同需求设置4个成员级别,不同级别成员需交付费用、享有权益各不相同,其中,面向大、中型企业的成员级别包括贡献者会员和实施者会员,面向小型企业的成员级别包括入门级参与者会员和入门级实施者会员。
WiFi行业产业链分析
中国分立器件领域8英寸晶圆制程整体落后于国际领先水平,并向后制中国WiFi行业产业链包括上游的芯片供应商、模组供应商,中游的路由器供应商、WLAN设备供应商,以及下游的消费级电子终端供应商、物联网应用服务商约着中国小信号分立器件设计能力的发展。
中国WiFi行业产业链
中国WiFi行业产业链包括上游的芯片供应商、模组供应商,中游的路由器供应商、WLAN设备供应商,以及下游的消费级电子终端供应商、物联网应用服务商。上游的芯片供应商为模组供应商提供WiFi芯片产品,模组供应商为中游的路由器供应商和WLAN设备供应商提供通讯设备模组产品。中游的路由器供应商和WLAN设备供应商为下游提供路由器、WLAN设备等无线网络设备产品。下游的消费级电子终端供应商、物联网应用服务商为最终用户提供基于WiFi技术的终端产品以及应用服务。
产业链上游分析
WiFi芯片市场高度集中,海外大型传统集成电路设计厂商占据主导地位,而伴随着WiFi 6标准的推广,头部厂商逐步加快推广WiFi 6芯片产品。
WiFi芯片市场状况:WiFi芯片市场集中度高,以海外厂商为主,博通、高通、Marvell、Celeno、Quantenna等头部厂商占据约80%市场份额。
WiFi芯片市场价格:WiFi芯片可分为终端设备芯片和网络设备芯片,其中,终端设备芯片市场平均单价区间约为5-10元,网络设备芯片市场平均单价区间约为20-30元。
WiFi芯片市场参与者:WiFi芯片市场参与者包括以博通、高通、Marvell、Celeno、联发科等为代表的大型传统集成电路设计厂商,和以乐鑫科技、南方硅谷、联胜德、新岸线等为代表的中小型集成电路设计企业。
WiFi芯片市场发展前沿:WiFi 6为最新WiFi技术标准,博通、高通、Marvell等WiFi芯片头部厂商逐步加快推广WiFi 6芯片产品。2019年,WiFi芯片市场发生多起芯片厂商收购事件,传统集成电路头部厂商通过收购WiFi芯片相关厂商打进WiFi产业链上游市场,为其在物联网应用市场的战略布局作铺垫。
WiFi产业链各环节厂商逐步向WiFi模组市场拓展,按照模组产品的应用特性可将WiFi模组厂商分为终端设备类厂商、芯片类厂商、物联网应用服务类厂商和网络设备类厂商。
WiFi模组市场状况:相比WiFi芯片,WiFi模组生产门槛更低,厂商数量众多,市场竞争更激烈,WiFi产业链各环节厂商逐步向WiFi模组市场拓展。
WiFi模组市场价格:WiFi模组可分为终端设备模组和网络设备模组,其中,网络设备模组市场平均单价区间约为40-60元。不同类型终端设备所采用的WiFi模组产品价格存在差别,其中,手机端WiFi模组市场平均单价区间约为5-20元,智能家居类终端设备WiFi模组市场平均单价区间约为15-45元。
WiFi模组市场参与者:按照模组产品的应用特性可将WiFi模组厂商分为终端设备类厂商、芯片类厂商、物联网应用服务类厂商和网络设备类厂商。终端设备类厂商典型代表包括华为、小米、三星等,芯片类厂商典型代表包括高通、博通、联发科等,物联网应用服务类厂商包括涂鸦智能、利尔达等,网络设备类厂商包括锐捷科技、华为、TP-Link等。
WiFi模组市场发展:现阶段,相比手机端WiFi模组,应用于智能家居、智慧城市等物联网场景的WiFi模组价格仍处于较高水平,仍有较大下降空间。
产业链中游分析
多家厂商推出支持WiFi 6标准的路由器产品,而该类产品定价高,主要面向游戏场景,无线速率达3,000Mbps以上。
WiFi路由器:信号传输重要设备
WiFi路由器可将有线网络信号转换为无线网络信号,为安装WiFi模组的手机、笔记本电脑、智能家电等终端设备提供信号传输功能。在中国市场中,WiFi路由器代表厂商包括TPLink、华为、小米、华硕、Netgear等。
多家厂商发布WiFi 6路由器产品
在WiFi 6技术标准应用推广步伐逐步加快的发展背景下,TP-Link、华为、小米、华硕、Netgear等多家路由器厂商推出支持WiFi 6标准的路由器产品以迎合市场发展需求,而从产品的发展情况分析,现阶段的WiFi 6相关路由器产品定价高,多采用4核芯片,主要面向游戏场景,无线速率均在3,000Mbps以上,其中,华硕GT-AX11000的速率可达11,000Mbps以上。伴随WiFi 6路由器应用规模进一步扩大,相关产品价格将趋于下降。
现阶段的WLAN设备市场以商用级产品为主,市场集中度高,新华三、锐捷网络、华为等WLAN设备头部厂商陆续推出基于WiFi 6标准的WLAN设备,市场竞争愈发激烈。
WLAN设备:WLAN(Wireless Local Area Network,无线局域网)指以无线电波为数据传输介质将计算机设备相互联通,构成资源共享的局域网络体系。构成WLAN网络的设备包括WLAN终端设备、AP(Access Point,无线接入点)、AC(Access Controller,无线控制器)、PORTAL服务器等。
WLAN设备产品及应用服务:WLAN设备厂商主要为用户提供AP和AC设备,并可为用户提供WLAN网络整体解决方案。WLAN设备产品及应用服务可分为商用级和消费级两个层级,而现阶段的WLAN设备市场以商用级产品为主,主要面向产业园区、机场、火车站等大型应用场景。
WLAN设备市场竞争格局:WLAN设备市场集中度高,思科、Aruba-HPE、Ubiquiti、ARRIS、华为占据全球市场约80%份额,而中国市场中,新华三、锐捷网络、华为、信锐技术、思科的市场份额约共达90%。在中国通信运营商2019年WLAN设备大型集中采购项目中,锐捷网络、新华三多次中标。
WLAN设备市场发展前沿:新华三、锐捷网络、华为等WLAN设备头部厂商陆续推出基于WiFi 6标准的WLAN设备,如锐捷网络的RG-AP880、华为的AirEngine系列等,头部厂商在WiFi 6 WLAN设备方面的竞争将愈发激烈,WLAN设备市场将保持高度集中的发展态势。
产业链下游分析
消费级电子终端是WiFi技术核心应用场景,但近5年来,以智能手机为代表的消费级电子终端市场规模逐步下滑,WiFi技术逐步向物联网应用场景渗透。
消费级电子终端是WiFi技术核心应用场景
手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端是WiFi技术核心应用场景,在消费级电子终端市场发展带动下,WiFi产业基础逐步建立。现阶段,市场中的多数智能手机、平板电脑、笔记本电脑产品均支持WiFi技术,其中,约50%的WiFi连接设备为智能手机。近5年来,中国智能手机出货量从2015年的46亿部下滑至2019年的37亿部,下滑趋势明显,对WiFi产业产生不利影响。伴随WiFi 6标准逐步推广,苹果、华为、三星、小米、vivo、OPPO等智能手机厂商逐步加快WiFi 6相关产品布局,以在竞争愈发激烈的智能手机市场中取得发展优势。
WiFi技术正重点渗透物联网应用场景
近5年来,伴随着消费级电子终端市场规模逐步下滑,WiFi技术逐步拓展应用市场,向智能家居、智慧城市、智能制造等物联网应用场景渗透,其中,WiFi技术在智能家居场景的应用推广步伐较快。WiFi技术具有短距传输、高速率等特点,能迎合智能家居场景的应用需求。除WiFi外,蓝牙、Zigbee等局域网技术亦是智能家居场景的常用无线传输技术,三种技术之间存在竞争关系。在中国市场中,基于WiFi技术的物联网应用服务商典型代表包括小米、欧瑞博、涂鸦智能、紫光物联网等。
市场规模
近5年来,在消费级电子终端设备市场发展步伐趋于滞缓的背景下,中国WiFi芯片市场规模有所下滑,预计未来5年,WiFi 6标准及物联网应用将带动WiFi芯片市场进一步增长。
中国WiFi芯片市场规模
现阶段,WiFi技术仍主要应用于手机、平板电脑、笔记本电脑等传统消费级电子终端设备,WiFi芯片市场与消费级电子终端市场密切相连。近5年来,消费级电子终端设备市场规模呈现下滑趋势,以手机为例,中国手机出货量在2016年达到近5年来的顶峰,而2017-2019年,中国手机出货量逐年下滑,对WiFi芯片市场造成不利影响。按芯片销售额进行计算,中国WiFi芯片市场规模从2015年的1729亿元下滑至2019年的1680亿元。近两年来,智能家居、智慧城市等物联网领域对WiFi芯片产品需求愈发提升,中国WiFi芯片出货量有所回升。
WiFi芯片市场未来发展
WiFi 6芯片产品将成为主流:现阶段,支持WiFi 6标准的芯片产品出货量仍不高,而伴随着WiFi 6标准逐步应用推广,预计至2023年,支持WiFi 6标准的芯片在WiFi芯片总出货量中的占比有望达90%
物联网应用占比将逐步提升:在手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端出货量逐步下滑的背景下,WiFi技术将加快渗透至智能家居、智能制造等物联网应用场景,相关芯片应用占比将逐步提高。
新型应用场景将日益增多:除传统消费级电子终端和物联网应用外,WiFi技术在VR/AR、超高清视频等新型高速率应用场景亦具有高适用性,预计针对此类应用的WiFi芯片将在未来5年不断增多。
WiFi行业发展驱动因素
WiFi 6标准推动技术升级
WiFi 6标准通过引入OFDMA频分复用技术、MU-MIMO技术、BSS着色机制、TWT技术等技术实现升级发展。
WiFi技术每4-5年实现一次迭代升级,而最新的WiFi 6标准于2018年推出市场。在WiFi 6标准中,OFDMA频分复用技术、MU-MIMO技术分别在频率空间和物理空间上提供多路并发技术支持,显著提升网络整体性能与速度,降低网络时延,优化用户体验。BSS着色机制可降低同频道干扰,有效提升频谱资源利用效率。WiFi 6标准还通过引入TWT技术降低终端设备功耗,有利于WiFi技术在物联网领域进一步应用推广。
基于WiFi 6标准的多方位性能升级,支持WiFi 6标准的芯片、模组、路由器、无线AP、手机终端等产品市场需求日益提升,WiFi 6标准将推动WiFi行业进一步发展。
WiFi 6标准实现多方面性能提升:相比WiFi 4、WiFi 5等历代标准,WiFi 6标准在带宽、 设备连接数量、时延、功耗等多方面实现提升。WiFi最高调制从WiFi 5的256QAM提升至WiFi 6的1,024QAM,可在高密度用户环境下实现高速率、低时延网络传输。此外,WiFi 6标准还将每个频段的载波发送时间从Wi-Fi 5标准的32毫秒提升至128毫秒,有效降低丢包率和重传率。
WiFi 6标准相关产品不断增多:自WiFi 6标准发布以来,市场中的WiFi 6标准相关产品数量不断增多,有利于行业进一步发展。从市场产品情况分析,WiFi 6标准相关产品主要集中在芯片、模组、路由器、无线AP、手机终端等方面,其中,以无线AP和手机终端发展最为突出。在无线AP方面,华为、锐捷网络、新华三等厂商走在前列,而在手机终端方面,苹果、华为、三星、小米等手机大厂在WiFi 6手机产品方面的竞争亦愈发激烈。
智能家居应用市场快速扩张
WiFi是智能家居场景重要无线组网连接技术,在智能家居应用市场快速扩张的发展背景下,WiFi技术产业发展步伐日益加快。
中国智能家居市场快速扩张:在人工智能、物联网、云计算、大数据等智能技术赋能下,智能家居行业快速发展,相关产品数量增长迅猛。此外,伴随着中国居民人均可支配收入日渐提高,消费者对智能家居产品的消费能力亦不断提高,推动中国智能家居市场逐步扩张。中国智能家居市场规模从2015年的1,6544亿元增长至2019年的3,8762亿元,年复合增长率达237%。预测未来5年,消费者对智能家居的认知度将日益提升,智能家居产品普及度将逐步提高,智能家居市场规模将进一步扩张。
WiFi是智能家居场景重要无线组网连接技术:WiFi技术具有高速率、高宽带、安全可靠等突出优点,可满足智能家居应用需求,是智能家居场景重要无线组网连接技术。根据中国智能家居产业联盟数据,2018年,WiFi在中国智能家居行业组网连接技术体系中的应用占比达194%,为智能家居场景第二大无线传输技术。得益于中国智能家居市场快速发展,应用WiFi技术的智能家居设备数量不断增长,WiFi产业发展步伐日益加快。
中国WiFi行业发展风险因素
中国WiFi行业发展风险主要体现在需求端和技术应用端:在需求端,智能手机出货量趋于下滑不利于WiFi产业发展;在技术应用端,WiFi面临其他物联网通信技术竞争风险。
需求端风险:智能手机出货量趋于下滑
手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端是WiFi技术的核心应用市场,其中,约50%的WiFi连接设备为智能手机。中国智能手机出货量在2016年达到近5年来的顶峰后逐渐下滑,从2016年52亿部下降至2019年的37亿部,下滑趋势明显。作为下游应用需求端的核心代表,智能手机市场逐渐萎缩对WiFi产业链上、中游发展带来明显发展风险,行业发展压力加大。
技术应用端风险:其他物联网通讯技术竞争风险
在传统消费级电子终端市场发展步伐趋于滞缓的背景下,WiFi技术逐步转移目标应用市场,正重点渗透物联网应用场景。在物联网应用场景中,WiFi技术面临来自NB-IoT、LoRa、Zigbee等无线传输技术竞争。相比NB-IoT、LoRa等技术,WiFi技术在功耗、连接设备数量等方面处于劣势。此外,WiFi模组价格下滑幅度小于其他技术模组产品,不利于其在物联网领域进一步应用推广。
中国WiFi行业相关政策法规分析
中国政府发布的多部重要产业规划均对无线通信、无线局域网技术提出相关发展要求及指引,有力推动WiFi行业进一步发展。
2016年7月,中共中央、国务院发布《国家信息化发展战略纲要》,提出要统筹国家现代化建设需求,实现信息基础设施共建共享,协调频谱资源配置,科学规划无线电频谱,提升资源利用效率,该政策内容有利于中国频谱资源规范化配置,使WiFi技术在稳定频谱环境下运作。2019年2月,中共中央、国务院发布《粤港澳大湾区发展规划纲要》,提出要推动珠三角无线宽带城市群建设,实现免费高速无线局域网在大湾区热点区域和重点交通线路全覆盖,实现城市固定互联网宽带全部光纤接入,WiFi作为无线局域网重要技术之一,将在粤港澳大湾区逐步推广应用。
中国WiFi行业发展趋势
WiFi 6将与5G技术形成互补共存关系
5G和WiFi 6均应用MIMO相关技术,同具有高速率、低时延等突出优势,而两者的技术本质和应用优势各不相同,5G将重点面向户外场景,WiFi 6将重点面向户内场景。
5G和WiFi 6为通讯领域两大前沿技术,两种技术同具有高速率、低时延等优势,均可应用于物联网、虚拟现实、超高清视频等应用领域。而从两种技术的本质特性分析,5G为广域网授权频谱技术,重点面向户外应用场景,WiFi 6为局域网非授权频谱技术,重点面向户内应用场景,两者的应用优势各不相同。WiFi 6可改善5G通信在户内场景穿透性差、覆盖率低、功耗高等问题,5G可改善WiFi 6在户外场景无法实现大量设备远距传输的问题,两者将逐步形成互补共存关系。
新兴应用场景不断增多
伴随着WiFi 6标准逐步应用推广,WiFi网络的高速率、低时延、低功耗等性能优势将更加突出,应用WiFi网络的新兴应用场景不断增多。
相比WiFi 4、WiFi 5等历代WiFi技术标准,WiFi 6在带宽、网络速率、网络时延、功耗等方面实现提升,从而进一步拓展WiFi技术应用场景。从WiFi技术的应用发展情况分析,第一阶段以手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端为驱动,第二阶段以智能家居、智慧城市等物联网应用为驱动,第三阶段以虚拟现实、超高清视频应用等新一代高速率应用为驱动,而在WiFi 6技术标准发展推动下,WiFi技术向第三阶段迈进的步伐日益加快。
中国WiFi行业市场竞争格局
中国WiFi芯片厂商的发展水平与海外头部厂商相比有较大差距,仍需进一步提高,而WiFi 6为现阶段行业发展关键竞争点,WiFi 6相关网络设备、终端设备产品将不断增多。
中国厂商在WiFi芯片环节参与度最低:WiFi芯片市场集中度高,以海外厂商为主,中国厂商在WiFi芯片环节的参与度最低。在中国芯片厂商中,乐鑫科技在WiFi MCU芯片方面逐渐积累优势,华为在最新发布的AX3 WiFi路由器中应用其自研的凌霄系列芯片,中国厂商的发展步伐日渐加快,但和海外头部厂商相比仍有较大差距。
WiFi 6为现阶段行业发展关键竞争点:WiFi产业链各环节厂商陆续研发支持WiFi 6标准的产品,WiFi 6为现阶段行业发展关键竞争点。近两年来,支持WiFi 6标准的WLAN设备、路由器、手机终端产品受到市场高度关注,而在WiFi 6相关产品方面走在前列的厂商包括华为、小米、锐捷网络等。华为在路由器、WLAN设备、手机终端等方面均布局WiFi 6相关产品,其中以AirEngine系列WLAN设备发展最突出。小米在WiFi 6路由器、手机终端、智能家居设备等方面走在前列。
返回搜狐,查看更多2017年中国半导体封装测试技术与市场年会已经过去一个月了,但半导体这个需要厚积薄发的行业不需要蹭热点,一个月之后,年会上专家们的精彩发言依然余音绕梁。除了“封装测试”这个关键词,嘉宾们提的最多的一个关键词是“物联网”。因此,将年会上的嘉宾观点稍作整理,让我们再一起思考一下物联网时代的先进封装。
智能手机增速放缓
半导体下游市场的驱动力经历了几个阶段,首先是出货量为亿台量级的个人电脑,后来变成十亿台量级的手机终端和通讯产品,而从2010年开始,以智能手机为代表的智能移动终端掀起了移动互联网的高潮,成为最新的杀手级应用。回顾之前的二三十年,下游电子行业杀手级应用极大的拉动了半导体产业发展,不断激励半导体厂商扩充产能,提升性能,而随着半导体产量提升,半导体价格也很快下降,更便宜更高性能的半导体器件又反过来推动了电子产业加速发展,半导体行业和电子行业相互激励,形成了良好的正反馈。但在目前, 智能手机的渗透率已经很高,市场增长率开始减缓,下一个杀手级应用将会是什么?
物联网可能成为下一个杀手级应用
根据IHS的预测,物联网节点连接数在2025年将会达到700亿。
从数量上来看,物联网将十亿量级的手机终端产品远远抛在后面,很可能会成为下一波的杀手级应用。但物联网的问题是产品多样化,应用非常分散。我们面对的市场正从单一同质化大规模市场向小规模异质化市场发生变化。对于半导体这种依靠量的行业来说,芯片设计和流片前期投入巨大,没有量就不能产生规模效应,摊销到每块芯片的成本非常高。
除了应对小规模异质化的挑战, 物联网需要具备的关键要素还包括 :多样的传感器(各类传感器和Sensor Hub),分布式计算能力(云端计算和边缘计算),灵活的连接能力(5G,WIFI,NB-IOT,Lora, Bluetooth, NFC,M2M…),存储能力(存储器和数据中心)和网络安全。这些关键要素会刺激CPU/AP/GPU,SSD/Memory,生物识别芯片,无线通讯器件,传感器,存储器件和功率器件的发展。
物联网多样化的下游产品对封装提出更多要求
物联网产品的多样性意味着芯片制造将从单纯追求制程工艺的先进性,向既追求制程先进性,也最求产品线的宽度发展。物联网时代的芯片可能的趋势是:小封装,高性能,低功耗,低成本,异质整合(Stacking,Double Side, EMI Shielding, Antenna…)。
汽车电子的封装需求: 汽车电子目前的热点在于ADAS系统和无人驾驶AI深度学习。全球汽车2016年产销量约为8000万台,其中中国市场产销量2800万台,为汽车电子提供了足够大的舞台。ADAS汽车系统发展前景广阔,出于安全考虑,美国NHTSA要求从2018年5月起生产的汽车需要强制安装倒车影像显示系统。此外,车道偏离警示系统(LDW),前方碰撞预警系统(FCW),自动紧急刹车系统(AEBS),车距控制系统(ACC),夜视系统(NV)市场也在快速成长。中国一二线城市交规越来越严格也使得人们对ADAS等汽车电子系统的需求提升。ADAS,无人驾驶,人工智能,深度学习对数据处理实时性要求高,所以要求芯片能实现超高的计算性能,另外对芯片和模块小型化设计和散热也有要求,未来的汽车电子芯片可能需要用25D技术进行异构性的集成,比如将CPU,GPU,FPGA,DRAM集成封装在一起。
个人移动终端的封装需求: 个人消费电子市场也将继续稳定增长,个人消费电子设备主要的诉求是小型化,省电,高集成度,低成本和模块化。比如个人移动终端要求能实现多种功能的模块化,将应用处理器模块,基带模块,射频模块,指纹识别模块,通讯模块,电源管理模块等集成在一起。这些产品对芯片封装形式的要求同样是小型化,省电,高集成度,模块化,芯片封装形式主要是“Stack Die on Passive”,“Antenna in SiP”,“Double Side SiP等。比如苹果的3D SiP集成封装技术,从过去的ePOP & BD PoP,发展到目前的是HBW-PoP和FO-PoP,下一代的移动终端封装形式可能是FO-PoP加上FO-MCM,这种封装形式能够提供更加超薄的设计。
5G 网络芯片的封装需求: 5G网络和基于物联网的NB-IOT网络建设意味着网络芯片市场将会有不错的表现。与网络密切祥光的大数据,云计算和数据中心,对存储器芯片和FPGA GPU/CPU的需求量非常大。通信网络芯片的特点是大规模,高性能和低功耗,此外,知识产权(IP)核复杂、良率等都是厂商面临的重要问题。这些需求和问题也促使网络芯片封装从Bumping & FC发展到25D,FO-MCM和3D。而TSV技术的成功商用,使芯片的堆叠封装技术取得了实质性进展,海力士和三星已成功研发出3D堆叠封装的高带宽内存(HBM),Micron和Intel等也正在联合推动堆叠封装混合存储立方体(HMC)的研发。在芯片设计领域,BROADCOM、GLOBAL FOUNDRIES等公司也成功引入了TSV技术,目前已能为通信网络芯片提供25D堆叠后端设计服务。
上游晶圆代工厂供应端对封装的影响
一方面,下游市场需求非常旺盛,另外一方面,大基金带领下的资本对晶圆代工制造业持续大力投资,使得上游的制造一直在扩充产能据SEMI估计,全球将于2017年到2020年间投产62座半导体晶圆厂,其中26座在中国大陆,占全球总数的42%。目前晶圆厂依然以40
nm以上的成熟制程为主,占整体晶圆代工产值的60%。未来,汽车电子,消费电子和网络通信行业对芯片集成度、功能和性能的要求越来越高,主流的晶圆厂中芯和联电都在发展28nm制程,其中台积电28nm制程量产已经进入第五年,甚至已经跨入10Xnm制程。
随着晶圆技术节点不断逼近原子级别,摩尔定律可能将会失效。如何延续摩尔定律?可能不能仅仅从晶圆制造来考虑,还应该从芯片制造全流程的整个产业链出发考虑问题,需要 对芯片设计,晶片制造到封装测试都进行系统级的优化。 因此, 晶圆制造,芯片封测和系统集成三者之间的界限将会越来越模糊。 首先是芯片封测和系统集成之间出现越来越多的子系统,各种各样的系统级封装SiP需要将不同工艺和功能的芯片,利用3D等方式全部封装在一起,既缩小体积,又提高系统整合能力。Panel板级封装也将大规模降低封装成本,提高劳动生产效率。其次,芯片制造和芯片封测之间出现了扇入和扇出型晶圆级封装,FO-WLP封装具有超薄,高I/O脚数的特性,是继打线,倒装之后的第三代封装技术之一,最终芯片产品具有体积小,成本低,散热佳,电性能优良,可靠性高等优势。
先进封装的发展现状
先进封装形式在国内应用的越来越多,传统的TO和DIP封装类型市场份额已经低于20%,
最近几年,业界的先进封装技术包括以晶圆级封装(WLCSP)和载板级封装(PLP)为代表的21D,3D封装,Fan Out WLP,WLCSP,SIP以及TSV,
2013年以前,25D TSV封装技术主要应用于逻辑模块间集成,FPGA芯片等产品的封装,集成度较低。2014年,业界的3D TSV封装技术己有部分应用于内存芯片和高性能芯片封装中,比如大容量内存芯片堆叠。2015年,25D TSV技术开始应用于一些高端GPU/CPU,网络芯片,以及处理器(AP)+内存的集成芯片中。3D封装在集成度、性能、功耗,更小尺寸,设计自由度,开发时间等方面更具优势,同时设计自由度更高,开发时间更短,是各封装技术中最具发展前景的一种。在高端手机芯片,大规I/O芯片和高性能芯片中应用广泛,比如一个MCU加上一个SiP,将原来的尺寸缩小了80%。
目前国内领先封装测试企业的先进封装能力已经初步形成
长电科技王新潮董事长在2017半导体封装测试年会上,对于中国封测厂商目前的先进封装技术水平还提到三点:
SiP 系统级封装: 目前集成度和精度等级最高的SiP模组在长电科技已经实现大规模量产;华天科技的TSV+SiP指纹识别封装产品已经成功应用于华为系列手机。
WLP 晶圆级封装 :长电科技的Fan Out扇出型晶圆级封装累计发货超过15亿颗,其全资子公司长电先进已经成为全球最大的集成电路Fan-In WLCSP封装基地之一;晶方科技已经成为全球最大的影像传感器WLP晶圆级封装基地之一。
FC 倒装封装: 通过跨国并购,国内领先企业获得了国际先进的FC倒装封装技术,比如长电科技的用于智能手机处理器的FC-POP封装技术;通富微电的高脚数FC-BGA封装技术;国内三大封测厂也都基本掌握了16/14nm的FC倒装封装技术。
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