2017封测年会笔记:物联网时代的先进封装

2017封测年会笔记:物联网时代的先进封装,第1张

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。

最近看了很多关于区块链的报道,感觉区块链的火爆和人工智能以及物联网的火爆有着很多相似之处。以下是一些个人的见解:

​1 .人工智能、物联网、区块链的出现,都是人类对未来的探索。

人类是一个很奇特的群体,总有一群人会找到我们这个时代的出口,这样我们才觉得社会是在正常运转。因为技术的大爆发,导致人们创新的欲望是空前的。不管结果怎么样,这些欲望的出发点总是好的。

人工智能的火爆一方面是我们常说的深度学习、大数据、计算能力,这三个方面的发展;另一方面是互联网已经发展了数十年,需要新的事物出现来承接互联网发展的造成的后果,比如说大数据、一些低效的互联网机制。互联网发展那么多年,期间我们也能看到有一些新的事物被发明或者被提起,例如物联网。但是,它再经过时间的洗涤,渐渐被淡化。一开始,物联网出现的时候,很多人都认为物联网是人类继互联网的下一个出口。到后来,出现了诸多问题例如:数据处理能力的限制、传感器智能化的限制,渐渐的物联网被边缘化。接着而来的是,物联网发展过程中问题的解决方案的出现——人工智能。

整体来看,这些技术的发展,要么真正的成功了,要么就是引导出一些新的问题,这些新的问题的解决方法又形成了新的技术。这让我想到真格基金王强先生说的一句话:改变世界的是问题,而不是答案。

人类社会发展那么多年,始终有一个难题有待解决,那就是去中心化。值得说明的一点是,区块链也并非完全去中心化,只是效率的提升,其中也有成本。今天很多媒体的报道,本身就是有误导性的。

2 .区块链、物联网到底谁才是下一个出口?

笔者认为,物联网是人类的下一个出口。相比区块链而言,物联网更容易成为新的出口,因为之前的浪潮使得其在政策上有一定的优势,而且,物联网相比互联网而言是淡化中心型网络。这里解释一下什么是淡化中心型网络,互联网属于平台中心型网络,人与人之间的交流必须集中到一个平台上,这个平台是我们常说的信任机制;而物联网是淡化中心型网络,传感器设备自组织成一个网络,这个网络节点不再是企业或者是平台,换句话说,平台将中心化的权利进行分布式优化,使得每个节点都有可能成为中心。

而对于区块链而言,它的技术核心所诉求的去中心化还是太过着急。但是,在一些领域,这种去中心化的诉求还是必要受到欢迎的,比如说:金融,房屋租赁等适合p2p模式的商业需求。笔者认为,下一个出口是物联网的最大原因是,相较于区块链而言,物联网的去中心化更柔和一些。

3 .人工智能、物联网、区块链,最后都一定会运用到生活当中。

这句话,可能听起来有些废话。但是,技术能够应用于生活的前提是技术本身能够解决一系列生活当中存在的问题,从经济学的角度来说,所有的技术都在围绕两个字:效率。无论今天人们对于人工智能、物联网、区块链如何看待,有一点是可以确定的,存在即价值。

至于时间维度,我们可以感受到或者看到,人工智能再经过一年多的炒作之后,它正在逐渐的落地应用到行业中。个人看法,2018年应该是人工智能拥抱行业的元年。一方面科技企业和传统企业也正在积极合作,另一方面人工智能相关的新媒体也正在推进人工智能的落地,比如说:新智元。

物联网这块自然就不用多说,上届政府在政策制定和相关规划上对物联网也算得上偏爱。而且,这几年当中,物联网商业应用一直发展的不错。只是,没有之前想象的那么好。相信未来在人工智能的配合下,物联网行业一定会得到快速发展。

对于区块链来说,或许还需要很长时间去去泡沫,今天区块链的泡沫太严重,除了市场的泡沫化,区块链还要面对很严的监管,这些问题还需要长时间的解决。个人认为,区块链落地到行业应该比人工智能需要花费更长的时间。至于今天很多企业与其凑热度,不如专心做事,凑热度在监管不明朗的情况下,容易出现问题。

并不是,现在主要都是向着物联网发展的,比如现在的共享单车、ETC智能停车、车联网、智能家居,家庭防盗、零售业、无人超市、无人机、无人车等,这些都代表了物联网的发展,不过现在物联网的公司蛮多的,当然也有卟良的公司趁机捞钱,所以这就看你怎么了解物联网了,物联网是实现万物互连,被誉为计算机、互联网之后的第三次世界信息产业的发展浪潮,如果要做这方面的话,沃腾通讯是这方便的,朋友合作过智能家居,各方面都不错!

物联网的发展前景很不错,具体如下:
1更安全的保护措施。在新技术出现之初,它的技术力量几乎都集中在创新上,导致监管水平低下,这就使业界的兴奋、激进和政策、监管的滞后常常形成鲜明的对比。由于物联网设备和基础设施的价格下降,企业在物联网设备上的应用也越来越普遍,这种创新和应用一旦普及,各种新技术的风险也突显出来。
2更普遍使用智能消费品设备。IoT所覆盖的行业人群广泛,从智慧交通、智能物流、医疗、农业、能源等行业应用,到私人智能家居、个人、智能汽车等应用,无论是降低成本,还是提高中国居民的生活质量,都将是中国居民生活质量的巨大提升。


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