IC封裝供不應(yīng)求，這四大因素都能要了封測廠的命？

　　IC需求的意外爆發(fā)正在波及半導(dǎo)體封測供應(yīng)鏈。

　　對芯片需求的不斷上升正在沖擊IC封裝供應(yīng)鏈，導(dǎo)致某些類型的封裝、制造能力、引線框和一些設(shè)備的短缺。

　　IC封裝供不應(yīng)求的局面今年早些時(shí)候就開始出現(xiàn)了，自那時(shí)起，問題愈演愈烈，到了第三季度和第四季度，供求嚴(yán)重失衡，現(xiàn)在看來，這種局面將持續(xù)到2018年。

　　出現(xiàn)這種局面有若干原因，最主要原因在于IC需求意外爆發(fā)，因此客戶需要更多的IC封裝產(chǎn)能，但是，IC封裝工廠已經(jīng)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，無法滿足多種封裝類型的需求。

　　除了IC封裝之外，電子板塊的其它產(chǎn)品品類也在這次所謂的“繁榮或超級(jí)周期”中面臨供應(yīng)短缺局面。全球最大的半導(dǎo)體封裝與測試(OSAT)巨頭先進(jìn)半導(dǎo)體工程公司(ASE)首席運(yùn)營官Tien Wu表示：“這次究竟是一次超級(jí)周期，還是我們之前從未見過的內(nèi)在擴(kuò)展?在這個(gè)超級(jí)周期中，供應(yīng)不足的情況不絕于耳，包括存儲(chǔ)、OLED、被動(dòng)元件等等。甚至在貼片機(jī)等半導(dǎo)體設(shè)備方面也存在交付時(shí)間拉長的問題。之所以出現(xiàn)這種情形，一方面是由于產(chǎn)能供應(yīng)有限，另一反面是需求將在很長的一段時(shí)間內(nèi)維持強(qiáng)勁?！?/p>

　　大多數(shù)元件出現(xiàn)缺貨的原因顯而易見。比如OLED，蘋果和三星兩家智能手機(jī)巨頭幾乎吞噬了OLED屏幕的所有產(chǎn)能。盡管需求不斷上升，DRAM供應(yīng)商卻一直不愿增加產(chǎn)能，導(dǎo)致DRAM成為今年漲價(jià)的急先鋒。NAND產(chǎn)品則是由于供應(yīng)商生產(chǎn)工藝正從平面型NAND向3D NAND轉(zhuǎn)型，良率問題導(dǎo)致供應(yīng)不足。

　　相比之下，集成電路封裝的問題更為復(fù)雜，而且涉及多個(gè)產(chǎn)品市場。

　　集成電路封裝行業(yè)的工廠利用率很高，但全球200毫米晶圓bumping制程的產(chǎn)能存在嚴(yán)重短缺。在晶圓bumping工藝中，焊球或銅柱在晶圓上形成，在晶粒與基板之間提供電互連。

　　200mm晶圓bumping產(chǎn)能不足影響了智能手機(jī)芯片級(jí)封裝(CSP)和射頻前端模塊等產(chǎn)品的供應(yīng)。

　　而且，由于其他原因，四扁平無引腳(QFN)封裝和晶圓級(jí)封裝需求量大增，導(dǎo)致供應(yīng)緊張。

　　對QFN的需求導(dǎo)致引線框(leadframes)的交付時(shí)間更長，引線框是用于QFN封裝類型的關(guān)鍵組件。而且，封裝設(shè)備需求也比預(yù)期的要強(qiáng)。

　　當(dāng)然，并不是所有封裝類型都供不應(yīng)求。但是總體來說，整個(gè)2017年半導(dǎo)體封測的需求一直很強(qiáng)勁，并且將一直持續(xù)到2018年。TechSearch International總裁Jan Vardaman表示：”每家封測工廠都處于滿產(chǎn)狀態(tài)，這段時(shí)期是封測工廠產(chǎn)能利用率最高的一段時(shí)間?！?/p>

　　不消說，供不應(yīng)求會(huì)影響向客戶的交付時(shí)間。 “這也會(huì)影響那些試圖向市場推出新產(chǎn)品的公司，如果他們的供應(yīng)受到限制，可能會(huì)損害他們的收入，”Vardaman說： “現(xiàn)在最大的問題是，供不應(yīng)求的局面會(huì)持續(xù)多久?我想，誰都無法給出正確的答案?！?/p>

　　這些趨勢令客戶擔(dān)憂。提供IC封裝和測試服務(wù)的封測廠正面臨巨大壓力。這些封測廠多年來資本不足，大多數(shù)供應(yīng)商沒有足夠的資源來滿足苛刻的客戶群的各種需求。

　　本文主要研究了IC封裝行業(yè)面臨的主要短缺問題，如bumping產(chǎn)能、封裝類型、引線框和設(shè)備等。

　　Bumping產(chǎn)能

　　2017年突然出現(xiàn)的繁榮周期讓整個(gè)業(yè)界大吃一驚。比如，2016年年末，世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織(WSTS)預(yù)測，2017年集成電路行業(yè)規(guī)模將比2016年溫和增長3%。但是，這一年來，隨著DRAM和3D NAND銷售額的激增，WSTS已經(jīng)多次上調(diào)IC市場銷售的預(yù)測。根據(jù)最新的預(yù)測，該組織預(yù)計(jì)2017年半導(dǎo)體市場規(guī)模將達(dá)到4090億美元，同比2016年大幅度增長20.6%，2018年，IC市場將繼續(xù)將增長7%。

　　IC封裝供應(yīng)鏈的情況反映了芯片行業(yè)的需求前景。在這次超級(jí)周期中，封測廠們在2017年上半年目睹了傳統(tǒng)的增長模式。

　　但是到了第三季度和第四季度，若干個(gè)板塊的需求開始超預(yù)期增長。 STATS ChipPAC公司產(chǎn)品和技術(shù)營銷副總裁Vinayak Pandey說：“當(dāng)然，智能手機(jī)的需求一直都在。除了移動(dòng)設(shè)備，汽車和網(wǎng)絡(luò)的需求超出了我們的預(yù)期?！?/p>

　　需求大增導(dǎo)致封測廠商訂單的激增。目前，封測廠商的工廠利用率平均都在80%以上，當(dāng)然有很多類型的封測產(chǎn)能正在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。 “封測廠商正在全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，”Pandey說。“如果有任何額外的需求，交貨時(shí)間就會(huì)越來越長?！?/p>

　　產(chǎn)能的緊張表現(xiàn)在好幾個(gè)方面，其中，最大的瓶頸是一種被稱為晶圓bumping的成熟制造工藝，尤其是在200mm晶圓上。目前，Amkor、ASE、STATS ChipPAC等公司都提供晶圓bumping服務(wù)。

　　作為交鑰匙服務(wù)的一部分，晶圓bumping直接在200mm或300mm晶圓上進(jìn)行。bumping本身不是一種封裝類型，它是一種在晶圓上形成微小的焊球或銅柱的制造工藝。

　　圖1. 通用bumping技術(shù)

　　通過bumping，封測廠商可以開發(fā)出各種封裝類型，比如CSP、扇出和Flip-chip BGA。CSP、扇入式和扇出式都屬于晶圓級(jí)封裝(WLP)。WLP是當(dāng)IC還在晶圓上時(shí)就對其進(jìn)行封裝的一種工藝。

　　圖2. 傳統(tǒng)封裝與晶圓級(jí)封裝的流程對比

　　Flip-chip是一種互連方案，而不是一種封裝類型。它廣泛應(yīng)用在應(yīng)用處理器、圖形芯片和微處理器中。

　　在Flip-chip中，在硅片上形成微小的凸塊或銅柱。然后，將器件翻轉(zhuǎn)并安裝在一個(gè)單獨(dú)的硅片或電路板上。硅片或電路板包括一些銅焊盤。 凸塊或銅柱落在焊盤上，形成電氣連接。

　圖3. Flip-Chip BGA封裝

　　目前，OSAT廠商已經(jīng)具備了充足的300mm bumping產(chǎn)能，但是令人驚訝的是，市場上200mm bumping的成熟產(chǎn)能嚴(yán)重短缺。