IC封裝供不應求，這四大因素都能要了封測廠的命？

　　IC需求的意外爆發(fā)正在波及半導體封測供應鏈。

　　對芯片需求的不斷上升正在沖擊IC封裝供應鏈，導致某些類型的封裝、制造能力、引線框和一些設備的短缺。

　　IC封裝供不應求的局面今年早些時候就開始出現(xiàn)了，自那時起，問題愈演愈烈，到了第三季度和第四季度，供求嚴重失衡，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封裝產能，但是，IC封裝工廠已經滿負荷運轉，無法滿足多種封裝類型的需求。

　　除了IC封裝之外，電子板塊的其它產品品類也在這次所謂的“繁榮或超級周期”中面臨供應短缺局面。全球最大的半導體封裝與測試(OSAT)巨頭先進半導體工程公司(ASE)首席運營官Tien Wu表示：“這次究竟是一次超級周期，還是我們之前從未見過的內在擴展?在這個超級周期中，供應不足的情況不絕于耳，包括存儲、OLED、被動元件等等。甚至在貼片機等半導體設備方面也存在交付時間拉長的問題。之所以出現(xiàn)這種情形，一方面是由于產能供應有限，另一反面是需求將在很長的一段時間內維持強勁?！?/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巨頭幾乎吞噬了OLED屏幕的所有產能。盡管需求不斷上升，DRAM供應商卻一直不愿增加產能，導致DRAM成為今年漲價的急先鋒。NAND產品則是由于供應商生產工藝正從平面型NAND向3D NAND轉型，良率問題導致供應不足。

　　相比之下，集成電路封裝的問題更為復雜，而且涉及多個產品市場。

　　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制程的產能存在嚴重短缺。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產能不足影響了智能手機芯片級封裝(CSP)和射頻前端模塊等產品的供應。

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

　　對QFN的需求導致引線框(leadframes)的交付時間更長，引線框是用于QFN封裝類型的關鍵組件。而且，封裝設備需求也比預期的要強。

　　當然，并不是所有封裝類型都供不應求。但是總體來說，整個2017年半導體封測的需求一直很強勁，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狀態(tài)，這段時期是封測工廠產能利用率最高的一段時間。”

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

　　這些趨勢令客戶擔憂。提供IC封裝和測試服務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產能、封裝類型、引線框和設備等。

　　Bumping產能

　　2017年突然出現(xiàn)的繁榮周期讓整個業(yè)界大吃一驚。比如，2016年年末，世界半導體貿易統(tǒng)計組織(WSTS)預測，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已經多次上調IC市場銷售的預測。根據(jù)最新的預測，該組織預計2017年半導體市場規(guī)模將達到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封裝供應鏈的情況反映了芯片行業(yè)的需求前景。在這次超級周期中，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，若干個板塊的需求開始超預期增長。 STATS ChipPAC公司產品和技術營銷副總裁Vinayak Pandey說：“當然，智能手機的需求一直都在。除了移動設備，汽車和網絡的需求超出了我們的預期?！?/p>

　　需求大增導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，當然有很多類型的封測產能正在滿負荷運轉。 “封測廠商正在全負荷運轉，”Pandey說?！叭绻腥魏晤~外的需求，交貨時間就會越來越長?！?/p>

　　產能的緊張表現(xiàn)在好幾個方面，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。

　　作為交鑰匙服務的一部分，晶圓bumping直接在200mm或300mm晶圓上進行。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

　　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封裝(WLP)。WLP是當IC還在晶圓上時就對其進行封裝的一種工藝。

　　圖2. 傳統(tǒng)封裝與晶圓級封裝的流程對比

　　Flip-chip是一種互連方案，而不是一種封裝類型。它廣泛應用在應用處理器、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，將器件翻轉并安裝在一個單獨的硅片或電路板上。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廠商已經具備了充足的300mm bumping產能，但是令人驚訝的是，市場上200mm bumping的成熟產能嚴重短缺。