扇出型封装FOPLP，迎来发展的春天！

近几年来，随着摩尔定律发展到极限，先进封装作为后摩尔时代的一项必然选择，对于芯片提升整体性能至关重要。作为下一代封装技术之一，扇出封装技术包括扇出型晶圆级封装（FOWLP）及扇出型面板级封装（FOPLP）两种，FOWLP这几年的发展态势良好，其主要由台积电将InFO提供给苹果生态所推动。而FOPLP的发展因受到良率产量、翘曲及设备投入研发、投资回报率等种种挑战在产业的发展仍有待提高。

但是现在，随着5G、汽车信息娱乐/ ADAS、人工智能、数据中心和可穿戴应用的需求之下，FOPLP技术因兼具大产能及成本优势，或将在这些领域找到突破点，发挥其用武之地。

扇出封装技术有着悠久的历史，该技术最早是由英飞凌于2007年率先设计提出。扇出技术可以通过将半导体I/O放置在裸片外部来增加I/O的数量，其技术流程主要是：第一步将晶圆作切割分离。第二步将已知测试良好的芯片放在载具上，进行封胶。第三步，完成 RDL及成球。第四步将封胶与可重复使用的载具作分离。这样，不仅可将多个 I / O 接点以扇出方式制作于封胶上，同时达到缩小封装体积及完成异质芯片的整合。透过RDL技术进行区域性互连，成为面板级封装不可或缺的致胜关键。

在两大扇出封装技术中，FOWLP与FOPLP技术各有千秋，各有其适合的应用领域，并不是绝对的竞争关系。FOPLP最大的优点是兼具大产能及成本优势。FOWLP面积使用率<85%，FOPLP面积使用率>95%，因此FOPLP可以放置更多的芯片数；FOPLP相比FOWLP较便宜，板级RDL提供具有成本效益的大尺寸互连，Yole数据显示，从200mm过渡到300mm大约能节省25%的成本，从300mm过渡到板级，则能节约66%的成本。

图源：Manz

FOWLP适合高密度的扇出型封装，多采用代工厂较精密的制程和设备，像CPU、GPU等领域大多采用FOWLP；FOPLP则聚焦在高功率、大电流的功率半导体产品应用，如APE、PMIC、功率器件等不需要最先进的制程和设备的芯片领域。据Yole的预测，电源管理集成电路 (PMIC)、射频 (RF) 收发器、连接模块等各种应用对扇出封装的需求不断增长，这将在未来几年推动其市场增长。

如今全球芯片应用端在变化，在一众市场应用中，根据Prismark的数据，5G&物联网、车用电子对芯片的需求将是持续驱动芯片生产的主要动能，到2026年5G&物联网预测将占总体半导体营收近30%；车用芯片则成为芯片成长率最高的应用类别，年复合增长率高达12.9%。

尤其在车用电子的封装中，扇出封装技术占着举足轻重的位置，用扇出先进封装技术FOPLP/ FOWLP生产的车用芯片价值高达一辆xEV芯含量价值的77%。FOPLP/ FOWLP主要应用于功能需求较高阶的车用组件，适合生产汽车中的大量功率、传感器、通信以及计算控制半导体芯片。

汽车电子中的IC封装一览

（图源：Manz）

值得一提的是，在这两大扇出封装技术中，FOPLP技术具备巨大的成长潜力，因为汽车中约66%的芯片价值可以使用FOPLP技术生产，FOPLP也是目前高速成长功率、传感器、通信等车规级/芯片生产的最佳解决方案。Yole数据显示，2022年FOPLP的市场空间大约是11.8亿美元，预计到2026年将增长到43.6亿美元。

从市场玩家来看，半导体OSAT（外包半导体组装测试厂商）、IDM（集成器件制造商）、晶圆代工厂（Foundry）等来自不同领域的制造商均在推动FOPLP技术的发展，三星是一众发展FOPLP业务的厂商中最激进的一家，其也是第一家实现FOPLP量产的厂商。除此之外，还有台湾厂商日月光、力成科技、群创，大陆方面华润微、奕斯伟等也切入面板级封装，韩国厂商Nepes。这些厂商都在积极推动板级封装技术的发展。

但FOPLP要实现大规模化的量产，还需要更多产业链的企业支持，比如相对应的设备也比较关键。在这方面，德国厂商Manz正在从FOPLP设备的角度进行攻坚！

2016年才进军半导体先进封装领域的德国厂商亚智科技，这几年发展稳扎稳打。2017年Manz研发并售出第一台用于半导体先进封装FOPLP的湿法化学设备；2019 年Manz交付了首条半导体板级封装全自动RDL生产线。Manz从研发515mm x 510mm面板开始，再至600mm x 600 mm，近日，Manz宣布实现了FOPLP产业的一个重要里程碑，Manz克服了面板翘曲的挑战，成功生产出业界最大基板尺寸700mm x 700mm的面板。

Manz集团亚洲区总经理林峻生先生展示以Manz新一代板级封装RDL自动化生产线所试生产的产品。

以往面板级封装在向大尺寸迁移中主要面临着翘曲、电镀与图案化均匀度、分辨率与高度电气连接性的挑战，对此，Manz认为，在大面积板级封装生产时，要达成高均匀线路重分布层的实践，大面积电镀设备是关键。Manz新一代板级封装 RDL生产线采用大面积电镀设备，涵盖传统强项湿法化学工艺的洗净、显影、蚀刻、剥膜与关键电镀铜设备，同时实现全线的自动化生产。

另外，很重要的技术是，Manz所研发的创新杯式垂直电镀系统设计，它采用无阴极治具杯式架构创新设计，以及多分区阳极设计和斜角扇叶/基板近接流体扰动设计，兼顾大面积与高均匀度的应用需求。再搭配无治具基板之高精度移载与上下板技术、新移载架构，取代机械手臂，缩小系统占地面积，还结合真空吸盘设计，无损基板且避免断电掉板的生产问题。最终实现了700mm x 700mm面板的电镀均匀性U%≥90 %，最小线宽/线距: 5μm / 5μm。

FOPLP的发展需要产业链的共同努力才能实现产业升级，为此，Manz积极整合材料商、上下游设备商，为客户提供完整的RDL生产设备及工艺规划服务，从自动化、材料使用与环保多维度协助客户打造高效生产解决方案并优化制程良率及降低制造成本。目前，Manz生产设备已出货全球知名半导体制造商，应用于车载与射频芯片的封装量产。

当然这离不开Manz在板级制程工艺、湿法化学工艺、自动化生产设备领域三十多年的经验，以及五大核心技术：

• 自动化：自动化是成功生产的关键因素，在这方面，Manz能够处理敏感材料和软性材料，并提供各种类型的机器手臂，具备快速、精准的处理能力，还有最低的破片率；

• 量测与检测：为了迎接工业4.0，Manz通过整合式光学控制系统、物理测量系统及整合式分析仪器，以此来确保生产过程最高精度和最快速度；

• 激光制程：除此之外，Manz还开发了最新的激光制程，通过设备模块化发挥最大的灵活性和稼动率，显著提高生产效率；

• 湿法化学工艺：近年来在设备及制程经验再不断地优化及精进下，成功跨入半导体微芯片先进封装领域，Manz是全球第一家提供板级微细铜重布线层(RDL, Redistribution Layer)整厂生产设备供货商。而且Manz的湿法化学工艺设备已拥有8,000多套安装经验，客户涵盖全球前十大半导体、IC载板、面板厂；

• 工业喷印：结合Manz 自动化整合能力与大数据智能生产流程多年专业知识以及合作伙伴 CADIS Engineering 在开发和产业化工业喷印系统及应用的能力，Manz有高效率的2D和 3D打印直接喷涂技术，和精确印刷导电材料以及超薄半导体和/或传感器的功能性墨水喷涂等解决方案；

扇出型面板级封装发展还需要更多厂商的协同努力，板级扇出型封装也逐渐侵蚀到wire-bond、ABF市场，所以像PCB厂、载板厂、面板厂这些后段封装厂可利用既有的经验，快速切入FOPLP 技术，才可以在技术急速演进的潮流中，持续地扮演关键性的地位。

此次Manz在FOPLP取得的成就对整个封装产业来说是一个积极信号，伴随着FOPLP技术进一步成熟，越来越多不同类型的厂商参与进来，扇出型封装正迎来新的发展契机。尤其是在汽车芯片这个快速发展的市场中，FOPLP将对汽车芯片的发展起着很大助推作用。

未来，Manz将凭借着核心技术及超过三十年的生产设备制造经验，助力国内在先进封装的发展，同时带动面板厂转型、IC载板厂升级。真正让FOPLP这样的先进封装技术作用于提升芯片性能，为整个半导体产业的创新贡献出更多的力量。

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