【科普】什么是晶圆级封装

judy — Tue, 22 Feb 2022 07:57:26 +0000

晶圆级封装(Wafer Level Packaging，缩写WLP)是一种先进的封装技术，因其具有尺寸小、电性能优良、散热好、成本低等优势，近年来发展迅速。根据Verified Market Research 研究数据，晶圆级封装市场 2020 年为 48.4 亿美元，预计到 2028 年将达到 228.3 亿美元，从 2021 年到 2028 年的复合年增长率为 21.4%。

一、晶圆级封装VS传统封装

在传统晶圆封装中，是将成品晶圆切割成单个芯片，然后再进行黏合封装。不同于传统封装工艺，晶圆级封装是在芯片还在晶圆上的时候就对芯片进行封装，保护层可以黏接在晶圆的顶部或底部，然后连接电路，再将晶圆切成单个芯片。

相比于传统封装，晶圆级封装具有以下优点：

1、封装尺寸小

由于没有引线、键合和塑胶工艺，封装无需向芯片外扩展，使得WLP的封装尺寸几乎等于芯片尺寸。

2、高传输速度

与传统金属引线产品相比，WLP一般有较短的连接线路，在高效能要求如高频下，会有较好的表现。

3、高密度连接

WLP可运用数组式连接，芯片和电路板之间连接不限制于芯片四周，提高单位面积的连接密度。

4、生产周期短

WLP从芯片制造到、封装到成品的整个过程中，中间环节大大减少，生产效率高，周期缩短很多。

5、工艺成本低

WLP是在硅片层面上完成封装测试的，以批量化的生产方式达到成本最小化的目标。WLP的成本取决于每个硅片上合格芯片的数量，芯片设计尺寸减小和硅片尺寸增大的发展趋势使得单个器件封装的成本相应地减少。WLP可充分利用晶圆制造设备，生产设施费用低。

二、晶圆级封装的工艺流程

图 WLP工艺流程

晶圆级封装工艺流程如图所示：

1、涂覆第一层聚合物薄膜，以加强芯片的钝化层，起到应力缓冲的作用。聚合物种类有光敏聚酰亚胺（PI）、苯并环丁烯（BCB）、聚苯并恶唑（PBO）。

2、重布线层（RDL）是对芯片的铝/铜焊区位置重新布局，使新焊区满足对焊料球最小间距的要求，并使新焊区按照阵列排布。光刻胶作为选择性电镀的模板以规划RDL的线路图形，最后湿法蚀刻去除光刻胶和溅射层。

3、涂覆第二层聚合物薄膜，是圆片表面平坦化并保护RDL层。在第二层聚合物薄膜光刻出新焊区位置。

4、凸点下金属层（UBM）采用和RDL一样的工艺流程制作。

5、植球。焊膏和焊料球通过掩膜板进行准确定位，将焊料球放置于UBM上，放入回流炉中，焊料经回流融化与UBM形成良好的浸润结合，达到良好的焊接效果。

三、晶圆级封装的发展趋势

随着电子产品不断升级换代，智能手机、5G、AI等新兴市场对封装技术提出了更高要求，使得封装技术朝着高度集成、三维、超细节距互连等方向发展。晶圆级封装技术可以减小芯片尺寸、布线长度、焊球间距等，因此可以提高集成电路的集成度、处理器的速度等，降低功耗，提高可靠性，顺应了电子产品日益轻薄短小、低成本的发展要需求。

晶圆级封装技术要不断降低成本，提高可靠性水平，扩大在大型IC方面的应用：

1、通过减少WLP的层数降低工艺成本，缩短工艺时间，主要是针对I/O少、芯片尺寸小的产品。

2、通过新材料应用提高WLP的性能和可靠度。主要针对I/O多、芯片尺寸大的产品。

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东芝新建300毫米晶圆厂房扩大功率半导体产能

judy — Fri, 11 Feb 2022 01:59:57 +0000

第一阶段的生产计划将使产能提高2.5倍

东芝电子元件及存储装置株式会社（“东芝”）今天宣布将在其主要的分立半导体生产基地（石川县的加贺东芝电子株式会社）新建一座300毫米晶圆厂房，用于生产功率半导体。厂房建设将分两个阶段进行，以便根据市场趋势优化投资步骤。第一阶段的生产计划于2024财年开始。当第一阶段达到满负荷生产时，东芝的功率半导体产能将达到2021财年的2.5倍[1]。

功率器件是管理和减少每一种电子设备的功耗以及实现碳中和社会的重要组成部分。车辆电气化和工业设备自动化对功率器件的需求不断增长，对低压金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)及其他器件的需求非常强劲。到目前为止，东芝已经提高200毫米产线的产能来满足这一增长的需求，并将300毫米产线的投产时间从2023财年的上半年[2]提前至2022财年的下半年。针对新厂的整体产能和设备投资、开始生产时间、生产能力和生产计划的决策将符合市场趋势。

新工厂将采用吸震结构；加强的BCP系统，包括双供电回路；以及最新的节能生产设备，以减少环境负担。它还将致力于实现100%依赖可再生能源的“RE100”目标。新厂还将通过引入人工智能和自动晶圆运输系统改善产品质量和生产效率。

展望未来，东芝将通过适时的投资和研发来扩大其功率半导体业务并提高竞争力，从而使其能够应对快速增长的需求，并为低能耗社会和碳中和做出贡献。

注释：
[1] 200和300毫米晶圆的总产能（200毫米当量）。
[2] 东芝电子元件及存储装置株式会社宣布对功率器件业务进行重大投资
- 准备筹建300毫米晶圆厂 –（2021年3月10日）

https://toshiba.semicon-storage.com/ap-en/company/news/news-topics/2021/03/corporate-20210310-1.html

时间表（计划）

施工开始：2023年春季

建设完成：2024年春季

开始生产：2024财年内

加贺东芝电子株式会社概况

地点：1-1, Iwauchi-cho, Nomi-shi, Ishikawa Prefecture, Japan

成立：1984年12月

总裁兼代表董事：Hideo Tokunaga
雇员：约1,000人（截至2021年9月30日）

主要产品：分立半导体（功率半导体、小信号器件和光电器件）

* 公司名称、产品名称和服务名称可能是其各自公司的商标。
* 本新闻稿中的产品价格和规格、服务内容和联系方式等信息，在公告之日为最新信息，但如有变更，恕不另行通知。

关于东芝电子元件及存储装置株式会社

东芝电子元件及存储装置株式会社是先进半导体和存储解决方案的领先供应商，凭借半个多世纪的经验和创新，为客户和商业伙伴提供卓越的离散半导体、系统LSI和HDD产品。
公司在全球各地的2.2万名员工同心同德，竭力实现公司产品价值的最大化，同时重视与客户的合作，促进价值和新市场的共同创造。东芝电子元件及存储装置株式会社期待在目前超过7,100亿日元（65亿美元）的年度销售额基础上再接再厉，为全人类创造更加美好的未来。
如需了解更多信息，请访问：https://toshiba.semicon-storage.com/ap-en/top.html

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