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IC封测
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IC封测是IC制造流程中重要的一环,一般可分成两个阶段,其中在切割、封装前的测试为IC晶圆测试(Wafer Test),其目的在针对晶片作电性功能上的测试,使IC在进入封装前能先行过滤出电性功能不良的晶片,以降低IC 成品的不良率,减少制造成本的耗费。而封装成形后的测试为IC成品测试(Final Test),其目的在确认IC 成品的功能、速度、容忍度、电力消耗、热力发散等属性是否正常,以确保IC 出货前的品质。[1]对IC 制造厂商而言,测试实为一不可缺少之关键制程。专业的IC测试服务厂,主要系以精密之高科技机器设备,利用测试程式模拟IC各种可能之使用环境及方法,例如在高温、低温、电压不稳及电压偏高或偏低等恶劣环境与一般正常使用状况下,将受测IC置于此模拟环境中,测试其工作状态是否在规格范围内,以确保IC 之品质。

而封装的种类非常多样,不同产品也会使用不同封装方式,封装的技术也一路从一开始的DIP(Dual In-Line Package)、QFP(Quad Flat Package)演变到以IC载板为主的闸球阵列PGA(Pin Grid Array Package)、BGA(Ball Grid Array Package)再到晶圆尺寸封装CSP(Chip Scale Package)及MCM(multi-Chip Module),另外还有最近较红的SoC(System-On-Chip)及SiP(System-In-Package)等较高阶的技术。[2]

SoC和SiP封装分别有什么优势?谁是未来的主流? SoC(System-On-Chip,系统单晶片)顾名思义就是把包括处理器、记忆体等不同功能都集结封装到同一个晶片里,所以最后的产品就只有一片晶片。而SiP(System-In-Package,系统单封装)则是SoC的延伸,不同处在于SiP是将各种不同功能的晶片直接整合封装到一个模组里,因此最后的产品是一个系统,里面会有许多不同的晶片。不过一般来说,SoC主要只整合了像AP(Application Processor,应用处理器,会负责大部分应用程式的执行)之类的逻辑系统,而SiP则是用叠加的方式集成了AP+mobile Dram(动态随机存取记忆体,就是大家常听到的DDR3、DDR4等等),甚至是RF(Radio Frequency,射频模组,负责接收讯号)、CMOS影像感测器(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,简称CIS,顾名思义就是感测影像并回传给CPU,使拍照品质更高)等。随著技术越来越好,之后emmc(内嵌式记忆体)、也有可能集成到SiP中。

以目前的趋势来说,虽然SoC的效能比SiP更高,但因摩尔定律的限制以及产品的复杂度越来越高, SoC的设计难度及研发费用也越来越高(且通常SoC的研发时间为SiP的两倍左右),因此目前较多是高阶、生命周期较长的产品例如PC、智慧型手机的CPU、GPU、RF 等才会用SoC;而其他像是智慧家电、智慧手表、TWS等IoT产品因为效能不需那么高,在考量成本下通常使用SiP。

话说SiP其实也不是什么新技术,但因为近几年IoT的高速成长,且确定会是未来几年的主流趋势,再加上 最近很火红的AirPods Pro及Apple Watch也都使用SiP封装,以及5G时代的多频段特性也都让SiP有更大的发展潜力 ,例如前段RF SiP,天线整合封装(Antenna in Package,AiP)等,上述原因都使得SiP又成为市场的宠儿,各家厂商也都开始专注发展加强自己的SiP封装业务。总结来说,SiP由于研发难度低、成本较低、设计弹性较大等原因,且很多时候SiP里甚至也可以包SoC,因此在这个万物都需要联网的时代,SiP将会走的比SoC更快更普及。

那么SiP既然不是新技术,厂商竞争的关键在哪呢?笔者认为在于厂商能否拿到关键IC的能力,比如说iPhone 11的SiC里包括了装有CPU及GPU的核心SoC,以及Dram、RF元件等,而封装厂商最重要的任务就是要能从不同的厂商分别拿到这些关键的IC才有办法进行SiP的封装。至于拿不拿得到,除跟本身技术有关外(包含良率高低、设计能力、服务品质等),再来就是跟规模有关,需求量越大,或是越具有品牌规模的公司,往往较能拿到充足且价格较低的晶片进行封装。


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不只晶圆代工,台湾封测也是世界第一!


参考资料

  1. IC测试03.23.2021 MoneyDJ理财网
  2. IC制程最后的守门员03.02.2020 数位时代