各廠商摩拳擦掌研製AiP,臺積電、日月光早已躍躍欲試

針對5G通訊毫米波(mm-Wave)開發趨勢,AiP(Antenna in Package)封裝技術將成為實現手機終端裝置的發展關鍵。


隨著高通(Qualcomm)於2018年7月推出的AiP模組(QTM052及525)陸續問世後,各家廠商對此無不摩拳擦掌,爭相投入相關模組的技術研製上;其中半導體制造龍頭臺積電及封測大廠日月光投控,對此最為積極。


日月光投控對於AiP封裝技術之演進,憑藉日月光及矽品對於相關封裝的長期研發,以及旗下環旭電子增設天線測試實驗室的積極投入態度,為此將進一步擴充5G毫米波之發展進程。


高通推出AiP模組後,製造龍頭臺積電與封測大廠日月光等皆已躍躍欲試


面對5G通訊毫米波逐步發展之際,加上高通已推出的AiP模組產品,各家IDM廠、Fabless廠、製造及封測代工廠商,對此無不躍躍欲試,試圖加速開發相關產品,從而應付為數龐大的射頻前端市場及5G應用商機。


為了實現AiP封裝製造技術,現行除了已開發出InFO-AiP封裝技術的半導體制造龍頭臺積電外,其他封測廠商(如日月光、Amkor、江蘇長電及矽品等)也有相應的佈局動作,並採取默默耕耘的發展態勢,以求提供後續5G通訊毫米波之市場需要。


其中,若以日月光及矽品發展動態為例,現階段AiP封裝技術主要採用RFIC於底層的設計架構,相較於臺積電在內層及其他廠商於上層之結構,整體於製作成本上,相較其他產品將更具吸引力。


日月光與臺積電於AiP封裝技術差異,使產品特性及成本已成為選擇難題


針對現行AiP封裝技術,進一步比較於臺積電內層式之InFO-AiP構造,以及日月光與矽品於底層式的AiP結構差異,可發現RFIC的擺放位置,將是決定模組產品之性能表現(天線訊號損耗、散熱機制)及成本高低(製造良率及難易度)的重要指標。


各廠商摩拳擦掌研製AiP,臺積電、日月光早已躍躍欲試

圖:RFIC於不同位置之AiP結構比較表(Source:拓墣產業研究院整理)


其中,以日月光與矽品開發之AiP封裝架構為探討主題時,當RFIC放置於底層結構中,此結構確實能有效降低封裝成本,並且對於開發流程上也十分有利;由於封測廠商於相關製作流程中,可獨立開發重分佈層(RDL),並搭配上單獨封裝好的RFIC,最後再將二者結合於一體,以完成AiP所需的架構。


如此之設計理念,對於管控封裝成本而言,已起到節省工序作用;然而卻也衍生出另一個難題,“如何將底層的RFIC在運作時產生之熱源有效導引出來”,這將是後續亟需克服的關鍵要務之一。


另一方面,臺積電開發的InFO-AiP封裝技術,由於運用本身擅長的線寬微縮技術,當RFIC於元件製造完成後,隨之進行一系列的後段封裝程序;也在此時延伸原有的通訊元件金屬線路,將使重分佈層得以連結RFIC並導引至天線端,從而達到降低天線端訊號衰弱之效果。


整體而言,雖然日月光及矽品的AiP結構可有效降低成本,但散熱機制仍需額外考量,且臺積電的InFO-AiP能成功增進產品效能,然而整體封測製造成本卻依舊偏高。


由此可見,AiP封裝技術於產品特性及成本表現之因素中,已成為一項選擇難題,考驗未來客戶在產品設計及應用需求上應該如何取捨。


Source:拓墣產業研究院


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