影像傳感芯片及MEMS的晶圓級芯片尺寸封裝技術(shù)

　　晶方半導體科技(蘇州)有限公司是一家居于領(lǐng)導地位的晶圓級芯片尺寸封裝(WLCSP)的高科技企業(yè)。公司于2005年6月10日在蘇州工業(yè)園區注冊成立，總投資6500萬(wàn)美元，公司由中新蘇州工業(yè)園區創(chuàng )業(yè)投資有限公司、英菲尼迪-中新創(chuàng )業(yè)投資企業(yè)、以色列Engineering and IP Advanced Tech-nologies Ltd.(原Shellcase公司)、Omnivision公司等五家共同投資。晶方半導體是中國大陸第一家擁有Shellcase封裝技術(shù)的中方控股企業(yè)，也是國內第一家擁有可量產(chǎn)的WLCSP技術(shù)封裝影像傳感芯片(CCD和CMOS)的公司，填補了國內在該項技術(shù)領(lǐng)域的空白，而且全球首次開(kāi)發(fā)微機電系統(MEMS)封裝的WLCSP技術(shù)，成功實(shí)現了技術(shù)革新和封裝領(lǐng)域的多樣化，為建設創(chuàng )新型企業(yè)邁出了重要的一步。 

　　1 技術(shù)引進(jìn)背景

　　原以色列Shellcase公司(現更名為Engineeringand IP Advanced Technologies Ltd.)是全球唯一一家擁有半導體晶圓級芯片尺寸封裝技術(shù)的公司。它所研發(fā)的ShellOP，ShellOC，ShellUT等半導體晶圓級封裝技術(shù)居世界領(lǐng)先地位。十年前，Shellcase公司開(kāi)始將它的技術(shù)轉化為產(chǎn)品，然而由于種種因素導致成本太高，Shellcase的工廠(chǎng)始終處于樣品試生產(chǎn)階段。在五年多的量產(chǎn)目標期間，僅生產(chǎn)方面每月虧損50萬(wàn)美元以上，即使到了2004～2005年度也無(wú)法讓該技術(shù)得以量產(chǎn)，該項高科技只能待孵于Shellcase的實(shí)驗室中。至2004年底，該晶圓級尺寸封裝市場(chǎng)萎縮，Shellease公司財務(wù)狀況不佳：虧損9000萬(wàn)美元，另外虧欠外債2000萬(wàn)美元，以致公司瀕臨破產(chǎn)。

　　中新創(chuàng )投和Infinity在仔細評估其技術(shù)的先進(jìn)性，進(jìn)行市場(chǎng)調研，充分考慮作為其主要產(chǎn)品的光學(xué)圖像傳感器在國內外發(fā)展的市場(chǎng)趨勢，分析了國內半導體產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度，并確認這是半導體封裝行業(yè)的革命性技術(shù)的前提下，共同尋找了1950萬(wàn)美元的資金(中新創(chuàng )投出資500萬(wàn)美元，Infinity出資450萬(wàn)美元，IDB／Infinity融資1000萬(wàn)美元)，投資Shellcase公司，而此時(shí)Shellcase由于連年虧損市值僅500萬(wàn)美元，以此中新創(chuàng )投和Infinity取得了該公司72％的控股權，并出資成立了晶方半導體科技(蘇州)有限公司。

　　2 創(chuàng )新性

　　晶圓級芯片尺寸封裝(Wafer Level Chip SizePackaging，WLCSP)技術(shù)是對整片晶圓進(jìn)行封裝測試后再切割得到單個(gè)成品芯片的技術(shù)，封裝后的芯片尺寸與裸片完全一致。它徹底顛覆了傳統封裝如陶瓷無(wú)引線(xiàn)芯片載具(Ceramic Leadless Chip Carrier，CLCC)、有機無(wú)引線(xiàn)芯片載具(Organic LeadlessChip Carrier，OLCC)和數碼相機模塊式的模式，順應了市場(chǎng)對微電子產(chǎn)品日益輕、小、短、薄化和低價(jià)化要求。該技術(shù)封裝后的芯片尺寸達到了微型化極限，芯片成本隨著(zhù)芯片減小和晶圓增大而顯著(zhù)降低，是未來(lái)可把IC設計、晶圓制造、封裝測試、基板廠(chǎng)整合為一體的領(lǐng)先技術(shù)，是當前封裝領(lǐng)域的熱點(diǎn)和未來(lái)的發(fā)展趨勢。晶方半導體在引進(jìn)以色列Shellcase的WLCSP技術(shù)基礎上，堅持引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng )新的思路，圍繞封裝工藝的革新、封裝結構的創(chuàng )新、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)等項目進(jìn)行，取得了多項自主知識產(chǎn)權。

　　在封裝工藝的革新方面，解決了以下主要問(wèn)題：

　　(1)降低了影像傳感芯片封裝的內污染問(wèn)題，內污染是影像傳感芯片的主要殺手之一；

　　(2)減小了蝕刻槽內芯片電極與外引線(xiàn)的電連接失效幾率；

　　(3)減少了機械切割時(shí)芯片脫離現象；

　　(4)減少了機械半切后沉積金屬的時(shí)間。

　　在封裝結構的創(chuàng )新方面，完成了以下工作：

　　(1)開(kāi)發(fā)了封裝成本更低、晶圓利用率更高、封裝厚度更薄的封裝工藝；

　　(2)獨創(chuàng )側面開(kāi)槽的L型和N型的電連接結構，提高芯片側面電連接的可靠性；

　　(3)首創(chuàng )了雙層線(xiàn)路方案，使得用WLCSP技術(shù)封裝具有更多電極的影像傳感芯片成為現實(shí)；

　　(4)開(kāi)發(fā)了玻璃上集成紅外過(guò)濾薄膜的封裝工藝，在減小封裝厚度(取代獨立的玻璃和芯片)的同時(shí)，提高了成像質(zhì)量。

　　在新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)方面：

　　(1)研發(fā)WLCSP封裝加速度計微機電系統的工藝(MEMS)；

　　(2)研發(fā)WLCSP封裝數字化光處理器件的工藝；

　　(3)制作光波導工藝。

　　3 對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的意義

　　影像傳感芯片作為數字影像產(chǎn)品的門(mén)戶(hù)，出現了巨大的市場(chǎng)需求，近幾年來(lái)，全球數字影像產(chǎn)品如數字相機、PC Camera、數字攝錄像機、相機手機、光學(xué)鼠標等在市場(chǎng)均出現熱賣(mài)。尤其在數字影像科技與無(wú)線(xiàn)傳輸、寬帶通訊技術(shù)的推動(dòng)下，便攜式數字產(chǎn)品越來(lái)越進(jìn)人尋常百姓家。從2003年到2007年之需求量年復合平均成長(cháng)率達30.3％。法國Yole Development分析表明，2010年全球MEMS器件市場(chǎng)增長(cháng)到98.6億美元，年復合增值率13％。據市場(chǎng)預測，WLCSP封裝的年營(yíng)業(yè)收入增長(cháng)率17.58％，遠遠高于其他封裝技術(shù)，WLCSP封裝影像傳感芯片的市場(chǎng)份額由去年的15％升至30％左右。便攜式數字電子影像產(chǎn)品要求輕小短薄化、功能多樣化、低成本化，而傳統的引線(xiàn)鍵合封裝不能滿(mǎn)足這些要求。

　　雖然市場(chǎng)需求勢頭強勁，但影像傳感芯片的晶圓級芯片封裝在國內外卻處于早期發(fā)展階段，難以滿(mǎn)足巨大的市場(chǎng)需要。晶方半導體是全球第二家、中國大陸第一家提供晶圓級芯片尺寸封裝影像傳感器服務(wù)的公司，擁有一套完整的系統先進(jìn)的量產(chǎn)線(xiàn)。

　　晶方半導體從以色列Shellcase公司引進(jìn)WLCSP技術(shù)，結束了國內不能用WLCSP封裝影像傳感芯片的歷史，填補了國內空白；催生并建立了國內WLCSP封裝影像傳感芯片產(chǎn)業(yè)鏈；晶方在此基礎上，在全球率先開(kāi)發(fā)WLCSP在微機電系統(MicroElectromechanical System，MEMS)的應用。傳統的MEMS封裝沒(méi)有統一的形式，且封裝只能單個(gè)進(jìn)行而不能大批量同時(shí)生產(chǎn)，因此封裝在MEMS產(chǎn)品總費用中占據70％～80％，封裝技術(shù)已成為MEMS生產(chǎn)中的瓶頸。傳統的MEMS封裝不能同時(shí)滿(mǎn)足消費電子領(lǐng)域中低成本、氣體密封性、小尺寸等要求。國家863計劃M(mǎn)EMS專(zhuān)家組組長(cháng)孫長(cháng)寧指出，MEMS在國內“需求強勁，且增長(cháng)迅速，有著(zhù)巨大的市場(chǎng)潛力”。晶方已與全球最大的加速度計MEMS公司簽訂了合同，既是適應市場(chǎng)的需求，也是對引進(jìn)、消化、再創(chuàng )新的另一個(gè)示范，為積極創(chuàng )造自主知識產(chǎn)權提供物質(zhì)基礎，同時(shí)也對同內微納產(chǎn)業(yè)的形成和我國MEMS封裝水平的提升具有推動(dòng)作用。

　　作為國內第一家從事影像傳感芯片晶圓級芯片尺寸封裝和首次開(kāi)發(fā)WLCSP技術(shù)封裝微機電系統(MEMS)的晶方半導體科技(蘇州)有限公司有著(zhù)廣闊的市場(chǎng)空間和良好的發(fā)展前景。它在傳統的影像傳感芯片產(chǎn)業(yè)鏈中開(kāi)辟了新的分支鏈，即“符合WLCSP規范”的芯片設計?芯片制造?芯片WLCSP。封裝；同時(shí)由于WLCSP封裝的產(chǎn)品符合消費類(lèi)電子產(chǎn)品輕小短薄化和低價(jià)化的市場(chǎng)發(fā)展要求，使得原來(lái)局限于應用在工業(yè)電子領(lǐng)域的電子產(chǎn)品(如微機電系統)，因為采用了WLCSP封裝，推動(dòng)和加速了其在消費類(lèi)電子產(chǎn)品的廣泛應用；另外WLCSP作為最前沿的封裝技術(shù)之一，使用了傳統封裝技術(shù)中沒(méi)有使用過(guò)的物料和設備，這對半導體的物料和設備業(yè)提出了新的要求，帶動(dòng)了原有的和催生新的物料和設備供應鏈，對半導體設備廠(chǎng)商也提供樣機測試、驗證的平臺。

　　4 市場(chǎng)規模

　　先進(jìn)的技術(shù)和卓越的產(chǎn)品為晶方開(kāi)拓市場(chǎng)贏(yíng)得了先機和廣闊的前景，晶圓級芯片尺寸封裝的影像傳感器已被廣泛應用在攝像手機、數碼相機、傳真機、數碼掃描儀、CD／DVD便攜機、電腦內置攝像頭、條形碼識別儀、汽車(chē)智能影像系統及指紋鎖等電子產(chǎn)品。

　　晶方立足自身獨有的優(yōu)勢，大力開(kāi)發(fā)該封裝技術(shù)的應用領(lǐng)域，除了影像傳感芯片領(lǐng)域，還投向了潛能巨大的MEMS等汽車(chē)、醫療電子領(lǐng)域。隨著(zhù)自主研發(fā)項目的進(jìn)行和新的技術(shù)成果的出現，新的市場(chǎng)、新的贏(yíng)利點(diǎn)將不斷涌現。公司在2008年將實(shí)現建立二廠(chǎng)計劃，屑時(shí)全球市場(chǎng)占有率將從目前的7％提升到12％。同時(shí)根據企業(yè)自身發(fā)展需要，在適當時(shí)機實(shí)現上市。

　　5 2007年成績(jì)

　　公司在2005年成立，2006年實(shí)現量產(chǎn)，到2007年是一個(gè)重要的發(fā)展期，無(wú)論是在硬件還是在軟件方面都在不斷完善。公司以質(zhì)量求生存，以技術(shù)求發(fā)展，確立五“心”企業(yè)發(fā)展目標：細心、耐心、恒心、信心和決心，建立了一套完善的人事管理制度，并嚴格按照該制度進(jìn)行招聘、選拔、配置、培訓、開(kāi)發(fā)、激勵、考核公司所需的各類(lèi)人才，制定并實(shí)施各項薪酬福利政策及員工職業(yè)生涯計劃，調動(dòng)員工積極性，激發(fā)員工的潛能，滿(mǎn)足公司持續發(fā)展對人力資源的需求，建立例會(huì )制度及時(shí)了解和監督公司發(fā)展狀況，調整和制定公司發(fā)展計劃，實(shí)現公司長(cháng)足發(fā)展。

　　公司在2007年實(shí)現晶圓封裝總量5萬(wàn)片，銷(xiāo)售收入11.02億元，利潤5080.5萬(wàn)元，不僅如此，公司還取得了多項榮譽(yù)：

　　●2007年度蘇州工業(yè)園區知識產(chǎn)權工作先進(jìn)單位

　　●2007年2月5號榮獲蘇州工業(yè)園區“科技創(chuàng )新十佳小巨人獎稱(chēng)號”

　　●2007年10月獲得蘇州市科技專(zhuān)項資助項目

　　●研發(fā)中心被認定為蘇州市外資研發(fā)機構

　　●研發(fā)中心被認定為江蘇省外資研發(fā)機構

　　●2007年8月通過(guò)江蘇省高新技術(shù)企業(yè)認證

　　●入選江蘇省首屆“產(chǎn)學(xué)研”合作洽談

　　●2007年10月獲得江蘇省科技重大成果轉化專(zhuān)項資金項目

　　●2007年8月入選了由國家發(fā)展改革委、信息產(chǎn)業(yè)部、海關(guān)總署、稅務(wù)總局四部委聯(lián)合審核認定的《國家鼓勵的集成電路企業(yè)（第一批）名單》

　　●“晶圓級封裝的影像傳感器WLCSP-OC-I”被列入2007年度國家重點(diǎn)新產(chǎn)品計劃

　　●榮獲2007年度中國半導體創(chuàng )新產(chǎn)品和技術(shù)獎

　　晶方重視高端的核心技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)秀人才，努力保持在該領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位，并且加大消化吸收再創(chuàng )新的資金投入，為創(chuàng )新提供堅實(shí)的保障，為消化吸收再創(chuàng )新提供良好的環(huán)境。同時(shí)晶方擁有一支年輕優(yōu)秀的工作團隊，吸納了以色列、中國臺灣、中國大陸的三方人士，充分融合了以色列的技術(shù)和營(yíng)銷(xiāo)、中國臺灣的建廠(chǎng)管理和成本控制、大陸的市場(chǎng)渠道和客房服務(wù)三方面的優(yōu)勢。憑借著(zhù)決策層的卓識遠慮、自主創(chuàng )新意識、憑借著(zhù)公司雄厚的科研開(kāi)發(fā)能力、卓越的產(chǎn)品性能，晶方正日益成為全球封裝行業(yè)知名的服務(wù)商。