整合為王，先進(jìn)封裝「面板化」！臺積電、日月光、群創(chuàng )搶攻 FOPLP，如何重塑封裝新格局？

2024 年 Semicon Taiwan 國際半導體展完美落幕，先進(jìn)封裝成為突破摩爾定律的關(guān)鍵，尤其以面板級扇出型封裝（FOPLP）成為備受關(guān)注的下一代技術(shù)，同時(shí)也是封測廠(chǎng)、面板廠(chǎng)極力布局的方向。

事實(shí)上，臺灣地區封測廠(chǎng)推動(dòng) FOPLP 已有七八年，但因為良率問(wèn)題未見(jiàn)顯著(zhù)成效，客戶(hù)也持觀(guān)望態(tài)度，因此沒(méi)有太多終端應用落地。然而，臺積電董事長(cháng)魏哲家在 7 月 18 日法說(shuō)會(huì )指出，正在研究 FOPLP 技術(shù)，預期三年后技術(shù)可成熟，無(wú)疑是給這項技術(shù)「添一把火」，內外地區設備商、封測廠(chǎng)、面板廠(chǎng)全熱起來(lái)，一起沖刺技術(shù)落地。

FOPLP 技術(shù)是 FOWLP 技術(shù)的延伸，以方形基板進(jìn)行 IC 封裝，可使封裝尺寸更大、降低生產(chǎn)成本。據經(jīng)濟部說(shuō)法，以面板產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行 IC 封裝，方形面積相較晶圓有更高的利用率，達到 95%，即相同單位面積下，可擺放更多的芯片數量。然而，因封裝尺寸更大，面臨面板翹曲、均勻性和良率問(wèn)題。至于 FOPLP 的 Panel（面板）載板可采用 PCB 或者液晶面板用的玻璃載板，包括臺積電在內廠(chǎng)商都開(kāi)始研究玻璃載板的可行性。

G3.5 FOPLP Glass Panel 生產(chǎn)面積。（Source：群創(chuàng )）

臺積電開(kāi)發(fā)的 FOPLP 可想象成「矩形 InFO」，整合臺積電 3D fabric 平臺其他技術(shù)，發(fā)展出 2.5D / 3D 等先進(jìn)封裝，以用于高階產(chǎn)品應用，最快 2027 年亮相。據日經(jīng)報導，臺積電正與設備及原物料供應商合作研發(fā)面板級芯片封裝技術(shù)，目前仍在早期階段。據悉，試驗中的矩形基板尺寸為 510×515mm，但有消息稱(chēng)新定案版本為 600×600mm。

半導體設備業(yè)者認為，FOPLP 生態(tài)鏈發(fā)展主要看臺積電，但隨著(zhù) AI 持續發(fā)展，在算力提升又必須兼顧成本的考量下，FOPLP 仍是未來(lái)需發(fā)展的方向。這項技術(shù)應該不會(huì )取代 CoWoS，而是提供客戶(hù)在成本考量下的新解決方案。

隨著(zhù)半導體技術(shù)的迅猛發(fā)展，對芯片封裝工藝的要求也不斷增長(cháng)。尤其是針對高頻、射頻、電源和傳感器等芯片的處理，封裝技術(shù)的發(fā)展顯得尤為重要。而在眾多封裝技術(shù)中，扇出型面板級封裝（Fan-Out Panel Level Packaging, FOPLP）以其獨特的優(yōu)勢逐漸脫穎而出，成為行業(yè)的焦點(diǎn)。

FOPLP板級封裝技術(shù)特點(diǎn)

1. 擴展封裝面積

FOPLP技術(shù)將單個(gè)芯片及其周邊電路安裝在更大面積的材料面板上，形成扇出形狀。這種方法可以顯著(zhù)減少芯片間連線(xiàn)的長(cháng)度，從而降低傳輸損耗和訊號干擾，提高電性能。

2. 提高集成度

與傳統封裝技術(shù)相比，FOPLP能夠容納更多的芯片和功能集成在一起，適合于復雜的多芯片模組封裝。FOPLP通過(guò)增加面板面積來(lái)增加封裝密度，使得更多功能單元可以集成在有限的空間內，從而提高系統性能。

3. 優(yōu)化熱管理

FOPLP技術(shù)在封裝過(guò)程中使用了更優(yōu)質(zhì)的熱導材料，通過(guò)合理設計提升散熱能力，降低芯片運行溫度，增強可靠性和壽命。

FOPLP在不同芯片類(lèi)型中的應用

射頻芯片

在射頻芯片領(lǐng)域，FOPLP技術(shù)擁有顯著(zhù)的優(yōu)勢。射頻芯片對信號穩定性和降噪能力有很高的要求。FOPLP技術(shù)能夠更有效地隔離噪聲干擾，提供更好的信號傳輸路徑，同時(shí)通過(guò)封裝結構的優(yōu)化提升信號質(zhì)量和傳輸速率。

電源芯片

電源芯片需要高效的散熱性能，以及良好的電性能和機械強度。FOPLP技術(shù)通過(guò)高密度集成和優(yōu)化散熱路徑，保障電源芯片在高功率條件下的穩定運行。此外，FOPLP技術(shù)還提供卓越的機械強度，確保封裝的穩定性和可靠性。

芯片模組

芯片模組是多種芯片協(xié)同工作的系統單元。FOPLP技術(shù)能夠通過(guò)集成多個(gè)芯片在一塊面板上，簡(jiǎn)化模組設計，提高系統集成度。此外，FOPLP技術(shù)優(yōu)化了芯片之間的互連結構，提高模塊的整體性能和可靠性。

高頻芯片

高頻芯片在通信設備中起著(zhù)至關(guān)重要的作用，要求擁有高帶寬、低延遲和高信號傳輸質(zhì)量。FOPLP技術(shù)在封裝過(guò)程中可以有效降低信號損耗，優(yōu)化信號傳輸路徑，從而提高高頻芯片的性能和可靠性。

數字芯片

數字芯片涵蓋了處理器、控制器等核心組件。FOPLP技術(shù)通過(guò)改進(jìn)封裝設計，提高芯片的散熱和電性能，使得數字芯片在工作過(guò)程中能夠更加穩定和高效地運行。

傳感器芯片

傳感器芯片用于檢測和反饋環(huán)境變化，對體積和能耗要求較高。FOPLP技術(shù)通過(guò)優(yōu)化封裝面積和電路設計，提高傳感器芯片的靈敏度和精度，同時(shí)降低功耗和提升抗干擾能力。

FOPLP封裝對芯片測試的優(yōu)勢

1. 更高的測試效率

FOPLP封裝由于集成度高、封裝面積大，能夠在一次測試過(guò)程中檢驗更多的芯片。相較于傳統封裝技術(shù)，FOPLP封裝顯著(zhù)提高了測試效率和測試速度，降低測試成本。

2. 提供更全面的測試數據

由于FOPLP封裝技術(shù)優(yōu)化了芯片之間的連接和信號傳輸路徑，使得在測試過(guò)程中能夠獲得更全面、更準確的測試數據，提供了更好的芯片性能評估基礎。

3. 改善散熱性能

在測試過(guò)程中，芯片的溫度管理尤為重要。FOPLP封裝技術(shù)通過(guò)優(yōu)化散熱路徑，確保芯片在高功耗運行條件下的溫度控制，從而提高測試結果的準確性和穩定性。

4. 靈活的測試方案

FOPLP封裝技術(shù)具備高度的靈活性，因此可以根據不同芯片的特性和需求進(jìn)行個(gè)性化的測試方案設計。無(wú)論是高頻芯片、射頻芯片還是電源芯片，FOPLP封裝技術(shù)都能夠提供適合的測試方案，保障測試結果的一致性和可靠性。

定制化測試座的必要性

盡管FOPLP封裝在許多方面展現了巨大的優(yōu)勢，但在芯片測試過(guò)程中，測試座的設計和制造往往需要針對具體應用進(jìn)行定制。這是因為不同類(lèi)型的芯片及其應用場(chǎng)景對測試座的要求各不相同，包括：

1. 特定的電性和機械要求

不同類(lèi)型的芯片在測試過(guò)程中需要具備特定的電性和機械要求。例如，高頻芯片需要具有優(yōu)良的信號隔離能力，電源芯片需要良好的散熱性能等。因而，測試座的設計必須根據芯片的具體特性進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設計。

2. 高度靈活的連接結構

FOPLP封裝中的高集成度和多芯片共存特性，要求測試座需要具備高度靈活的連接結構，以適應不同芯片的測試需要。標準化的測試座往往難以滿(mǎn)足這一需求，因此定制化的設計成為必要。

3. 精確的數據采集和分析能力

高性能芯片對測試數據的精度和分析能力有著(zhù)很高的要求，為了能夠精確采集和分析測試數據，測試座必須具備專(zhuān)業(yè)化和高精度的設計。標準產(chǎn)品無(wú)法完全滿(mǎn)足這一需求，必須根據具體芯片進(jìn)行定制。#百家快評#

隨著(zhù)芯片技術(shù)和封裝工藝的發(fā)展，FOPLP板級封裝憑借其優(yōu)異的擴展性、高集成度和優(yōu)化的熱管理能力，在射頻芯片、電源芯片、傳感器芯片等領(lǐng)域展現了顯著(zhù)的技術(shù)優(yōu)勢。同時(shí)，FOPLP封裝在芯片測試過(guò)程中具備更高的效率和更全面的數據獲取能力。但由于不同芯片在電性能、機械要求及連接結構方面的特性各異，測試座需針對具體應用進(jìn)行定制，確保測試過(guò)程的準確性和可靠性。

臺積電布局 FOPLP 以前，早期投入這項技術(shù)的臺灣地區廠(chǎng)商包括力成、群創(chuàng )和日月光。力成 2018 年在新竹科學(xué)園區三廠(chǎng)開(kāi)始興建，啟動(dòng)全球第一座 FOPLP 量產(chǎn)基地，正式布局高階封裝領(lǐng)域。執行長(cháng)謝永達指出，看好未來(lái)在 AI 世代，異質(zhì)封裝將采用更多 FOPLP 解決方案，預計 2026~2027 年會(huì )導入量產(chǎn)。

封測龍頭日月光 FOPLP 產(chǎn)品將在明年第二季開(kāi)始出貨，面板尺寸從 300×300mm 已經(jīng)擴張至 600×600mm，目前高通與其洽談 PMIC（電源管理IC）產(chǎn)品。此外，AMD 也與日月光、力成洽談 PC CPU 產(chǎn)品。

面板大廠(chǎng)群創(chuàng )近年積極轉型，自 2017 年便投入研發(fā)，目前試量產(chǎn)線(xiàn)月產(chǎn)能約 1,000 片，今年下半年可望量產(chǎn)。目前首期產(chǎn)能已被訂光，并開(kāi)始啟動(dòng)第二期擴產(chǎn)計劃，主要客戶(hù)為恩智浦、意法半導體等國際 IDM 大廠(chǎng)，未來(lái)將視客戶(hù)需求將月產(chǎn)能逐步提升至 15,000 片，以 PMIC 產(chǎn)品為主。

盤(pán)點(diǎn)臺灣地區 FOPLP 相關(guān)供應鏈，有濕制程領(lǐng)域弘塑、濺鍍／水平式電漿蝕刻設備廠(chǎng)友威科、雷射修補設備商東捷、載板干制程設備廠(chǎng)群翊、RDL制程設備亞智科技、電漿清洗及雷射打印廠(chǎng)商鈦升、自動(dòng)化設備商萬(wàn)潤、開(kāi)發(fā) FOPLP 特殊合金載板鑫科材料等。

隨著(zhù)先進(jìn)封裝轉換至 panel level（面板級），半導體設備商將提出另一個(gè)說(shuō)法，即所謂的「CoPoS」（Chip-on-Panel-on-Substrate），即是 CoWoS「面板化」，以面板（Panel）取代晶圓（Wafer），將芯片排列在矩形基板上，最后再透過(guò)封裝制程連接到底層的載板上，讓多顆芯片可以封裝一起。

CoPoS 這項技術(shù)處于早期初期，初步判斷需要三五年才有機會(huì )到位，目前仍以 CoWoS、FOPLP 是較為明確的技術(shù)路線(xiàn)圖。

然而，FOPLP 受限于線(xiàn)寬及線(xiàn)距問(wèn)題，目前應用仍以 PMIC 等成熟制程為主，待技術(shù)成熟后才會(huì )導入到主流消費性 IC 產(chǎn)品，TrendForce 預期時(shí)間約落在今年下半年至 2026 年；至于更高階的 AI GPU 應用，則是 2027-2028年有望落地，與臺積電董事長(cháng)魏哲家預期至少三年后的量產(chǎn)時(shí)間相一致，他表示，目前尚未有成熟的解決方案，支持大于十倍光罩尺寸（Reticle size）芯片，預期三年后 FOPLP 將開(kāi)始導入后，臺積電也將做好準備。

來(lái)源：Cinno