Yole: 台積電主導扇出型市場

作者 : Yole Développement

台積電與Apple合作在扇出型方面取得的成功和高性能運算正促使英特爾、三星、日月光半導體和所有其他競爭對手尋找新的創新性解決方案...

全球扇出型封裝市場正經歷強勢成長。根據市場研究公司Yole Développement (Yole)預測,2020-2026年全球扇出型封裝市場CAGR將達到15.1%,並於2026年增加至34.25億美元的市場規模。其中,台積電(TSMC)是該領域中最大的競爭企業,所佔市場份額為66.9%。台積電、日月光半導體(ASE)、江蘇長電科技(JCET Group)和安靠科技(Amkor Technology)市場份額總計達95%。

目前扇出型WLP和PLP正面臨著在封裝層面對不同元件進行異質整合所帶來的挑戰,這也是「超越摩爾」趨勢的一部份。此外,系統級尺寸預期將減少,同時將整合具有更高I/O密度的更大晶片。與此同時,扇出型封裝的電氣性能和可靠性有所提升。

Yole封裝與組裝技術與市場分析師Stefan Chitoraga指出,「作為先進封裝的一部份,扇出型(FO)解決方案對各家代工廠和IDM而言已經變得至關重要且相當有效,能在提高元件性能和頻寬的同時降低矽和基底之間的間隙。」他並補充道:「各OSAT也在順應這一趨勢,提供有助於解決摩爾定律發展放緩帶來前端挑戰的創新型FO封裝解決方案,從而生產出更大的晶片以提高性能。」

Yole在新發佈的《2021年扇出型WLP和PLP應用與技術報告》中分析,2020- 2026年全球FO封裝市場將以15.1%的CAGR強勁成長,從2020年的14.75億美元增加至2026年約34.25億美元。這是由HD FO和UHD FO引領的,透過採用高性能應用為其提供動力。具體來說,2020年的FO收益很大程度上由用於智慧型手機和智慧手錶的APE應用主導。

預計到了2026年,各主要細分市場及其收益大致為:行動與消費領域為16.13億美元、電信與基礎設施領域為15.97億美元,汽車與出行領域為2.16億美元。

2021年,由於HPC應用,UHD領域的收益預期將會增加。雲端基礎設施、5G、自動駕駛和人工智慧(AI)革命將塑造未來十年的封裝趨勢,密度更高的多層RDL (重分佈層)積層結構方法將成為有助於在系統層面滿足「超越摩爾」要求的解決方案之一。UHD扇出將發揮關鍵作用,因此與其他扇出型技術類別相比,它將經歷最快成長。

在FO封裝技術領域,OSAT公司和代工廠之間正展開一場酣戰。OSAT公司主要以FO技術提供小型元件。該技術在高階應用中的滲透始於台積電與Apple之間在消費應用上的合作。

毫無疑問,在收益方面,台積電是FO市場的佼佼者。這是由於in FO封裝在用於Apple iPhone的APE中滲透,還在2016年產生了一個新的細分市場:HD FO。目前為止,Apple仍在其最新款iPhone中使用台積電的in FO。該代工廠還將其FO技術定位於高性能運算領域,已有包括Nephos (擎發通訊科技)在內的多家公司選擇台積電的inFO_oS技術用於其高速開關元件。

 

反向工程與成本分析公司System Plus Consulting資深技術與成本分析師Stéphane Elisabeth在《搭載日月光半導體FOCoS的海思半導體Hi1382一致性處理器》報告中評論道:「同時,還有多家像ASE這樣的企業正致力於工業應用,在此類應用中預期會用到更多的FO技術。在高性能運算領域,這項技術正嘗試與基於中介層的組裝技術競爭。今天OEM更偏愛在GPU和DRAM組裝中使用 CoWoS技術。但對於互連和開關等應用,FO技術帶來了更短的互連,從而提供高速通訊。」

華為透過海思選擇了將日月光半導體的FOCoS15用於其一致性處理器Hi1382。Hi1382在為華為設計的BBU5900這款基頻處理單元(BBU)中被用於兩個不同層中。一個是在通用基頻處理器單元中,另一個則是在通用主處理和傳輸單元中。在這兩層卡上,一致性處理器都管理著光纖模組和網路處理器之間的介面。為了確保兩者之間的高速互連,海思選擇實施日月光半導體的扇出型封裝技術。該技術將一個基於16奈米技術節點的SoC晶片和一個基於28奈米技術節點的收發器晶片相連,從而實現了IC設計上的異質結構。

目前來看,異質整合將是未來十年中的決定性趨勢,FO被定位為解決前端問題(摩爾定律放緩)的關鍵性封裝解決方案之一。台積電對此有清楚認識,並正努力在先進封裝領域讓自己的產品組合更加多樣化,尤其重視UHD FO解決方案。

在Yole半導體、記憶體和運算部門下屬的封裝團隊首席分析師Favier Shoo看來:「這項策略將台積電定位為一家兼具兩種商業模式的公司。首先,它是一家生產擁有先進技術節點的前端晶片之代工廠。其次,它創建出先進的封裝解決方案以提高其晶片的性能和頻寬,因此也扮演著OSAT的角色。這一策略與用於持續開發新型解決方案的巨大資本支出相結合,使台積電成為該領域最大的企業。」

InFO_SoW是其最新解決方案之一,2021年起Cerebras即可將其用於該公司的 WSE。

此外,台積電預計還將投入巨資用於5G部署和HPC的設備。在台積電之後,日月光半導體擁有UHD FO市場的第二大份額。該公司宣佈在其晶圓級封裝業務上有可觀的資本支出,在收購矽品和USI後,它仍然是一家頂級OSAT。日月光自 2016年開始為華為的網路晶片生產FOCoS,這是一項了不起的成就。其他重要的競爭廠商,如三星(Samsung)、力成科技(Powertech)和江蘇長電科技(JCET Group),可能會在未來幾年裡滲透UHD FO市場並獲得更多的市場份額。

總的來說,佔市場主導地位的晶圓代工業務結合強大的InFO 產品陣容,再加上對封裝基礎設施和創新解決方案的加大投資,讓台積電能以更加穩固的姿態保持甚至擴大其領導地位。

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