面向高端封装技术 以创新增强竞争力
【摘要】：封装在整个集成电路产业链中的重要性是毋庸置疑的。IC设计业的快速发展、芯片制造规模的不断扩大以及巨大的终端应用市场，都离不开半导体封装产业的发展和成长。而封装测试也一直是我国集成电路产业中发展最为成熟的一个环节。但是，目前国内封装还是主要以中低端产品为主，很多高端封装产品仍需依赖进口，技术、工艺和国际先进水平相比仍有一定差距，尤其表现为自主知识产权少，科技成果转化率低，高端技术人才缺乏等。
如何改变当前的形势，应对未来挑战？《中国电子报》记者采访了南通富士通微电子股份有限公司(简称通富微电)总经理石磊。
关注高端封装 加大技术研发力度
记者：现在业界对中国封装业的关注点主要集中在BGA、CSP、SiP等高端封装产品的开发和生产上。在这方面，国内封装企业近几年也取得了许多进展，你觉得主要成就体现在哪些方面？
石磊：近年来，IC设计业的快速发展、芯片制造规模的不断扩大都极大地推动了我国半导体封装产业的发展，特别是随着本土企业的快速成长，国内封装测试行业的技术能力与国际水平差距正在逐步缩小。目前国际高端封装，包括BGA、CSP、FC、LGA、WLP等类型，开始在手机、内存、PC、网络通信、消费电子等诸多领域应用。例如苹果的Iphone和Ipad，高通、TI以及博通的应用处理器都是用FC的封装形式。这些高端封装产品或者有着更小的面积，或者具有更低的成本，增长潜力要高于中低端封装产品，是全球各大封装企业未来发展的主要方向。
在国家科技重大专项等科技项目的支持下，经过多年的技术开发，目前我国封装技术正从DIP、SOP、QFP等封装形式，向BGA、CSP、FC、LGA、WLP等封装形式升级，也取得明显突破。作为中国半导体封装行业的领军企业，多年来南通富士通一直以引进、消化、吸收国际先进封装测试技术为着力点，在消化吸收的基础上实施再创新，先后自主开发了LQFP、TQFP、CSP、MCM、MEMS、无铅电镀(纯锡、锡铋和镀钯3种)及StripTest(条式测试技术为国内首家)等多项国内领先、国际先进的封装测试技术。企业规模不断扩大，产品层次逐年提高。2009年起，南通富士通作为骨干承担单位，承担并实施了国家科技重大专项“先进封装工艺开发及产业化”、“关键封测设备、材料应用工程”两个项目。2011年，南通富士通承担国家科技重大专项“高集成度多功能芯片系统级封装技术研发及产业化”项目，总投资4.72亿元。项目实施以来，取得一系列技术创新成果：在25个关键技术上取得突破；在本土企业中率先量产的BGA封装技术为国内众多设计公司的TD-SCDMA基带芯片、TD/CMMB终端芯片、龙芯二代CPU等提供量产服务，实现了产业化配套；一举改变了外资等封测企业在BGA封装技术领域的垄断局面。凭借质量、成本和本土服务的优势，我们建立了很强的竞争优势，不但能满足中国大陆设计公司日益增长的技术和扩产需求，我国台湾地区的一些主要设计公司也将产品转交我们封测。随着我们铜线键合技术的开发成功，我们的市场份额还在不断扩大。我们成功开发的BUMP技术应用于CPU、GPU等高端领域，填补了国内空白；在此基础上现在正在开发小节距的倒装芯片技术，将可用于手机应用处理器等芯片的封装上。我们还开发并量产了多种高可靠汽车电子产品。未来我们还会继续围绕市场需求进行技术和产品的创新研发。
记者：尽管国内封装业取得很大进步，但目前仍面临不少问题。你觉得问题主要集中在哪些方面？应如何进一步解决？
石磊：中国半导体产业起步较晚，虽然发展迅速，但也必然存在许多问题，这集中体现在国内封装产业的整体技术实力偏弱。第一是国内封装企业在高端封装产品份额上所占比重较低，据统计前三大内资封测企业2011年BGA、CSP、SiP等高端封装产品的销售只占企业总体销售的20%左右。第二是封装企业的工艺技术和生产规模与国际先进水平还有一定差距。第三是装备、材料企业还处于起步阶段，基本停留在低端产品的配套上，高端、关键封测装备及材料基本依赖进口。第四是创新能力不足，自主知识产权少，科技成果转化率低，高端技术人才缺乏。
以技术创新为引领 促封装产业发展
石磊：半导体封装技术的发展趋势是以更小尺寸实现更优性能。随着电子产品性能的提升和体积的缩小，IC器件的安装密度日益提高，因而IC封装必须在更小尺寸上实现更优性能。晶圆是IC芯片的载体，目前全球主流IC制造企业采用8英寸～12英寸晶圆，封装企业的加工尺寸须和制造企业保持一致。而就封装形式来讲，国内很多企业产品仍以DIP、SOP(SSOP、TSOP)、QFP(LQFP、TQFP)等中低端产品为主。但随着数字电视、信息家电和3G手机等消费及通信领域技术的迅猛发展，国内IC市场对高端电路产品的需求将不断增加，IC设计公司和整机厂对MCM(MCP)、BGA、CSP、FC、WLP、2.5D、3D、SiP等高端封装产品的需求已呈现出较大的增长态势。以系统级封装(SiP)技术为例，由于电子产品功能的多样性发展要求和SoC芯片制造受成本和技术的局限，半导体封装正开始承担起越来越多的系统集成的功能。SiP等技术及MEMS(微机械系统)产品的封装工艺正受到越来越多的关注，这类技术整合了SMT、FC和传统的封装技术，使产品满足了在单个封装体中能独立完成某个功能的要求。另外，国内智能手机应用处理器芯片封装现在已经大多采用倒装芯片技术。此外，以苹果为代表的手机、移动终端等手持式设备的发展，对封装又有更高的要求：更小的功耗、更薄的封装厚度、更快的运算速度，这些都驱使设计公司使用凸点工艺、倒芯片封装工艺。
这就要求国内封装测试企业抓住商机，积极开发、储备具有市场潜力的中高端封装测试技术，以满足市场需求。同时，逐步缩小与国际先进封装测试技术间的差距，在中高端封装测试市场中占据一席之地。南通富士通经过长期不懈的科技投入与研发，在BGA、CSP、SiP等技术领域取得了一系列成果，部分技术产品已实现产业化。南通富士通倒装芯片的开发也在按计划进行并将在不久的将来开始量产。
近年来，南通富士通着力引进、发展的圆片级尺寸封装(WLP)技术，以优异的机械性能、良好的可靠性、优秀的电气性能、富有竞争力的价格优势，正在逐步扩大产量，为更多的国际、国内客户所青睐。在此基础上，南通还将建立12英寸的凸点和超声热压倒芯片生产线，为更高端的45纳米、32纳米、28纳米线程的制品提供封装服务。
记者：从产业发展角度来讲，你对未来国内半导体封装业发展有何建议？应该如何进一步来推动封装业的发展？
石磊：企业要在竞争中求得生存，必须依靠核心竞争力。而核心竞争力来源于技术、产品、质量、服务等的自主创新。只有依据市场变化，通过不断创新，调整产品结构，提高技术水平，推陈出新，稳定控制产品质量，才有可能在激烈的市场竞争中立于不败之地。随着IC器件尺寸不断缩小和运算速度的不断提高，封装技术已成为极为关键的技术。封装形式的优劣已影响到IC器件的频率、功耗、复杂性、可靠性和单位成本。在传统的直插式DIP、TO封装系列被贴片式SOP、QFP、SOD、SOT封装系列取代的过程中，半导体封装曾经经历过一场深刻的变革，这场变革顺应了3C产品小型化、生产工艺自动化的发展趋势。而现在SOP、QFP、SOD、SOT也正逐渐被更新的封装技术所取代。当平面的利用率达到极限时，技术的发展开始走向空间三维，芯片叠堆芯片、利用硅穿孔技术的圆片叠堆正日益成为封装技术新的发展趋势。
所以说，创新永远是封装业发展的主旋律，无论是技术创新、工艺创新，还是管理创新。具体来看，首先，要培育龙头骨干企业，发挥龙头骨干企业的带动作用。其次，要发挥强强联合的效应，实现企业间、用户单位与研发单位、上下游产业链之间的有效联合，提升国内封测行业的整体竞争力。总之，创新是本土半导体封装企业做大做强的必由之路。