嵌入式芯片封装发展趋势解析

麦姆斯咨询介绍，芯片及系统外形尺寸的发展趋势是越做越小，嵌入式芯片封装因此找到了新的需求。

根据Yole的报告，日月光（ASE）、奥特斯（AT&S）、通用电气（GE）、神钢电机（Shinko）、太阳诱电（Taiyo Yuden）、TDK、Würth Elektronik等公司都在商业嵌入式芯片封装市场中展开激烈的竞争。事实上，在这场竞争中，ASE与TDK联手合作提高产量。此外，德州仪器（Texas Instruments，ti）和其他集成电路制造商也开发了各自的嵌入式芯片封装。

嵌入式芯片封装与大多数封装类型并不相同。一般来说，在许多集成电路封装中，器件位于基板的顶部。基板充当器件与封装板间“桥梁”的角色。

“嵌入式封装”一词有着不同的含义。但是在嵌入式芯片封装的世界中，指采用多步骤制造工艺将元器件嵌入到基板中。单芯片、多芯片、MEMS或无源元器件均可以并排式（side-by-side）方式嵌入到有机层压基板（organic laminate substrate）之中。这些元器件均通过镀铜的通孔（via）连接起来。总而言之，通过嵌入式封装，就可以释放系统中的空间。

图1：TDK嵌入式芯片封装工艺，称为SESUB（来源：TDK、Prismark）

嵌入式芯片封装并不是一项新技术，可由于工艺中存在各种各样的挑战，这项技术被归为小众应用，但前景光明。例如，TDK最近使用其专有的嵌入式芯片技术，推出了世界上最小的蓝牙模块。此外，嵌入式芯片技术提供了可用于各种应用的多个选项，如微型封装、模块及板上系统（system-in-boards，SiBs）等。

图2：在TDK的工艺中，器件被嵌入四个极薄的基板叠层中，以微互连和通孔为主要特点，总高度为300µm

ASE的工程技术市场营销总监Mark Gerber说：“显然，尺寸是将有源芯片嵌入基板中的驱动因素。在‘x’和‘y’轴上，会显著地整体收缩。当考虑版图布线更大化时，这种微型化可让设计多一些灵活性。如今嵌入式有源元器件的市场，主要围绕着功率模拟器件领域。蓝牙无线模块（Bluetooth WiFi modules）的微型化特点，已成为嵌入式芯片封装的主要应用领域。其他应用还包括手机市场的射频模块。”

嵌入式芯片封装也有缺点。由于它结合了用于先进封装和印刷电路板（PCB）的技术，因此面临一些制造方面的挑战。此外，生态系统还相对不成熟。Yole的分析师Vivienne Hsu解释道：“嵌入式芯片的成本仍然过高，且有时良率太低。”

尽管如此，这项技术还是在多方面取得了进展，为客户提供了另一种选择。事实上，根据Hsu的说法，这项技术与扇出（fan-out）型封装、引线框架封装（leadframe packages）和功率模块（power modules）封装有重叠之处，有时还会相互竞争。

根据Yole的数据，嵌入式芯片封装市场规模仍然较小，2017年至2018年，该市场规模预计将从1500万美元增至1800万美元。到2023年，该市场规模预计将达到5000万美元。

多种封装方式的选择

嵌入式芯片封装是众多集成电路（IC）封装类型中的一种。基本上，IC封装可分为三大类：引线框架封装、晶圆级封装（WLP）和基板级封装。

第一类：引线框架封装。用于模拟和其他市场的引线框架封装系列涉及多种封装类型，如方形扁平无引脚封装（QFN）和方型扁平式封装（QFP）。引线框架是金属框架，裸片贴装在框架上，用细引线连接。

图3：QFN封装示意图（资料来源：维基百科）

第二类：晶圆级封装（WLP）。这类封装主要涉及扇入型（fan-in）和扇出型（fan-out）两种封装类