全球集成电路设计和制造业的发展状况

王龙兴

摘要:分析表明,全球集成电路产业先进的设计和制造工艺技术已从16/14 nm 推向 10 nm。新兴领域是驱动 2017 年集成电路产业继续向前发展的主要驱动力。阐述 2017 年全球集成电路设计业的发展状况,全球晶圆代工业和封装测试业的发展状况。

关键词:集成电路制造;产业规模;调研数据。

中图分类号:TN40;F416.63 文章编号:1674-2583(2019)03-0024-07

DOI:10.19339/j.issn.1674-2583.2019.03.006

中文引用格式:王龙兴.全球集成电路设计和制造业的发展状况[J]. 集成电路应用, 2019, 36(03): 21-26+34.

Status of Global Integrated Circuit Design and Manufacturing

WANG Longxing

Abstract — Advanced design and manufacturing technologies in the global integrated circuit industry have been pushed from 16/14 nm to 10 nm. Emerging areas are the main driving forces driving the development of integrated circuit industry in 2017. The status of global integrated circuit design industry in 2017 and the development of global wafer generation industry and packaging and testing industry are analyzed.

Index Terms — integrated circuit manufacturing, industrial scale, survey data.

1 2017 年全球集成电路设计业的发展状况

根据 IC Insights 的数据,2017 年全球集成电路(IC)设计业的营业收入为 1 006 亿美元[1],首次突破 1 000 亿美元大关,比 2016 年上涨 11%。2017 年全球前 10 大 IC 设计厂商排名如表 1 所示。

高通(Qualcomm)依然稳居全球 IC 设计厂商(Fabless)之首,2017 年营业收入超过 170 亿美元。2017 年下半年,博通(Broadcom)的营业收入曾一度超过高通,但从全年来看,博通依然未超过高通。但很明显,两家的差距正在逐步缩小。

排名第三位的英伟达(Nvidia)和排名第六位的超微(AMD)都依赖于 2017 年以来人工智能(AI)的火热发展,在过去的一年中两家厂商都业绩喜人。特别是 AMD,在 2017 年推出了一系列新产品之后,让其在和 Intel 的竞争中重获不少优势。

排名第四位的联发科(Media Tek),在 2017 年痛失众多大客户订单的情况下,可谓流年不利。2017 年营业收入大幅下降 44%,其排名由 2016 年的第三位降至 2017 年的第四位。不过有消息称联发科已经和苹果公司共同研发出新一代智能手机的基带芯片,如果该消息属实,可以相信联发科的前景依然光明。

中国大陆地区的海思(HiSilicon)近年来受惠于华为手机出货的强势增长,以及麒麟系统应用处理器和基带芯片搭载率的提升,营业收入的提升较为明显,因而在 2017 年的排名中居第七位。2017 年,应用海思麒麟系列芯片的华为手机销售收入达到 2 360 亿元,营收规模较 2016 年扩大约 30%。华为和荣耀品牌智能手机全年出货 1.53 亿部,保持国内市场份额第一位。

中国大陆地区的紫光集团(Unigroup)在 2017 年全球前 10 大 IC 设计厂商排名中居第 10 位。紫光集团自 2013 年开始,先后并购了展讯通信、锐迪科和新华三等国内设计企业,同时与英特尔、西部数据和惠普结成联盟,顺利搭建了“从芯到云”的泛 IT 产业链,形成了以 IC 设计、存储和 IT 信息系统为主的高科技技术联盟雏形。截至 2017 年年底,紫光集团实现出货超过 10 亿颗芯片,其中手机芯片出货 6.5 亿片(套)。

在 2016 年排名第八位的是赛灵思(Xilinx)。2017 年其营收实现了 7% 的增长,仍然保持第八位。马威尔(Marvell)在 2017 年营收中出现了 -1% 的增长,其排名由 2016 年的第七位降至 2017 年的第九位。

纵观 2017 年全球前 10 大 IC 设计厂商排名,总部在美国的设计厂商有 6 家,中国大陆地区的设计厂商有 2 家,中国台湾地区和新加坡的设计厂商各 1 家。2017 年全球前 10 大 IC 设计厂商的营收总额为 737.85 亿美元,占全球 IC 设计业全部销售收入的73.7%,比 2016 年提升了12%。

根据 IC Insights 的报告,2017 年全球 IC 设计厂商(Fabless)销售额按总部所在地的分布如图 1 所示。其中,总部在美国的 IC 设计厂商销售规模占了全球的 53%。中国台湾地区的 IC 设计厂商占了 18% 的份额。中国大陆地区的 IC 设计企业,扣除华为海思(HiSilicon)、中兴微电子(ZTE)和大唐微电子(Datang)转移为自用的 IC 产品之外,直接向市场供应的 IC 产品销售额占 11%,如果计及中国大陆以上 3 家的全部 IC 产值,则 2016 年中国大陆地区 IC 设计业销售收入占全球的百分比为 16%。

日本和欧洲的半导体厂商大多数为IDM,单独的 IC 设计厂商(Fabless)很少,其销售收入仅占全球的 1% 或不足 1%,世界其他地区 IC 设计厂商的销售份额约占 17%。

2 全球晶圆代工业的发展状况

根据 TrendFarce 报道的数据,2017 年全球晶圆代工业的销售规模超过 540 亿美元,比 2016 年增长 7.5%。虽然 2017 年智能手机市场增长趋缓,但人工智能、物联网、云端服务、虚拟货币等应用陆续兴起,使得整个晶圆代工业保持稳步增长态势,也使全球晶圆代工厂商有机会持续扩展版图。预计 2018 年全球纯晶圆代工业继续保持稳定增长 8.0% 左右,市场规模达到 575 亿美元。

2017 年全球前 10 大纯晶圆代工厂商排名如表 2所示。其中,韩国占 2 家,中国台湾地区占 4 家,中国大陆地区占 2 家,美国和以色列各占 1 家。

台积电(TSMC)继续占全球纯晶圆代工行业的主导地位。2017 年,台积电营业收入达到 320.4 亿美元,同比增长8.8%,市场占有率为 55.9%。格罗方德(Global Foundries)2017 年营业收入为 54.07 亿美元,同比增长 8.2%,市场占有率为 9.4%,继续保持第二位。联电(UMC)仍然保持第三位,2017 年营业收入为 48.98 亿美元,同比增长 6.8%。2017 年 5 月,三星将晶圆代工部门分离出来成为独立的纯晶圆代工厂商,按其 2017 年营收规模挤进了第四位,替代了中芯国际原来的位置。中芯国际2017 年成功上量 28 nm 技术,在第四季度时对营收的贡献率超过 11.3%,全年营收 29.14 亿美元,同比增长 6.4%,排名第五位,市场占有率为 5.4%。塔富(Tower Jazz)和力晶(Powerchip)是 2017 年营收增幅最大的 2 家纯晶圆代工厂商,2017 年营收增幅分别为 11.1% 和 18.9%,但这两家厂商的营收体量较小,仅占纯晶圆代工市场份额的 2.4% 和 1.8%。世界先进(Vanguard)、华虹宏力(HuaHong Grace)和东部高科(Dongbu HiTek)3 家企业都从事 8 英寸晶圆代工。按营收规模分别列于第八至第十位。

2017 年,随着全球 8 英寸晶圆产能紧张,华虹宏力的特色工艺代工市场更显紧俏,营收增幅在 12%以上。东部高科(Dongbu HiTek)2017 年营收与 2016 年相比变化不大,排名第十位。X-Fab 2016 年排名为第十位,2017 年无缘进入全球前 10 大纯晶圆代工厂商系列。

2017 年,智能手机芯片等移动设备对晶圆代工市场的推动作用有所减缓。但高性能计算、人工智能、虚拟货币(比特币)挖矿芯片和 5G 芯片等需求持续看好。车用电子、物联网、可穿戴设备等市场持续增长,为 2017 年和 2018 年全球晶圆代工市场持续发展增加了新的动力。当前移动设备、高性能计算、人工智能、虚拟货币和 5G 芯片等主要集中在 40 nm 及以下代工市场,而车用电子、物联网、可穿戴设备等需求带动了 8 英寸晶圆代工市场走俏,重现产能紧张的局面。

根据我国台湾地区媒体《经济日报》的报道,全球晶圆代工大厂台积电自 2 年前开始从事比特币挖矿机芯片(ASIC)代工以来,至今台积电已经掌握了全球超过 90% 的挖矿机芯片(ASIC)的代工订单。在 2017 年台积电代工大类产品中已占第 2 位。为此,三星晶圆代工也积极切入,目前已携手中国台湾地区的智原硅知识产权公司,借其为客户增强委托(NRE)能力,争取更多中小型挖矿芯片客户青睐,深耕挖矿机芯片的商机。

2017 年全球纯晶圆代工业各种特征尺寸的市场分布如图 2 所示。

由于 2017 年高性能计算、人工智能、虚拟货币等高端晶圆代工市场需求的增长,据格罗方德分析师估计,2017 年 10 nm 制程代工产生了 50 亿美元的价值。到 2018 年,由于人工智能和 5G 芯片的更多加入,10 nm 制程收入增加到 70 亿美元,而 7 nm 制程的销售额也增至 30 亿美元。台积电也表示,7 nm 节点将是一个长寿命节点,其 FinFET 将会有很多延伸,有很大的扩展空间,7 nm 节点可能会达到与 28 nm 一样的成就。7 nm 的最初应用是高端应用处理器和高性能计算芯片,到 2018 年年底,台积电的 7 nm 制程将会有 50 次流片。

目前许多晶圆客户仍坚持使用 28 nm 技术,因为 28 nm 技术提供了速度、功耗和成本的最佳组合, 2017 年全球 28 nm 的晶圆代工的年收入达到了 100 亿美元。

为了填补市场空白,近期格罗方德、英特尔、台积电和联电正在开发一种新的 22 nm 工艺技术。22 nm 芯片比 28 nm 更快,芯片开发成本也低于 16/14 nm。但是各家厂商的 22 nm 技术都不一样,如格罗方德开发的是 22 nm FD-SOI 技术(22FDX),台积电和联电正在开发的是 22 nm 大容量 CMOS 工艺,而英特尔则采用新的低功耗 22 nm FinFET 技术。

在最近两年,由于汽车电子、物联网、电源管理、指纹传感器和显示驱动等芯片的市场需求仍然旺盛,8 英寸晶圆代工仍保持紧俏。同时各项特色工艺技术已经相当成熟,如数模混合、BCD、MEMS和 RF 射频芯片技术等。因此,8 英寸晶圆产能紧缺可能还会延续一段时间,这就可能促使晶圆制造厂商寻找新的创新的方法来应对产能紧缺。例如,有的晶圆制造厂商将一些 8 英寸晶圆的制造技术转移到 12 英寸晶圆生产线,或仿照 12 英寸晶圆建设超大型生产线(Mega Fab)的方法建设 8 英寸晶圆 Mega Fab。这些方法在我国正在实施,如上海华虹集团在无锡新建 12 英寸晶圆数模混合芯片生产线;中芯国际将中芯国际(天津)的8英寸晶圆生产线从 3.5 万片/月扩建至 15 万片/月,建成目前全球最大的 8 英寸晶圆生产单体。

近期全球主要晶圆代工厂商的发展情况如下。

(1)台积电(TSMC)。台积电一直是全球纯晶圆代工行业的领头羊。自张忠谋复出董事长以来,台积电处处表现出雄心勃勃。2017 年台积电营收达到 320 亿美元,在全球纯晶圆代工业中市场占用率高达 55.9%。

在技术优势方面,2016 年台积电 16 nm 制程独拿了苹果 A10 处理器(iPhone7)订单,2017 年台积电 10 nm 制程又抢得了苹果 A11 Bionic(iPhone8)大单。2017 年年底台积电率先推出 7 nm 工艺技术,在与三星的技术竞争中,不断抢得先机。台积电的 7 nm制程及 7 nm+(7 nm plus)制程分别采用 193 nm ArF浸没式光刻和极紫外光刻技术(EUV)。7 nm 制程具有承先启后的划时代意义。近两年来台积电的优势主要表现于先进制程导入时间领先同行,以及抢先建设全球第一座 5 nm 制程工厂。

2018 年 1 月 26 日,台积电在台南科学园区(南科园区)新建全球第一座 5 nm制程工厂(Fab18),台积电董事长张忠谋亲自主持了动土典礼。该项目投资金额达到 5 000 亿元新台币,计划于 2020 年开始量产,加上在新竹园区总部的 5 nm 工厂,台积电在 5 nm 制程建设上投资高达 7 000 亿元新台币。台积电Fab18 投资项目的主要计划内容如表 3 所示。目前台积电的 16 nm 和 20 nm 制程均在南科园区生产,占台积电整体营收高达 40%。未来在南科园区建成 5 nm 先进制程后,所占的营收比重将提升至 50% 以上。台积电还计划近期在 5 nm 生产线的基础上,适时开工 3 nm 制程的建设。

台积电大手笔投资 5 nm 制程,并计划投产后 5 年内收回投资,继续将 3 nm 落脚我国台湾地区。因此,南科园区 Fab18 晶圆工厂建设,对于台积电具有三层意义:一是体现台积电对于先进技术继续前进的承诺;二是体现台积电会持续成长的承诺;三是体现台积电决心深耕中国台湾地区半导体产业的承诺。

2018 年新年伊始,台积电不断爆出一些好消息。2018 年 1 月 2 日,台积电接获我国大陆地区高性能运算(HPC)芯片急单,总计追加 10 万片数量。该类芯片采用了台积电具有成本优势的 12 nm 制程。英伟达(Nvidia)的 GPU 和联发科(MediaTek)的主力手机也将导入台积电的 12 nm 制程。全球 5G 的商用时间表落实于 2020 年,但是 2018~2019 年两年 4G LTE 仍然是智能手机的主流技术,2017 年年底高通的业界传输速率最高的 X24 基带芯片采用了台积电的 7 nm 制程。高通新一代搭载 X24 的骁龙 855 (Snapdragon855)手机芯片也同样采用台积电的 7 nm 制程芯片。

华为海思和台积电一直合作紧密,从 28 nm 就开始携手前进,然后在 16 nm、10 nm、7 nm 等节点上一直延续下来。海思的麒麟 970 首发采用台积电 10 nm,麒麟 980 首批上台积电 7 nm 也不例外,估计在 2018 年第二季度后期进入量产,成为首批量产的 7 nm SoC。

(2)三星电子。三星晶圆代工部门自 2017 年 5月从三星半导体事业部分离出来之后,其晶圆代工业务呈现快速增长之势。2017 年,三星晶圆代工营收规模为 44 亿美元,占全球纯晶圆代工市场份额的 7.7%。

2016 年,三星抢先于台积电 16 nm 制程推出了14 nm 制程。2017 年早期三星自主设计了 10 nm 制程的智能手机应用处理器 Exynos8895 搭载于自家旗舰手机 Galaxy S8 上。与此同时,三星用 10 nm FinFET 制程为高通代工服务器处理器(Centrig2400)。2017 年 5 月,三星首秀了 7 nm LPP EUV 工艺,同年 7 月三星宣布 7 nm 制程较当时的 10 nm FinFET 制程面积缩小 40%、性能提高 10%、功耗下降 35%。但后来 7 nm 制程的量产时间稍落后于台积电。

根据多家韩国媒体的报道,鉴于三星与高通过去在 14 nm 和 10 nm 应用处理器(AP)的合作关系, 2018 年年初三星和高通同时宣布三星将以 7 nm LPP (Low Power Plus)EUV 制程为高通代工生产 5G 移动通信芯片,将以往两家的合作关系一路延续至 5G 时代。预期 2019 年下半年,5G AP 可望进入量产。

为了争取在 7 nm 和 5 nm 制程发展中争取主动权,2018 年 2 月 三星在韩国华城市(Hwaseong)的晶圆新厂正式动工。三星计划投资 6 亿兆韩元(相当于 56 亿美元),并安装超过 10 台极紫外(EUV)光刻机。预定 2019 年下半年开始量产 7 nm 制程芯片。三星的 6 nm 制程晶圆工厂的建设计划也将公布。

鉴于 2016 年台积电借助于优越的前端硅晶圆制程和最新的封装技术,将苹果的应用处理器订单整体捧走,三星也决心在 2018 年研发全新的封装工艺技术。据韩国媒体 ET News 报道,从 2017 年年底起,三星半导体事业部已经投入资金研发全新的扇出型晶圆级封装(Fan-out WLP),以创造晶圆代工的后起优势。

(3)格罗方德(Global Foundries)。多年来,格罗方德一直占据着全球前 10 大纯晶圆代工厂商排名第二的位置。2017 年,格罗方德的代工营收为54亿美元,年增长率为 8.2%,市场占有率为 9.4%。

全球半导体技术发展在 28 nm 世代之后出现了分水岭。跨过该世代后,台积电、英特尔、三星都遵循摩尔定律向 16/14/10/7 nm FinFET 制程推进;而另一条技术路线,是以格罗方德为代表发展 FD-SOI 技术(全耗尽绝缘体上单晶硅技术)。目前格罗方德推出的有力武器是 22 nm FD-SOI(22 FDX)制程。

FinFET 定位于最先进技术的应用产品,如高阶处理器、人工智能(AI)、深度学习(Deeplearning)、云端服务器等应用,而 FD-SOI 制程则非常适合于物联网、5G、车用电子、射频(RF)联结和可穿戴设备等技术,这些产品的最大特点是低功耗。

2017 年年底,格罗方德抢先取得意法半导体(ST)的 22 FDX 代工大单,并已有上百家客户在评估和导入 22 FDX 技术,包括中国大陆地区的上海复旦微电子、瑞芯微电子、国科微电子等。

(4)中芯国际(SMIC)。中芯国际是中国大陆地区晶圆制造业的领头羊,2017 年销售收入达到31 亿美元,同比增长 6.4%。在 2014~2016 年的三年内中芯国际凭借高的产能利用率推动销售收入和盈利双增长,而 2017~2018 年的两年是中芯国际的转型过渡期,为下一阶段,即 2019 年及以后的增长准备好技术和产能。

2017 年,中芯国际技术上的亮点之一是成功上量 28 nm 制程的产品组合。在 2017 年第四季度 28 nm 制程产品占营业收入的比例已逐步提高到 11.3%。亮点之二是中芯国际以前推出的 40 nm 低漏电制程 40LL 和 40 nm 超低漏电制程 40ULP 在晶圆代工市场上日益受到客户青睐,在营收中的比重大幅提升。中芯国际的 40LL 和 40ULP 工艺结合了先进的浸没式光刻、应变工程、超浅结及超低 K 电介质来提供移动多媒体和消费设备所需的低功耗和高性能的结合。利用 SMIC 的工艺技术和嵌入式存储器与逻辑芯片设计库,芯片设计人员可以在整体 SoC 上实现超高速和低功耗。亮点之三是 14 nm 制程技术研发取得了突破性进展。预计在 2019 年 14 nm 技术导入量产,2020 年进入规模化生产,将推动我国大陆晶圆制造技术提升到 14 nm 的新水平。

根据 SMIC 的预计,2018 年晶圆厂运作资本开支为 19 亿美元,其中 40% 用于扩充北京 12 英寸晶圆厂及天津8英寸晶圆生产线扩产项目,其余 60% 则是继续扩展技术平台及采购研发设备。

根据中芯国际的公告,中芯国际下属子公司中芯南方将引进中芯控股、国家集成电路产业投资基金及上海集成电路产业投资基金。三方同意向中芯南方分别注资 15.44 亿美元、9.47 亿美元和 8 亿美元。使中芯南方的注册资本由 2.1 亿美元增加至 35 亿美元,而三方的持股比率分别为 50.1%、27.04% 和 22.86%。各订约方对中芯南方的投资总额估计为 102.4 亿美元,其余注册资本 35 亿美元的差额通过债务融资拨付。

中芯南方主要从事集成电路芯片制造、封测及最终测试,并销售自产品。最终目标是实现每月3.5万片 12 英寸晶圆产能,并专注于 14 nm 及以下制造技术研发和产业化。

3 全球集成电路封装测试业的发展状况

根据中国台湾拓璞产业研究所的数据,2017 年全球 IC 封装测试业摆脱了 2016 年微幅下滑的状况,2017 年销售规模增长 2.2%,销售额达到 517.3亿美元,其中专业封装测试代工(OSAT)销售额为 272 亿美元,占 IC 封装测试业整体产值的 52.5%。2011~2017 年全球 IC 封装测试业的市场规模如图 3 所示。2017 年全球移动通信电子产品、高性能计算芯片(HPC)、汽车电子和物联网(IOT)等产品需求上升,高 I/O 数和高整合度先进封装迅速发展是带动 IC 封装测试市场上升的主要原因。

与 2016 年相比,2017 年全球 IC 封装测试业发展最显著的特点是先进封装(Advanced Package)形式开始成为封装测试业的主流,而传统封装形式(如 SOP、TSOP、QFP 等)越来越多地被先进封装所取代。不仅在专业的封装测试厂商中如此,而且在全球晶圆制造大厂,如英特尔、台积电和三星等,更是将先进的晶圆制造技术与先进封装形式紧密结合,以造就集成电路产品制造的技术优势。2017 年全球主要封装测试厂商和晶圆制造厂商先进封装市场份额的分布如图 4 所示。

2017 年全球前 10 大 IC 专业封装测试代工厂商的排名与 2016 年并无太大差别。前 3 名依然是日月光(ASE)、安靠(Amkor)和长电科技(JCET)。2015 年 8 月,长电科技联合国家集成电路产业投资基金和中芯国际,以 7.8 亿美元收购了全球排名第四的星科金朋(STATS chipPAC),这次收购扩大了长电科技经营的规模,打通了技术发展瓶颈,完善了技术布局,拓宽了市场空间。据Tech Search 的数据,长电科技 2016 年的营业收入为 28.99 亿元,进入了全球封测厂商排名第三位。在高端封装方面,长电科技是全球最大的 FC-WLP(倒装型晶圆级封装)的供应商,截至 2016 年年底出货超过 15 亿颗。同时长电科技也是全球的 WLCSP(晶圆级芯片尺寸封装)的供应商,截至 2016 年年底出货超过 200 亿颗。长电科技还是 Bumping(晶圆金属凸块)全球第四大供应商,截至 2016 年年底出货超过 700 百万片晶圆。在 2017 年全球先进封装供应商排名中,长电科技以 7.8% 的市场占有率超过日月光、安靠、台积电和三星,成为全球第三大先进封装供应商。

矽品(SPIL)仍然占全球前 10 大 IC 专业封装测试代工厂商排名的第四位。2016 年 6 月底,日月光和矽品正式通过了双方共同组织控股公司的协议,并于同年 11 月获得中国台湾地区公平会的审查通过。2017 年 5 月,获美国联邦贸易委员会(FTC)的审查准许。2016 年 8 月,向我国商务部递交了申请合并案,2017 年 11 月 24 日我国商务部发布公告,以附加限制性条件的形式批准了日月光半导体制造股份有限公司收购矽品精密工业股份有限公司股权案。

力成(PTI)受惠于近年来高性能计算(HPC)应用和大数据存储内存封装需求的提升,通过强化与美光(Micro)合并,2017 年营收增长 26.3%,在2017 年排名中居第五位。

天水华天(Tianshui HuaTian)和通富微电(Nantong Fuitua)两家厂商分别经过 2016 年收购美国 FCI 公司(Flipchip Intenational)和收购超微(AMD)下属的马来西亚和苏州两个封装测试工厂,并注重于融合和扩大先进封装市场规模,持续取得经济效益快速增长,2017 年分别保持排名的第五位和第六位。

2017 年,京元电子(KYEC)和联合测试(UTAC)的排名正好与 2016 年对调,京元电子由原来的第九位上升至第八位,而联合测试由原来的第八位下降至第九位。南茂(Chip MOS)仍然保持第十位。2016 排名第十位的联咏科技(Novatek),在 2017 年跌出全球前 10 大专业封装测试代工厂商排名,如需继续排名,则排名于第十一位。

2017 年,全球前 10 大 IC 专业封装测试代工厂商合计营收为 209.91 亿美元,占全球 IC 专业封装测试代工业营收的 70.5%,比 2016 年上升 9.4%(表 4)。

近二三年来,扇出型封装(Fan-out)已成为先进封装技术发展的热点。自2016年苹果公司采用台积电Fan-out 封装技术制造 iPhone7 应用处理器以来,Fan-out 封装形式已经大量应用于制造各类高质量电子产品的芯片,如手机等移动设备芯片,甚至汽车电子模块等。Fan-out 封装可以很好地适应这些产品对产品性能、设计灵活性及可以及时上市等多方面的要求。同时,Fan-out 也给封装技术带来了多方面的优越性。一是可以将多种芯片和元器件放置于一个紧凑的封装之内,以减少制造成本;二是缩短了组成 Fan-out 的各个芯片之间连线的长度,信息传输达到全集成 SoC 的效果;三是给产品设计者选择多种不同芯片封装在一起的灵活性。

Fan-out 按引出端的数量和内部引线宽度/间隙可分为低密度 Fan-out(LD Fan-out,I/O<50,内引线宽度/间隙>8μm)和高密度 Fan-out(HD Fan-out,I/O>500,内引线宽度/间隙<8μm)两种。

图 5 展示市场统计机构 Yole Developpment 对 2015~2020 年全球 Fan-out 封装代工市场规模的统计和预测。2017 年全球 Fan-out 封装代工销售收入为 14 亿美元,2015~2017 年的平均复合增长率为 20%。

为推动 Fan-out 封装技术和市场发展,2017 年日月光半导体与手机芯片龙头厂商高通结盟,共同斥资 7 050 万美元在巴西圣保罗兴建半导体模组厂,抢攻系统级封装(SiP)模组,并大力发展 Fan-out 封装技术和市场。

2018 年 2 月,日月光半导体和世界领先的 EDA公司 Cadence 共同宣布,双方合作推出系统级封装(SiP)EDA 解决方案,以应对设计和验证 FOCoS(Fan-out chip-on-Substrate)技术多芯片(die)封装的挑战。

近年来,Fan-out 先进封装技术在我国大陆地区也得到了蓬勃发展。2017 年年末,合肥高新区与华进半导体先进封装技术研究中心(以下简称华进半导体)就晶圆级扇出型(Fan-out WLP)产业化项目举行签约仪式。华进半导体是由中国科学院微电子研究所与长电科技、通富微电、华天科技、中芯国际等多家国内半导体封装制造上市公司联合投资组成的,其致力于先进封装技术的研发和成果转化,为中国半导体先进封装技术的发展提供产业化基础和技术合作平台。晶圆级扇出型封装技术可以使现在的单芯片封装做到更高的集成度,并拥有更好的电气属性,而且可以降低封装成本,计算速度更快,产生的功耗也更小。该半导体晶圆级扇出型封装项目一期总投资 23.3 亿元,项目建成后年产能达到 120 万片。

4 结语

人工智能、高端应用处理器、高性能计算、5G、汽车驾驶辅助系统(ADAS)、虚拟货币挖矿芯片等新兴领域是驱动 2017 年集成电路产业继续向前发展的主要驱动力。

先进的制造工艺技术已从 16/14 nm 推向 10 nm,世界领先的 IC 设计企业,正在从 10 nm 节点向 7 nm 节点过渡。物联网、无线通信、汽车电子、电源管理、指纹传感器、新型显示屏驱动电路等市场热度进一步唤起了部分 IC 设计厂商继续深挖这些产品的发展潜力,推陈出新。

参考文献

[1] 上海市集成电路行业协会.2018年上海集成电路产业发展研究报告[M].北京:电子工业出版社,2018.

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