2024年11月7日 星期四

全球FOPLP供應鏈發展概況

工商時報  產業分析 2024.11.06

設備與材料是推動扇出型封裝市場與產業發展的重要支柱,根據市場研究機構Yole Développement預估2024年全球扇出型封裝用設備與材料市場規模超過7億美元,其中晶圓級封裝用設備與材料的占比各為49%與34%,而面板級封裝用設備與材料的占比則分別是10%與7%,約為7,000萬、4,900萬美元。扇出型面板級封裝(Fan-Out Panel-Level Packaging,FOPLP)製程用核心設備有曝光、濺鍍、電鍍、固晶、模封等機台,說明如下:

曝光設備:係將紫外光照射光阻再搭配顯影製程以形成所需圖案,用於製作重佈線層、通孔與凸塊。因曝光精度與解析度屬微米等級,可用雷射直寫或步進式曝光機。前者無需光罩但精度較差,主要供應商是SUSS、Adtec、Screen、ORC、Orbotech;後者精度較佳但設備昂貴,主要供應商是Canon、Rudolph。

濺鍍設備:係將電漿態的氬氣離子藉由電場引導衝擊金屬靶材,撞出的靶材原子沉積至基板上,用於製作重佈線層的阻障層、電鍍銅用晶種層,主要供應商是Ulvac、Evatec、Tango System。

電鍍設備:係利用電化學反應在晶種層上沉積銅金屬,用於製作重佈線層的導線與填充通孔,主要供應商是Atotech、Manz、Ramgraber。

固晶設備係將晶片從已經切割好的晶圓取出並精準黏貼在基板上,高取放速度與精準度是性能要求重點,主要供應商是ASM Pacific、Kulicke & Soffa。

模封設備:係將封膠注入成型腔,在高溫與高壓作用下使其熔融流動填滿所有晶片後再於高熱固化,主要供應商是Towa、Yamada。這機台也是目前HBM所使用的模封機台。

扇出型面板級封裝的重要製程材料有基板、光阻、感光介電層、封膠、電鍍液,說明如下:

暫時性基板:目前大多使用玻璃基板,主要供應商是Corning、Schott、AGC、NGK、NEG,它的延伸應用為玻璃通孔基板,Corning為市占率26%的全球第一大供應商,和LPKF、Samtec、Kiso Micro、Tecnisco等廠商的合計市占率超過70%,市場研究機構Valuates Reports指出2022年全球市場規模約6,000萬美元,預估至2029年將增長至4.8億美元,年平均複合成長率達34.2%。

光阻:用於製作通孔與凸塊的微影製程,它有液體與乾膜等兩種類型,前者採用狹縫塗佈,後者則直接壓合貼附於基板,主要供應商為JSR、TOK與Merck。

感光介電層:用於製作重佈線層,低熱應力與固化溫度是發展趨勢,現有環氧樹酯、矽膠、PI、BCB、PBO等成分。主要供應商有Fujifilm、JSR、Asahi Kasei、Shin-Etsu、Sumitomo、DOW、AGC、Toray、HD Microsystems、Nippon Kayaku。

封膠(LMC):用於模封製程以形成晶片保護層,低熱應力、低翹曲、抗濕氣、高耐焊錫性與低黏度等特性是發展趨勢。大致可分成液態、顆粒與片狀等三類,面板級封裝主要採用片狀封膠。主要供應商有Nagase Chemtex、Shin-Etsu、Panasonic、Hitachi Chemical、Nitto Denko、Sumitomo、Henkel。不同於HBM所用的MRFU,面板級封裝需要更好的固定性,因此在LMC中會以KMC(固態)的LMC搭配TOWA機台為主流。

電鍍液:用於電鍍銅製程,主要由加速劑、抑制劑及平滑劑組成,透過不同成分藥劑相互作用以達到良好的填孔效果、外觀、平整度,主要供應商有Atotech、DuPont、Technic、MacDermid Enthone。

當前我國已建構完整的半導體封測產業鏈,許多國產設備商已打入台積電、日月光、力成等廠商的扇出型晶圓級封裝產線,這些廠商多具備印刷電路板或顯示器等製程設備的研製經驗,很容易切入扇出型面板級封裝的設備供應鏈,並已推出相關產品,例如:

  • 東捷科技的雷射鑽孔、雷射切割、缺陷檢測設備;
  • 群翊工業的壓膜、烘烤、光阻塗佈設備,
  • 志聖工業的壓膜、烘烤設備;
  • 均豪精密的研磨薄化、缺陷檢測設備;
  • 鈦昇科技的雷射鑽孔、雷射改質設備;
  • 弘塑科技與辛耘企業的濕製程設備;
  • 亞智科技的濕製程與光阻塗佈設備;
  • 由田新技與晶彩科技的瑕疵檢測設備;
  • 友威科技的濺鍍與電漿蝕刻設備;
  • 鑫科中鋼旗下材料廠鑫科,近年拓展半導體材料布局,據傳所生產的特殊合金載板,已開始供應群創及歐系IDM大廠供應鏈。
  • 至於封裝材料國內的自給率比較低,目前仍主要仰賴日商供應,已推出相關產品之廠商有封膠的長興化工、感光介電層的達興材料、光阻的新應材與永光化學。


雖然FOPLP技術發展超過八年,但遲遲未能普及應用,關鍵在於良率與品質的問題一直無法克服;更重要的是,相關的封裝材料、製程設備都需要重新開發與設計。以玻璃材質為例,其優缺點參半,缺點是易碎、難加工碎屑多容易造成Defect;優點是化學、物理以以及光學特性佳(玻璃的電阻值較低,因此導電、散熱等效果更好,具高可靠性)等。

過去因缺乏重量級指標大廠參與導致發展並不順遂,使得市場成長幅度有限且少有終端產品採用,直到近期輝達、超微等AI GPU業者開始尋求更大尺寸、單位成本更低的封裝技術,甚至希望可以取代或成下世代台積電CoWoS的技術,擁有豐厚資源的英特爾(Intel)、台積電等大廠投入研發後才大量受到業界矚目,這將有助於快速提升產能與市場規模。

台灣的半導體、顯示器與印刷電路板等產業發展歷史悠久且供應鏈完備,十分適合發展面板級封裝產業,未來台積電若能順利導入量產,以其積極擴廠速度有望讓台灣成為扇出型面板級封裝生產重鎮,所帶動設備與材料龐大商機將可嘉惠台灣相關廠商。