【突破】先进封装成国产光刻机全新突破口 芯碁微装携WLP-8率先“迎战”;类比半导体推出全新车规级ECG+HOD芯片
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    发布日期:2022-11-11 05:01    点击次数:185

    【突破】先进封装成国产光刻机全新突破口 芯碁微装携WLP-8率先“迎战”;类比半导体推出全新车规级ECG+HOD芯片

    1.先进封装成国产光刻机全新突破口 芯碁微装携WLP-8率先“迎战”

    2.直指车载健康监测技术痛点 类比半导体推出全新车规级ECG+HOD芯片

    3.日经:约百家日企加入鸿海纯电动车联盟

    4.俄乌战争使世界一半的氖气产量

    1.先进封装成国产光刻机全新突破口 芯碁微装携WLP-8率先“迎战”

    “2022年将是先进封装元年。”巨头持续加码,让这种认知正在成为业界共识。而这片徐徐展开的广阔蓝海,带来的不止是新的机遇,更是新的挑战,而挑战者远远不止是代工厂和封测厂。

    粮草未动,设备先行。更高的连接密度、更精密的控制是先进封装领先于传统封装的优势,也对其使用的设备提出了新的要求。由于凸块、TSV等技术的引入,先进封装正向前道制造工艺无限靠近,光刻机作为设备领域“皇冠上的明珠”,在先进封装中,同样扮演至关重要的作用。

    在此背景下,海内外光刻设备巨头,均已纷纷加码先进封装,而中国作为目前全球半导体产业转移阵地,更是半导体封测最大产能国,更有领先的国内光刻设备厂商作出示范。其中,芯碁微装无掩膜直写光刻设备WLP-8的推出,代表了国产光刻机进入新的征程。

    先进封装蓝海已现 国产光刻机吹响前奏

    芯碁微装副总经理曲鲁杰博士表示,随着摩尔定律走向终结,包括分辨率、功耗、传输速度等问题就需要用先进封装来解决,晶圆级封装,包括2.5D/3D封装,其实都是为了解决芯片之间的互联问题,并且作为更高密度的芯片,对芯片性能起到关键性作用。

    根据市调机构Yole预计,2018-2024年,先进封装市场将以8%的年复合增长率增长至440亿美元,超过同期整体封装5%复合增长率,更远高于同期传统封装2.4%的复合增长率。营收占整体封装的比重也逐年增加,从2018年的42.1%增长到2024年的49.7%。

    不过,更大的市场也带来了全新的技术考验,设备首先“应考”。在Bumping pitch、RDL L/S不断向更细尺寸发展的前提下,对设备的更小线宽处理、工艺精度等提出了更高要求,且由于操作更多是在晶圆层面上,因此也向前道制程设备靠近,光刻机的应用即为典例。

    资料显示,在先进封装中,光刻机主要应用于倒装(Flip Chip,FC)的凸块制作、2.5D/3D封装的TSV技术,与在前道制造中用于器件成型不同,在先进封装中主要用做金属电极接触,另据曲鲁杰介绍,先进封装引入湿制程基本都会使用到光刻机。

    VLSI预计,全球集成电路后道先进封装设备销售额2023年将达到20.21亿美元,2018-2023年复合增长率达到4.65%,而其中光刻工艺中所需要的涂胶显影设备同期复合增长率高达8.5%,光刻机作为光刻工艺中价值量最高的设备,其增长速度由此可见一斑。

    中国作为当前半导体产业链转移的新阵地,同时也手握当前全球封测主要产能,对先进封装以及其所需的光刻设备的需求之大毋庸置疑。曲鲁杰博士指出,对于先进封装光刻机来说,国内主要有两部分市场,一部分是存量市场,一部分是增量市场。

    对于前者,主要是既有产线的改造,目前国内真正量产的产线是10um-5um的阶段,随着制程的改制,光刻设备有升级换代的可能性;对于后者,主要是新建的产线,主要来自于国内几大头部封测厂近年来在先进封装领域的不断加码和新产能的投建。

    需要指出的是,虽然当前国内先进封装在整体封装中的占比与国外头部厂商相比尚有差距,但从发展势头来看,无论是头部企业和其他二、三线厂商发展均相当迅猛,同时,出于性价比考虑,更多的海外厂商选择在中国建厂,由此也带来了对本土光刻机的需求。

    此外,一种业内观点认为,由于先进封装定制化程度高,灵活性更高的本土设备商将具有优势,因此在国内先进封装市场规模迎来快速增长的同时,这一赛道也已成为国产光刻机的突破口。其中作为技术储备最为深厚的头部厂商之一,芯碁微装此次推出WLP-8,正式吹响了号角。

    直写光刻设备优势凸显 WLP-8已进入多方验证

    据介绍,WLP-8无掩膜直写光刻设备应用于晶圆级封装、系统级封装、板级封装、功率器件、分立元件等先进封装和芯片制造领域的量产型直写光刻设备, 罗纳尔迪尼奥光刻精度能够达到最小线宽2μm,产能30-60片/小时,支持先进封装及芯片制造的RDL功能,适用于中试、生产等量产线使用。

    顾名思义,无掩膜直写光刻设备与传统光刻设备的最大区别就在于是否采用了掩膜版。在先进封装领域,由于掩膜光刻在对准灵活性、大尺寸封装以及自动编码等方面存在一定的局限,泛半导体设备厂商近年来将激光直写光刻技术应用于晶圆级封装等先进封装领域。

    曲鲁杰博士以扇出型封装(Fan-Out)举例,其步骤是把晶圆切割下来后根据封装尺寸拼在一个基板上进行重布线(RDL)、涂上封装胶,首先在拼接的过程中会产生位移,使得使用掩膜版的光刻机难以精确对位,“尤其是在高精度情况下非常难做。”其次则是封装胶容易产生的翘曲问题。

    Fan-Out工艺流程 图源:日月光

    在此基础上,无掩膜直写光刻设备无需掩膜版的优势就凸显了出来,尤其是当先进封装向5μm及以下精度靠近时,其相较于传统光刻机可以拥有更高的精度,并且可以在使用软件侦测位移后,通过RDL,重新将裸片(die)连接起来,这样效率和成品率都会有一定提升。

    就WLP-8来说,不但具备上述无掩膜直写光刻设备的主要优势,并且还具有量产性以及独特的RDL功能,即侦测位置后进行RDL,运行成本低也是WLP-8的突出特点。传统光源可能需要3000瓦,WLP-8至少需要几十至上百瓦,用电量较低。

    另外从应用领域来看,无论是Fan-Out,还是FC所需的凸块、2.5D/3D封装所需的TSV工艺均可应用,甚至在凸块技术上,还可根据位置来控制凸块,更有特色。某种程度上来说,传统光刻机能做的WLP-8几乎都可做到,且在使用上还更具备灵活性。

    据了解,当前,全球封测龙头日月光的高端先进封装产线已采用了无掩膜直写光刻设备,日本直写光刻设备巨头也均已涉足并开启了晶圆级封装量产设备,就性能指标上来看,WLP-8最小线宽已达到2μm,与国外一线厂商相比毫不逊色,可以说达到了世界一流水平。

    据曲鲁杰博士介绍,成功案例WLP-8在完成研发后,于2021年下半年开始与多个客户进行对接和验证,其中包括代工厂和封测厂,大部分为国内企业,“一些客户的工艺不太一样,客户端的软件也不太一样,都在做适应性验证,但就本身性能上看,均能达到客户的要求。”

    曲鲁杰博士认为,随着无掩膜直写光刻设备效率和产量的不断提高,将会有更多的厂商愿意采用,未来有很大的机会与传统光刻机平起平坐,甚至超越。同时,芯碁微装还将围绕先进封装引线框架双面曝光设备等更多的领域进行研发,在先进封装领域持续发力。(校对/Stella)

    2.直指车载健康监测技术痛点 类比半导体推出全新车规级ECG+HOD芯片

    集微网消息,车载方向盘ECG系统可实现对驾驶员心电图检测、心律异常检测、疲劳驾驶以及情绪检测等及时判断和预警;车载座椅ECG系统可实现对家人心脏健康的实时监测和关注,同时提供长期心电图监测的数据有利于增加医生在心脏疾病医疗诊断的判断准确性……这些都是车载健康监测技术的典型应用场景。随着智能驾驶座舱的推广和普及,作为重要组成部分的车载健康监测技术近年来也在快速发展中。然而,车载电磁环境的复杂性以及各种工况(比如速度、颠簸、振动)的多样性使微弱ECG信号的精准采集面临更多挑战,这些因素对ECG系统的硬件和软件系统都提出了更高的要求。

    (车载ECG典型应用框图)

    系统级芯片供应商类比半导体(Analogysemi)最新推出的自主定义车规级ECG模拟前端芯片ADX923Q系列,用于专业的动态心电图检测,针对上述车规应用的挑战因素从硬件层面实现了诸多提升。

    随着大数据以及AI智能健康软件应用的发展,软件ECG相关的算法在精度、多样性、可靠性以及云诊断技术都取得了长足的发展。与之相应的,硬件系统层面也需要更多的创新和突破。

    据了解,在ECG 硬件系统中,AFE ECG芯片是整个系统的关键,如何设计满足车载ECG系统的AFE ECG芯片,则需要解决以下几个重要的问题,包括:

    1. 车规应用在温度上有更高要求 -40°C - 105/125°C (各车企最高温度要求不同);

    2. 车规应用在抗电磁干扰、ESD防护有更高要求;

    3. 车载工况的各种干扰;

    4. 车载ECG系统在干电极接触的离手检测灵敏度;

    5. 车规芯片的功能安全设计要求;

    6. 车载方向盘电极模组支持L2及以上自动驾驶HOD功能。

    据悉,此次类比半导体推出的全新车规级AFE ECG芯片ADX923Q产品能够满足上述车载ECG芯片需求。ADX923Q产品基本功能包括:该产品是多通道、同步采样、24 位、Δ-Σ (ΔΣ) 模数转换器 (ADC),具有内置可编程增益放大器 (PGA)、内部基准和板载振荡器,包含了汽车方向盘、座椅、便携式、低功耗医疗心电图 (ECG)、运动和健身应用中通常需要的所有功能。同时,ADX923Q 具有高集成度和卓越性能,能够以显著减小的尺寸、功耗和总体成本创建可扩展的医疗仪器系统,其每个通道都有一个灵活的输入多路复用器,可以独立连接到内部生成的信号,用于测试、温度和导联脱落检测,还可以选择任何输入通道配置来导出右腿驱动 (RLD) 输出信号。

    此外,ADX923Q以高达8 kSPS的数据速率运行,可以使用器件内部激励电流吸收器或电流源在器件内部实现导联脱落DC检测,使用内部DDS激励源实现导联脱落AC检测。ADX923Q 版本还包括完全集成的呼吸阻抗测量功能,ADX923Q版本还包括集成的模拟起搏(PACE)检测功能,单通道3导检测功能和可配置低频噪声信号滤除功能,且所有器件支持车规功能安全特性需要的故障诊断检测功能。这些器件采用 4 毫米 x 4 毫米、32 引脚无引线方形扁平封装 (QFN with Wettable flank) 封装,工作温度规定为 –40°C 至 +125°C。

    值得一提的是,为应对车规应用上的挑战,类比ADX923Q在芯片层面做了一系列的设计实现,包括:

    1. 产品从工艺、设计、封测、量产都满足车规级的一系列要求,支持车规功能安全要求并满足AEC-Q100 Grade1标准。具体来看,该芯片系列的所有PIN ESD HBM 支持+/-4 kV, 电源PIN ESD HBM 达到 +/- 8kV。

    2. 改善了输入阻抗并提高差分阻抗系数;具备64档DC离手检测电流选择,同时芯片DC离手检测自带50Hz/60Hz工频滤除功能,节省软件工频滤波开销。

    3. 对于干电极的检测挑战,类比则推出硬件AC离手检测方案,支持4KHz和500Hz的2种 AC激励源硬件算法AC检测,同时支持125Hz到8KHz的软件AC激励源软件算法检测,另外基于AC离手检测原理可适用于目前L2及以上自动驾驶HOD检测。

    4. 该系列芯片支持三种可配置的低频噪声滤波功能,可滤除大部分工况下的噪声干扰。

    5. 支持通信ECG数据和设备命令字CRC校验,保证通信链路传输的可靠性;支持PGA输入超量程检测,时钟故障诊断,数据和命令字传输出错诊断,非法命令字检测,上电芯片故障自检,输出PIN 短路地和短路电源检测,通信超时复位通信接口和数据帧丢失检测等功能安全特性。

    6. 对于座椅ECG应用,类比半导体创新地引入电极轮转(ERM), 使其仅使用单通道ADC即可实现三导ECG数据的采样监测。

    7. 芯片支持深度最大为12的FIFO,具备本地存储24组ECG数据的能力,可平衡通信和数据处理速率的适配问题,同时减少对μC设备占用时间。

    8. 芯片内置模拟PACE检测电路,可实现对起搏脉冲信号的检测,该功能可省去外围分立起搏电路的元器件,优化板级电路设计和减少成本。

    据悉,目前该产品已和国内多家汽车厂商及Tier1合作,陆续送样量产中。

    (校对/萨米)

    3.日经:约百家日企加入鸿海纯电动车联盟

    日本经济新闻12日报导,中国台湾鸿海精密工业所推动的纯电动车(EV)共同开发联盟,已知有约100家日本企业参与,是当初5倍之多,连日本丰田汽车关联公司电装公司等都加入。

    鸿海有意在零组件规格等方面规格化代工生产。由于丰田关联企业也参加,有可能改变一直以来的汽车产业供应链。

    截至3月上旬止,鸿海的共同开发联盟预计约有2200间公司参加,日本企业约占百家。跟2021年4月这项计划启动时相比,整体加盟公司数增加约7成、日本企业也增加到5倍。部分企业已开始跟鸿海等公司共同开发零组件。

    在汽车零件制造商部分,日本电产与日本精工等参与;材料及电机大厂的旭化成、昭和电工及东芝等也加盟。

    汽车大厂关联公司也参与这个共同开发行列,例如丰田关联的电装、JTEKT、丰田通商;本田汽车关联的F.C.C.等。

    报导指出,有意投入纯电动车市场的企业,就算没有自己的工厂,只要委托鸿海就能贩售挂有自己品牌的纯电动车。跟数位家电业者一样专注软件研发等领域,然后将生产委由他人的「水平分工」料将愈来愈普及。

    目前各大车厂已跟多数零组件供应商形成一个产业金字塔结构,但因为纯电动车不需要引擎,零组件数量相较燃油车减少4成到5成之多;加上生产变得容易,让大车厂把零组件供应商纳入的产业金字塔,变得不再那么重要。

    美国微软公司与韩国三星集团等都加入鸿海的纯电动车开发联盟,在多数企业都参与的情况下,可能成为汽车产业结构变化的转折点。

    4.俄乌战争使世界一半的氖气产量停产

    集微网消息,据路透社报道,受俄乌战争影响,乌克兰的两家主要氖气供应商Ingas和Cryoin已停止运营。

    据报道,这两家公司生产半导体级氖气将影响全球约 45% 至 54% 的用于制造芯片的激光器,据估计,去年全球用于芯片生产的氖气消费量达到约 540 公吨。

    CFRA 分析师 Angelo Zino 表示,虽然对芯片制造商持有的氖气库存数量的估计差异很大,但如果俄乌冲突持续下去,产量可能会受到影响。

    “如果库存在 4 月份耗尽,并且芯片制造商在世界其他地区没有锁定订单,这可能意味着更广泛的供应链受到进一步限制,并且无法为许多关键客户制造最终产品”他说。

    为全球电子行业公司提供市场情报的 Supplyframe 首席营销官理查德·巴内特 (Richard Barnett) 表示,其他地方的公司可以开始生产氖气,但需要九个月到两年的时间才能增加。

    但 CFRA 的 Angelo Zino 指出,如果供应紧缩被视为暂时的,公司可能不愿意在这一过程中进行投资。(校对|Value)



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