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长电科技: 打造指纹识别垂直一体化高良率封装测试能力

更新时间:2015/4/3 10:59:03
    2015年被认为是指纹识别技术的爆发之年。但是由于指纹识别模组封装制程环节众多——涉及trench、RDL、wire bond、SiP等工艺,技术难度相对较高,良率提高不易,成为产业发展的瓶颈之一。对此长电科技副总裁梁新夫认为,建立涵盖Middle-end(晶圆级中道封装)、芯片封装、模组组装与测试等为一体的垂直化制造能力,方能简化组装流程,降低成本,是未来产业发展的方向,也是中国IC企业赶搭指纹识别技术发展快车的重要途径。
 
机遇:指纹识别爆发
 
随着智能手机市场进入高度成熟阶段,如何实现产品差异化正变得越来越困难。从近日举办的世界移动通信大会(MWC 2015)的情况来看,安全支付功能更加受到市场广泛关注,越来越多智能手机厂商推出具备指纹识别功能的产品。 从2014年第三季度以来,三星Galaxy S5/S6、步步高(OPPO)、vivo Xplay 3S、魅族 MX4 Pro、HTC One max、华为Mate 7等主流旗舰机型上均搭载了指纹识别功能,苹果更是在其iPhone和iPad系列所有新产品中全部搭载指纹识别模块。
 
“指纹识别技术在具备更强的安全保障性能的同时,还具有便捷性的优势,弥补了移动智能设备的一大缺失,已经迅速成为手机移动支付的重要一环,特别是在苹果发布Apple Pay,使用户通过 Touch ID即可实现轻松确认支付后,指纹识别已被更多机型所采用,今年有望成为爆发之年。”长电科技副总裁梁新夫在接受《中国电子报》记者采访时指出。而根据兴业证券研究所的数据,非苹果阵营指纹识别模组2014年出货量约为8000万颗,市场规模约7.9亿美元,预估到2017年出货量将达到7.2亿颗,市场规模有望增长到33.1亿美元。
 
“这对于移动互联芯片产业链上的企业来说,是一巨大的产业机遇。”梁新夫指出。当前市场上的指纹识别传感器大多基于电容式传感器进行信号采集,根据信号采集方式不同又可分为划擦式(Swipe)和按压式(Area)。以按压式为例,指纹识别芯片制造的产业链大致可以归纳为:芯片电路方案和算法设计—芯片晶圆代工—封装(包括Middle-end)—模组组装测试等几大环节。其中,封装在指纹识别产业链中扮演着十分重要的角色。相关研究数据显示,封测+模组组装的费用可占到整个指纹识别模组成本的45%左右。如果2017年全球应用于非苹果智能手机的指纹识别芯片市场规模为33.1亿美元,那么封测+模组组装的市场规模将达约15亿美元。
 
瓶颈:封装存障碍

但是,中国企业如何抓住这个市场机遇并不容易。据了解,在指纹识别芯片产业链的各环节中,大致存在三大难点,包括高精度的传感芯片设计、复杂的软件算法开发和芯片封装与模组组装。其中制程环节分散的封装和模组组装是限制产业快速发展的瓶颈之一。
 
“指纹识别芯片需要在芯片晶圆上进行深反应刻蚀或用其它工艺形成深槽(trench),再通过物理或化学RDL工艺,将连接Pad置于trench内,然后通过打线(wire bond)使指纹感应芯片与载基板相连,后续还要再做SiP及模组组装等工作。整个过程既涉及Middle-end,又需要后道封装工艺,还要进行模组组装,以及测试环节。制程新,涉及的环节多,且还具有相当的技术难度,真正做好很有挑战。”梁新夫介绍。
 
另外,很多通用的封装工艺并不适合指纹识别封装的要求。“应用于移动智能设备中的指纹识别技术是近几年才发展起来的,不仅仅是将感应芯片封装起来这么简单,还要实现特定的功能并符合移动设备超薄轻小等要求,因此很多现成的通用封装工艺并不适用于它。很多情况下,必须要为其开发专有的工艺技术。这也是指纹识别芯片成品率较低、成本较高的原因之一。”梁新夫表示。
 
中国封装组装企业规模小、分散又进一步加深了这个问题。因为指纹模块制造产业链长,而中国大量的封装组装企业规模又小,既无力承担整个制造流程,也无力有针对性地开发专有工艺,造成制造环节分散,无形中更提高了制造成本,同时也限制了中国相关产业的发展。“很多小型组装企业甚至采用手工操作。这种情况下很难实现大规模量产,良率也极低。”梁新夫说。

方向:提供Turnkey解决方案
 
资料显示,在指纹识别封装工艺中,目前主流的蓝宝石模组封装trench/RDL和SiP是两个最为关键的环节。Trench/RDL是在芯片晶圆上首先加工深槽并在其上形成bond Pad,属于中道封装;SiP是系统级封装,属于后道封装工艺。如果有封测企业能把不同环节的制造流程加以整合,形成一站式垂直整合制造能力,将可有效解决上述问题,成为产业发展的方向。

首先可以简化封装流程,提高良率的质量管理,降低成本。其次,大规模批量化的制造将使企业形成更强的开发设计能力,能够针对不同产品进行特色工艺开发,有利于提升产品差异化和竞争力。最关键的是可以提供一体化的Turnkey解决方案,满足客户多方面的需求。”梁新夫指出。
 
“目前,长电科技已基本形成了指纹识别相关的中道、后道封装与组装测试的一站式垂直整合制造能力,以其领先的技术开发能力和全面的生产质量管理系统,实现了关键工艺的高良率生产,成为国内指纹识别封装量产出货最早最多的企业。公司的“指纹识别模块IC的双面系统级封装技术”更是获得了第九届(2014年度)中国半导体创新和技术奖。长电先进是长电科技的子公司,是国内首家拥有晶圆级先进封装技术的企业,具有晶圆级的Trench/RDL、TSV、WLCSP技术能力,晶圆级封装技术和规模名列国际前列。新晟公司是长电科技下属进行模组组装和测试的企业,2011年5月成立后一直进行手机高像素摄像头的组装,能够应对较高洁净程度要求的组装操作,在进行蓝宝石模组和下一代隐藏式(IFS)模组组装时具有更多的技术装备优势和生产经验。再加上长电科技在高密度SiP、Molding/Coating、Bare Die等方面的封装能力,长电科技已经具备从晶圆级封装、IC封装到模组组装测试的高良率垂直一体化全面系统的技术和产品。”梁新夫介绍。
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