封裝簡介
封裝,即隱藏對象的屬性和實現(xiàn)細節(jié),僅對外公開接口,控制在程序中屬性的讀和修改的訪問級別;將抽象得到的數(shù)據(jù)和行為(或功能)相結(jié)合,形成一個有機的整體,也就是將數(shù)據(jù)與操作數(shù)據(jù)的源代碼進行有機的結(jié)合,形成“類”,其中數(shù)據(jù)和函數(shù)都是類的成員。在電子方面,封裝是指把硅片上的電路管腳,用導(dǎo)線接引到外部接頭處,以便與其它器件連接。
在面向?qū)ο缶幊讨?,封裝(encapsulation)是將對象運行所需的資源封裝在程序?qū)ο笾?mdash;—基本上,是方法和數(shù)據(jù)。對象是“公布其接口”。其他附加到這些接口上的對象不需要關(guān)心對象實現(xiàn)的方法即可使用這個對象。這個概念就是“不要告訴我你是怎么做的,只要做就可以了。”對象可以看作是一個自我包含的原子。對象接口包括了公共的方法和初始化數(shù)據(jù)。
封裝市場的新格局分析
Yole Développement近期公布了2018年銷售額TOP25的封裝、測試企業(yè)(OSAT: Outsourced Semiconductor Assembly and Test)排名。
TOP25在2018年的總體銷售額比2017年增加了約4.8%,增至270億美元(約合人民幣1,836億元),OSAT整體市場約有300億美元(約合人民幣2,040億元)的規(guī)模,TOP25幾乎占據(jù)了整個OSAT市場。
根據(jù)這些企業(yè)的總部所在國家和地區(qū)來看,它們的市場份額如下:中國臺灣以52%的比例遙遙領(lǐng)先,第二為中國大陸(21%),第三為美國(15%),后面有馬來西亞(4%)、韓國(3%)、新加坡(3%)和日本(2%)。
在TOP8中,中國公司占了3家;在2014年僅有1家中國企業(yè)進入TOP8,由此可見,中國企業(yè)正在飛躍式地發(fā)展。日本企業(yè)僅有AOI電子上榜,排名14(銷售額4億1,400萬美元,約合人民幣28億元)。
收購了東芝、富士通、瑞薩的后段工序工廠且急速增長的日本最大的半導(dǎo)體后段工序廠商J-Devices在2015年被全球TOP2的美國封裝廠商Amkor Technology全資收購,所以J-Devices的銷售額也被記入了其母公司Amkor。
大型企業(yè)逐步壯大,正拉開與中小企業(yè)間的差距
全球最大的封測企業(yè)ASE Technology Holding在2018年4月30日完成了對SPIL的全資收購,企業(yè)規(guī)模進一步擴大。2018年的銷售額(包含子公司)刷新歷史新高,為123億800萬美元(約合人民幣837億元),TOP2的Amkor的銷售額約為43億1,660萬美元(約合人民幣294億元),ASE幾乎是安靠的3倍。如果不算ASE的子公司SPIL和中國的Universal Scientific Industrial(USI)的銷售額,ASE的銷售額也有52億5,000億美金(約合人民幣357億元),其規(guī)模依舊遙遙領(lǐng)先。
Yole的Technology & Market分析師Favier Shoo先生就今后的市場走勢表示:“TOP5中,ASE(除去SPIL和USI)、Amkor和Jiangsu Changjiang Electronics Tech(JCET)Group(江蘇長電科技集團)這3家公司,每家都比2017年增加了2%-3%,SPIL比2017年增加了5%,臺灣地區(qū)的Powertech Technology(力成科技,OSAT,原秋田Elpida Memory的后段工序的工廠,后被美國的Micron Technology收購)也獲得了15%的年度增長率,可以說各家OSAT為獲取客戶資源、進行著激烈的競爭”。
此外,他還指出,“主要的OSAT企業(yè)也在積極進行設(shè)備擴充、研究開發(fā),2018年的業(yè)界投資額的70%以上集中在TOP8中,關(guān)于這樣的投資傾向,肯定會進一步拉開大企業(yè)與中小型企業(yè)之間的差距,大型企業(yè)很有可能會奪取中小企業(yè)的市場份額。因此,作為小規(guī)模的OSAT企業(yè)的未來戰(zhàn)略,如果大企業(yè)沒有對小規(guī)模OSAT企業(yè)的獨特技術(shù)表現(xiàn)出收購的欲望,或者小規(guī)模OSAT企業(yè)沒有特有的IP(Intellectual Property,即知識產(chǎn)權(quán))的話,最終很有可能陷入被迫停業(yè)的困境”。
此外,在微電子產(chǎn)業(yè)方面,對于性能、成本、連接性、移動性提出了新的要求。OEM、Fabless、IDM、Foundry為了讓封裝性能和測試功能產(chǎn)生新的價值,他們對OSAT的依存度也逐漸增高。特別值得一提的是,OSAT行業(yè)通過不斷擴大投資、整合并購、技術(shù)革新使產(chǎn)品組合不斷增多。OSAT的中堅企業(yè)也會乘著業(yè)界整體的發(fā)展大潮,繼續(xù)穩(wěn)步增長,令人遺憾的是僅有部分企業(yè)比較活躍,剩下的OSAT企業(yè)應(yīng)該難以確保其利潤。也就是說,小規(guī)模OSAT企業(yè)的前途堪憂。
封裝市場-Foundry和IDM 來“攪局”
除了傳統(tǒng)的OSAT企業(yè)外,近些年,一些IDM和Foundry也在企業(yè)內(nèi)部大力發(fā)展封測業(yè)務(wù),以提升其生產(chǎn)效率和自主能力,而且這些企業(yè)研發(fā)的一般都是先進的封測技術(shù),使其在行業(yè)內(nèi)保持著很強的先進性,以確保具有強大的競爭力。
在這類企業(yè)中,典型代表就是臺積電、三星和英特爾。
封裝市場-臺積電方面
隨著技術(shù)和市場需求的發(fā)展,芯片本身的構(gòu)成方式也在發(fā)生著各種變化,單純靠制造已經(jīng)難以應(yīng)對這種變化,各種新型的封裝形式逐步進入市場,并發(fā)揮著越來越重要的作用,這使得臺積電也開始布局封測業(yè)務(wù),而不只是依賴于下游的封測廠商。
實際上,臺積電的封測業(yè)務(wù)整合之路早就開始了,如封裝技術(shù)InFO(Integrated Fan-Out),就是臺積電的標(biāo)志性技術(shù),于2014年推出,該技術(shù)的優(yōu)勢可讓芯片與芯片間直接連結(jié),減少芯片封裝后的厚度,以便為硬件設(shè)備成品騰出更多空間給其他零件所用;正因如此,臺積電才力壓三星,成為蘋果公司兩代A系列處理器獨家代工廠商。
在InFO之后,臺積電又推出了CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)封裝技術(shù)。該技術(shù)是為解決能耗問題而發(fā)展出的2.5D封裝解決方案,根據(jù)臺積電最新發(fā)布的信息,其為CoWoS搭配了低電壓封裝內(nèi)互聯(lián)(LINPINCON)技術(shù),使芯片粒間可以實現(xiàn)8GT/s的高速數(shù)據(jù)傳輸速度,能效比極高(0.56pJ/bit)。
CoWoS已經(jīng)被廣泛采用,是一種成功的封裝技術(shù),在此基礎(chǔ)上,臺積電正在通過“封裝+互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)”的戰(zhàn)略來打造生態(tài),以期待在未來的競爭中占得先機。
此外,臺積電還在研發(fā)和推廣其3D封裝技術(shù)——SoIC。該技術(shù)于2018年發(fā)布,當(dāng)時,臺積電宣布計劃于2021年投入大規(guī)模量產(chǎn)。這是該公司重點發(fā)展的先進技術(shù),臺積電對其非常重視。
封裝市場-三星方面
該公司近些年一直在與臺積電爭奪蘋果手機A系列處理器的晶圓代工訂單,但總體來看,在競爭中明顯處于下風(fēng)。其中一個很重要的原因就在于:臺積電有自己開發(fā)的先進封裝技術(shù)InFO FOWLP,而三星則沒有。這也可以說是早些年三星電子忽視封裝技術(shù)所付出的代價。
因此,三星于2015年成立了一個特別工作小組。以其子公司三星電機為主力,與三星電子合力開發(fā)“面板級扇出型封裝”(FOPLP),F(xiàn)OPLP是將輸入/輸出端子電線轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體芯片外部,提高性能的同時,也能降低生產(chǎn)成本。特別是FOPLP是利用方型載板的技術(shù),比FOWLP的生產(chǎn)效率要高。2018年,三星電子推出的智能手表Galaxy Watch使用的處理器采用的就是這種封裝技術(shù)。在FOPLP基礎(chǔ)上,三星電子也在開發(fā)FOWLP技術(shù)。
然而,F(xiàn)OPLP還不夠成熟,仍需要改進(如芯片對位、填充良率等問題),目前正在改進和優(yōu)化當(dāng)中。預(yù)計在明年,三星芯片將使用改進后的FOPLP封裝技術(shù),再次與臺積電爭奪2020年蘋果手機處理器的代工訂單。
封裝市場-英特爾方面
該公司研發(fā)的封裝技術(shù)主要包括EMIB(嵌入式多芯片互連橋接)2D封裝 和 Foveros 3D封裝。近期,英特爾還推出了用于以上封裝的先進芯片互連技術(shù),包括Co-EMIB、ODI和MDIO。
綜合來看,由于臺積電和三星為Foundry,英特爾為IDM,不同的業(yè)態(tài)決定了它們的不同市場定位。臺積電和三星的技術(shù)都是面向客戶產(chǎn)品的,是直接的競爭關(guān)系。而英特爾的封裝技術(shù)主要用于自家的芯片。所以,在生態(tài)拓展方面,三星和臺積電有先天優(yōu)勢。
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