全球電子產品因應高速與寬頻發展,及可攜式產品輕、薄、短、小的需求,促使積體電路朝高整合之系統單晶片(System on Chip)發展。而半導體工業的晶片製程技術,在經歷一波波劇烈競爭挑戰下,也有相當大的進展,使得成本優勢與產品世代替換展現出極快速演進;而在半導體產業中屬於後段之封裝、測試製造技術,也積極努力配合市場需求,尋求技術上與成本上的突破。
從晶片製造完成到電子系統產品,其製程需經過測試、封裝(組立)、組裝等步驟,為了達到電子系統產品的高功能需求,每一步驟皆有其特殊需求(表一)且需要上下製程能相互串聯達到製程簡單化及低成本的要求。
CSP十分符合熱門產品的需求
未來半導體封裝、測試、組裝的技術趨勢,在各廠商競相推出小尺寸、多功能的可攜式產品風潮下,晶片級封裝(Chip Scale Package;CSP)將成為封裝的主流(表二),因CSP產品十分符合目前熱門產品的需求,目前部份高階PC及PS2等產品的DRDRAM記憶體已採用CSP封裝,2000年起CSP已廣泛應用在各種IC產品的封裝上。
在眾多CSP技術中,又以先進的晶圓級封裝(Wafer Level CSP;WL-CSP)的成本最具優勢,因為是以晶圓(Wafer)為計算基準而非晶片(die)數,故晶圓上的晶片顆數越多,則平均的單價越低,因此適用在晶片數多且良率高的產品上,是CSP型態中最具成本優勢的封裝方式。
在所有半導體產品中,目前CSP主要應用對象為晶片面積小或腳數低的產品,如DRAM、Flash、SRAM等記憶體,及MCU晶片,然而高腳數、高速用途CSP比重將逐步提昇,據Nikkei Microdevices在2000年2月的預估,用於100 MHz以上的高速用途CSP,由99年佔所有CSP出貨量的38%,將於2002年時成長到45%。東芝98年時高速CSP比重為零,但99年躍升到59%,2000年以後仍將維持30~50%比重。富士通的比重到2003年都將維持50%的高水準。SONY在高效能CSP的發展也非常積極,預計出貨比重由96年的30%增加到2003年的80%。
可攜式產品的IC封裝趨勢
由(表三)可知積體電路封裝的技術趨勢,CSP大多使用在中小pin count的Chip上,尤其是可攜式需短小輕薄的電子產品,將大量使用此類封裝的IC。目前市場上大多使用傳統的製程封裝方法來製造CSP,如FBGA、uBGA等。但其製造成本過高,因此國外各廠家皆競相研發晶圓級封裝(Wafer Level Packaging),來降低成本與縮短製程時間,例如:Chipscale、EPIC、UltraCSP、NEC、Sandia National Labs、Tessera、ShellCase、Fujitsu、Casio/Oki、Toshiba、Hitabchi、Flip Chip Technologies等公司。
而目前因Wafer Level Burn-In的技術尚未成熟,仍舊使用傳統單顆分離測試與Burn-In的方式(須在測試及Burn-In前將已封裝Chip切開分離,造成製造成本仍高居不下,是各大封裝廠急欲克服之難題)。
CSP將成為IC後段製程的主流技術
因為採用CSP有許多優點:包括可使製程時間縮短、成本大幅下降、自動化、電腦化較簡單、電性功能特優、設備成本下降(簡單化)、材料及製具簡單、Burn-In簡單且低成本(使用Built in Circuit)、測試簡單化且成本低(使用Built In Self Test Circuit;BIST)、製程追蹤簡單快速(Yield Improvement)、設備使用年限延長、使用現有的SMT製程等等,非常多的優點。
因此,CSP將成為IC後段製程的主流技術,國外各大廠家正積極投入研發,當其製程及測試技術成熟時,將改變現有的封裝、測試產業。產業將面臨重新洗牌,台灣半導體工業在封裝、測試產業因應產業的製造技術變遷,應加速投入研發並與上下游廠家合作,以建立技術自主性,避免被外商控制。