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半导体封测行业开启全新成长
时间:
2024-07-02 23:32
来源:
封测实验室
作者:
ictest8_edit
点击:
次
「前言」
随着
AI
、
HPC
等高算力需求日新月异,作为算力载体的高性能芯片的需求也随之水涨船高。然而,先进制程的进阶之路已困难重重,一方面,摩尔定律迭代进度的放缓使芯片性能增长的边际成本急剧上升;另一方面,受限于光刻机瓶颈,前段制程的微缩也愈发困难。在此背景下,先进封装因能提升芯片的集成密度与互联速度、降低芯片设计门槛,并增强功能搭配的灵活性,故而已成为超越摩尔定律、提升芯片系统性能的关键途径。相较传统封装,先进封装主要通过
Bump
、
RDL
、
Wafer
、
TSV
等工艺及技术,实现电气延伸、提高单位体积性能等作用,助力芯片集成度和效能的进一步提升。目前,主流的先进封装方案包括倒装封装、晶圆级封装、
2.5D/3D
封装以及系统级封装等,整体向连接密集化、堆叠多样化和功能系统化方向发展。据
Yole
预测,
2022-2028
年先进封装市场将以
10.6%
的年化复合增长率增至
786
亿美元,且
2028
年先进封装占封装行业的比重预计将达到
57.8%
,先进封装将成为全球封装市场的主要增长极。
封测是封装测试的简称,包括封装和测试两个环节。
其中,封装是指将生产加工后的晶圆进行切割、焊线塑封,并加工为成品芯片的过程,测试则是指利用专业设备对产品进行功能和性能测试。
封装,指用特定材料、工艺技术对芯片进行安放、固定、密封,并将芯片上的接点连接到封装外壳上的工艺流程,其可保护芯片性能并实现芯片内部功能的外部延伸。
基本的封装工艺流程包括:晶圆减薄(
wafer grinding
)、晶圆切割(
wafer Saw
)、芯片贴装(
Die Attach
)、焊接键合、塑封工艺、后固化工艺、测试、打标工艺(电镀、打弯、激光打印)、包装、仓检、出货等工序。
02
「半导体封装工艺流程」
测试,指对芯片产品的性能和功能进行测试,并挑选出功能、性能不符合要求的产品。
测试主要分为封装之前的晶圆测试(
Chip Probing
)和封装之后的芯片成品测试(
Final Test
)。测试在确保芯片良率、控制成本、指导芯片设计和工艺改进等方面起着至关重要的作用。
晶圆测试:
Chip Probing
,简称
CP
,指通过探针台和测试机的配合使用,对晶圆上的裸芯片进行功能和电参数测试。
•
测试过程:
探针台将晶圆逐片自动传送至测试位置,芯片的端点通过探针、专用连接线与测试机的功能模块进行连接,测试机对芯片施加输入信号并采集输出信号。测试结果通过通信接口传送给探针台,探针台据此对芯片进行打点标记,形成晶圆的
Mapping
,即晶圆的电性测试结果。
•
晶圆测试系统组成:
通常包含支架、测试机、探针台、探针卡等。
•
芯片成品测试:
Final Test
,简称
FT
,指通过分选机和测试机的配合使用,对封装完成后的芯片进行功能和电参数测试。
•
测试过程:
分选机将被测芯片逐个自动传送至测试工位,被测芯片的引脚通过测试工位上的基座、专用连接线与测试机的功能模块进行连接,测试机对芯片施加输入信号并采集输出信号。测试结果通过通信接口传送给分选机,分选机据此对被测芯片进行标记、分选、收料或编带。
•
芯片成品测试系统组成:
通常包含测试机、分选机、测试座等。
03
「晶圆测试示意图」
04
「芯片成品测试示意图」
05
「封测产业链及分工环节」
从半导体产业链来看,封测位于半导体产业链中游。
半导体产业链的上游是软硬件材料及设备,中游是集成电路的设计、生产,下游是终端产品应用。半导体产业链中游包括设计、制造和封测三大环节。封测是产业链中游的最后一个环节,芯片经过封测之后交付给芯片设计厂,再销售给下游终端产品应用企业。
在垂直分工模式中,封测属于最后环节。
半导体行业分工模式分为垂直整合(
IDM
)和垂直分工模式。垂直整合模式是指一家企业完整覆盖芯片设计、制造、封测环节。垂直分工模式中,芯片设计、制造和封测环节分别由芯片设计厂(
Fabless
)、晶圆代工厂(
Foundry
)和封测厂(
OSAT
)完成。
06
「半导体行业两种分工模式及部分典型企业」
07
「半导体产业链」
半导体与集成电路后道设备分类及工艺流程
•
半导体封装设备包括减薄机、划片机、贴片机、固化设备、引线焊接
/
键合设备、塑封及切筋设备、清洗与搬运设备等。
半导体测试设备则包括分选机、测试机和探针台。
•
集成电路后道设备主要包括贴片机、划片机、检测设备和焊线机,合计市场份额占比达到
81%
。
08
「集成电路后道工艺流程、对应设备及主要生产商」
09
「集成电路后道设备市场占比」
布局先进封装、核心封装设备及材料的突出厂商:
•
长电科技:
世界领先的集成电路制造商和封装测试服务提供商,
2022
年市占率全球第三。
•
通富微电:
封装业务类型齐全,包含框架类封装、基板类封装、圆片类封装、
COG
,
COF
和
SIP
等。
•
华天科技:
主要从事集成电路、半导体元器件的封装测试业务,提供从设计到配送的一站式服务。
•
晶方科技:
全球晶圆级芯片尺寸封装服务的主要提供者与技术引领者,同时拥有
8
英寸和
12
英寸晶圆级芯片尺寸封装技术的规模量产封装线,能够提供从晶圆级到芯片级的一站式综合封装服务能力。
•
气派科技:
十余年专注封装测试业务,目前已成为华南地区规模最大的内资集成电路封装测试企业。
•
颀中科技:
国内最大的显示驱动芯片全制程封测企业,在非显示类芯片封测领域也持续发力。
•
汇成股份:
聚焦于显示驱动芯片领域,形成显示驱动芯片全制程封装测试综合服务能力。
•
甬矽电子:
专注于中高端先进封装领域,封装产品主要包括
FC
、
SiP
、
QFN/DFN
、
MEMS
四类。
•
华岭股份:
国内第一家集成电路测试服务企业,目前公司晶圆测试及成品测试已处于行业领先水平。
•
伟测科技
:
独立第三方的集成电路测试服务企业,主要业务可分为晶圆测试和芯片成品测试。
•
深南电路:
中国印制电路板行业的领军企业与封装基板领域的先行者,核心产品包括大容量通信背板、高速多层板、多功能金属基板、厚铜板、高频微波板、刚挠结合板、封装基板等。
•
兴森科技
:
立足印制电路板制造,业务围绕传统
PCB
和半导体两大主线开展。
•
华海诚科
:
主要产品为环氧塑封料和电子胶黏剂,是国内少数具备芯片级固体和液体封装材料研发量产经验的企业。
•
联瑞新材:
国内电子级硅微粉领军企业,主要产品包括结晶硅微粉、熔融硅微粉、球形硅微粉、球形氧化铝粉以及氮化物等粉体材料。
•
康强电子:
专业从事各类引线框架、键合丝、电极丝等半导体封装基础材料开发、生产和销售的高新技术企业,其引线框架和键合丝产品均处于国内领先水平。
•
艾森股份:
公司产品包括电镀液、光刻胶以及相关配套试剂,广泛应用于晶圆制造、半导体封装、显示面板等领域。
•
上海新阳:
主要开发用于集成电路制造的关键工艺材料,包括电镀液及添加剂、清洗液、光刻胶、研磨液四大系列产品;公司用于晶圆电镀与晶圆清洗的第二代核心技术已达到国内领先水平。
•
长川科技
:
产品覆盖测试机、分选机、探针台、
AOI
设备和自动化设备等多个品类。公司模拟
/
数模混合的测试机以及分选机在核心性能指标上已达到国内领先且接近国外先进水平,实现了进口替代。
•
精智达
:产品广泛应用于以
AMOLED
为代表的新型显示器件制造中光学特性、显示缺陷、电学特性等功能检测及校准修复,并逐步向半导体存储器件测试设备领域延伸。
•
芯碁微装
:
专业从事以微纳直写光刻技术为核心的直接成像设备及直写光刻设备的研发和生产。
•
快克智能:
主要产品包括精密焊接装联设备、机器视觉制程设备、智能制造成套设备和固晶键合封装设备四大类。
•
光力科技:
全球排名前三的半导体切割划片装备企业,是全球少数同时拥有切割划片量产设备、核心零部件(空气主轴)和刀片等耗材的企业。
•
华峰测控:
国内最大的半导体测试系统本土供应商,其产品主要用于模拟、数模混合、分立器件和功率模块等集成电路的测试,且公司已获得大量国内外知名半导体厂商的供应商认证。
•
宏昌电子
:是国内首家电子级环氧树脂生产企业,积极拓展先进封装增层膜新材料开发。
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