2016/09/05 先進封裝：3D IC和2.5D矽通孔互連技術-2016版－真乄科技業的頂尖投資團隊

矽通孔技術已經廣泛應用於MEMS、傳感器和存儲器，推動其發展的下一個應用將會是什麼？

矽通孔（Through-silicon vias, TSVs）技術已經成為高端存儲器的首選互連解決方案。矽通孔技術還實現了邏輯電路與CMOS圖像傳感器、MEMS、傳感器以及射頻濾波器的異質集成（heterogeneous integration）。在不遠的將來，矽通孔技術還將實現光子和LED的功能集成。到2020年，3D矽通孔和2.5D互連技術市場預計將達到約200萬塊晶圓，複合年增長率將達22%。其市場增長驅動力主要來自高端圖形應用、高性能計算、網絡和數據中心對3D存儲器應用的需求增長，以及指紋識別傳感器、環境光傳感器、射頻濾波器和LED等新應用的快速發展。

矽通孔晶圓的出貨量預測（按照應用領域細分）

2015年，CMOS圖像傳感器仍以超過70%的市場份額主導矽通孔市場的晶圓出貨量，不過，預計到2020年，這一數字將下降到60%。影響其下降的主要原因為，來自3D存儲、射頻濾波器以及指紋識別傳感器等其它矽通孔應用的增長。與此同時，到2020年，非矽通孔技術——採用銅-銅直接鍵合的混合堆疊技術，預計將滲透約30%的CMOS圖像傳感器市場。預計到2020年，射頻濾波器和指紋識別傳感器的矽通孔市場將分別達到約16億美元和5億美元。本報告分析了市場動態趨勢，提供所有細分領域及重要市場概覽。本報告還提供所有細分應用領域的市場營收、出貨量、市場份額及初制晶圓（wafer starts）等市場數據。

各種應用領域的矽通孔初制晶圓市場發展情況

矽通孔技術：實現異質互連的重要解決方案

展望未來五年，得益於下一波應用增長，矽通孔技術市場預計將以超過10%的複合年增長率持續增長。這些新應用包括AMD公司為其高端顯卡推出的高帶寬存儲（high-bandwidth memory, 以下簡稱HBM），以及Intel公司推出的Knights landing處理器，該處理器運用了一種Micron公司的變種hybrid memory cube（以下簡稱HMC）技術。與此同時，蘋果公司即將發布的新款智能手機的指紋識別傳感器中也採用了矽通孔技術。

存儲器堆疊技術應用路線圖

AMD公司和Nvidia（英偉達）公司宣布它們的新款顯卡產品採用了下一代HBM2技術。包括Cisco（思科）公司和Juniper Networks（瞻博網絡）公司在內的網絡OEM廠商，也宣布它們的新款交換機和路由器產品採用了HMC和HBM技術。SK Hynix（SK海力士）、Samsung（三星）和Micron（鎂光）等存儲器供應商已經發布了第三代HBM3和HMC3規格。

矽通孔技術的另一個重要市場是服務器應用的3D堆疊存儲，又稱3D DDR4。Yole Développement（以下簡稱Yole）認為，3D堆疊存儲的市場份額未來十年將超越其它3D存儲。三星和SK海力士已經實現了3D堆疊存儲的大規模量產，鎂光科技也將很快進入該市場。

隨著HBM在GPU圖形處理產品中的應用，矽中介層（silicon interposer）逐漸成為小尺寸組件集成的重要解決方案。矽中介層是邏輯電路（至少一個）和存儲芯片，甚至還可能和混合信號電路或模擬電路異質集成的關鍵基底。該領域的主要應用包括集成邏輯電路和存儲的GPU、用於晶粒分割（die partitioning）的FPGA（現場可編程門陣列）以及高端應用的大型專用集成電路（ASICs）等。矽中介層目前還存在的主要問題是成本。目前，結合矽通孔技術的矽中介層成本仍在1000美元左右，不過，其成本正在不斷下降以滿足生產製造需要。三星公司剛剛聯合其它幾個高密度矽中介層（低於1μm L/S）供應商進入了矽中介層市場，這些供應商包括TSMC（台積電）、Global Foundries（格羅方德）和UMC（聯華電子）。聯華電子是AMD公司圖形處理產品的主要供應商。其它廠商則正在尋求非矽通孔技術的替代解決方案，以提供和矽中介層相似的互連密度，例如Amkor（安靠科技）公司的SLIM（Silicon-less Integrated Module）技術、SPIL（矽品科技）公司的SLIT（Silicon-less Interconnect Technology）技術、Intel（英特爾）公司的EMIB（Embedded Multi-die Interconnect Bridge）技術以及Shinko（神鋼電機）公司的iTHOP（integrated thin-film high-density organic package ）技術等。

Avago（安華高）公司是應用矽通孔技術的射頻體聲波濾波器產品的主要供應商。預計到2020年，每個智能手機中裝備的濾波器將增加到35顆。隨著4G/5G網絡的推行，體聲波濾波器的市場需求將保持高位。

安華高公司的FBAR體聲波濾波器

受智能手機和可穿戴設備應用的指紋識別傳感器和環境光傳感器的技術推動，矽通孔也已經滲透進入許多新傳感器應用。除了新款iPhone的指紋識別傳感器應用了矽通孔技術，ams（奧地利微電子）公司也應用矽通孔技術推出了迄今最小的量產環境光傳感器。未來四年內，光子學等新應用領域，將極有可能出現應用矽通孔技術的產品問世。本報告介紹了所有不同領域應用矽通孔技術的產品，以及它們的規格、要求和麵臨的主要挑戰。

3D矽通孔技術能否為新型封裝策略打開新思路？

所有頂尖的外包半導體組裝和測試（OSAT）公司都具有3D/2.5D中端工藝（Mid-End-of-Line, MEOL）組裝產能，但是它們的實際利用率卻很低。尤其是安靠科技，它在3D/2.5D中端工藝產線投入了巨資，但是目前還沒有產生有效產出。關鍵原因是，安靠科技主要專注於2.5D組裝，但是這塊市場目前仍然十分有限，儘管市場上已經出現了一些2.5D量產應用。

3D組裝產品的供應鏈分析示例（部分內容）