2017年,3D TSV晶片將佔總半導體市場的9%。
市調機構 Yole Developpement 稍早前發佈了一份針對 3DIC 與矽穿孔(TSV)的調查報告,指出過去一年來,所有使用TSV封裝的3DIC或3D-WLCSP平台(包括CMOS影像感測器、環境光感測器、功率放大器、射頻和慣性 MEMS 元件)等產品產值約為27億美元,而到了2017年,該數字還可望成長到400億美元,佔總半導體市場的9%。
Yole Developpement的先進封裝部市場暨技術分析師Lionel Cadix 指出,3DIC通常使用 TSV 技術來堆疊記憶體和邏輯IC,預計此類元件將快速成長;另外,3D WLCSP也將以18%的年
3D WLCSP:最成熟的3D TSV平台
3D WLCSP是當前能高效整合小尺寸光電元件如CMOS影像感測器等的首選解決方案。它也是目前最成熟的3D TSV平台,Yole Developpement估計,2011年該市場規模大約為2.7億美元,其中有超過90%來自於低階和低解析度CMOS影像感測器(通常指CIF, VGA, 1MPx / 2MPx感測器等)。台灣的精材科技(Xintec)是當前3D WLCSP封裝的領先廠商,接下來是蘇州晶方半導體科技(China WLCSP)、東芝(Toshiba)和 JCAP 。
大多數3D WLCSP業者都以200mm晶圓級封裝服務為主。不過,各大主要業者均有朝300mm轉移趨勢。事實上,此一趨勢也是邁向高階CMOS影像感測器市場(> 8MPx解析度)的必要過程,目前的感測器市場也正在從背面照度(backside illumination)朝真正的3DIC封裝架構轉移。這種最新架構稱之為「3D BSI」,其中的光電二極體是直接垂直堆疊在DSP /ROIC晶圓上,並透過TSV連接。
未來的3DIC將由記憶體和邏輯堆疊SoC驅動
未來幾十年內,3DIC都將憑藉著更低的成本、更小的體積,以及推動晶片功能進化等優勢,成為未來半導體產業的新典範。Yole Developpement先進封裝事業部經理Jerome Baron 指出,預估未來五年內,3D堆疊DRAM和3D邏輯SoC應用將成為推動3DIC技術獲得大量採用的最主要驅動力,接下來依序是CMOS影像感測器、功率元件和MEMS等。他表示,今天帶動高階應用的仍然是2.5D矽中介層技術。拜先進晶片設計和封裝技術之賜,更多大型的FPGA和ASIC等晶片已經開始應用在工業領域,而且未來還將應用在遊戲和智慧電視等市場中。
2013年,在記憶體公司如美光(Micron)、三星(Samsung)、SK-Hynix,以及IBM和其他高性能運算設備供應商的帶動下, 3DIC技術可望獲得顯著成長。
然而,可能要等到2014或2015年,所謂的wide I/O介面以及在28nm採用TSV技術來大量製造行動/平板產品專用應用處理器晶片的情況才可能發生。事實上,要成功推動3DIC,除了技術問題,還涉及到複雜的供應鏈部份,它要改變的層面非常多。因此,包括三星和台積電(TSMC)在內的晶圓代工巨擘們,都不停針對3DIC展開垂直整合佈局,希望能滿足領先無晶圓廠半導體公司,如高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、Marvell、NVIDIA和蘋果(Apple)的需求,以及其他採取輕晶圓廠策略的業者如德州儀器(TI)、意法半導體(ST)和NEC /瑞薩(Renesas)等。
Yole Developpement的先進封裝部資深分析師Jean-Marc Yannou指出,3D TSV的半導體封裝、組裝和測試市場在2017年將達到80億美元。“未來在拓展3DIC業務時,業界必須尋求所謂的「虛擬IDM」模式,”他指出,包括TSV蝕刻填充、佈線、凸塊、晶圓測試和晶圓級組裝在內的中階晶圓處理部份,市場規模預計可達38億美元。另外,後段的組裝和測試部份,如3DIC模組等,預估將達46億美元,而這些,都代表著先進封裝產業未來可持續獲得成長的商機所在。
資料來源:Yole Developpement
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