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随着汽车芯片的复杂性,包装的复杂性也在增加。事实上,包装对芯片的性能和可靠性越来越重要,两者都需要严格的安全标准才能在汽车中使用。
所有对安全至关重要的应用都是如此,但对汽车行业来说,有几个重要的原因可以解释为什么包装如此引人注目:
? 性能和低功耗。选择先进的包装可以避免数据流的瓶颈,加快关键系统的响应时间,特别是自动和驾驶辅助车辆。
? 再利用和上市时间。标准化包装(如chiplets)将汽车芯片和功能推向市场所需的时间可以显著缩短。OEM制造商一直在努力将芯片设计的上市时间从七年缩短到一到两年。
? 保护。包装对保护芯片至关重要,因为环境条件恶劣,振动几乎无休止,电磁干扰和极端温度侵袭。
这于外包半导体的组装和测试(OSAT)这是个好消息,这些正在为这个市场生产大量的包装选择。包括各种扇形晶圆级包装、嵌入式晶圆级球栅阵列、包装体叠层和系统级包装。
IC Insights据估计,汽车去年占据了半导体主要终端市场9%。这是一个非常重要的市场,发展迅速。大多数芯片最终仍在通信或计算机领域使用,但几年前,汽车芯片市场只占整个芯片市场的一小部分。它增长迅速,销售给这个市场的芯片价格也在迅速上涨。
过去,汽车芯片市场是关于驱动器和低端微控制器的。目前,汽车的先进设计已达到10/7nm,并计划将制造过程推向更低的节点。
STATS ChipPACJCET技术战略集团副主任Edward Fontanilla到目前为止,这是一个巨大的市场。2017年汽车OEM复合年增长率为1360亿美元.4%,2022年达到1700亿美元。
据Fontanilla只进入高级驾驶辅助系统(ADAS)与其他车辆一起使用的芯片代表了价值280亿美元的市场。简而言之,20%的汽车芯片将用于信息娱乐系统,而动力系统组件将占13%。
Gartner预计今年全球半导体市场将增长到4510亿美元,比去年的4190亿美元增长.5%。预计今年的汽车将有助于促进对特定应用标准产品和游戏的需求PC显卡,高性能计算,有线通信。
Fontanilla指出汽车芯片的顶级供应商是恩智浦半导体、英飞凌科技和瑞萨电子。Semicast Research其次是意法半导体和德州仪器。-罗伯特博世、安森美半导体、微芯技术、东芝和罗姆半导体是十大位置。
为汽车芯片提供包装OSAT中,Amkor Technology是市场领导者,占56%的份额。Fontanilla表示,先(ASE)的份额约为25%,而STATS ChipPAC则不到5%。
Fontanilla补充道:虽然我们目前还远不如汽车行业Amkor和ASE,但我们期待着在未来利用我们的大客户。我们主要关注信息娱乐和高级驾驶辅助系统(ADAS)、车身系统、电动汽车和售后市场。JCET还专注于激光雷达传感器和雷达。Fontanilla这是我们我们2018年关注的关键环节。ADAS和自动驾驶一起完全实现需要间。
汽车半导体包装的特殊要求取决于客户。Fontanilla我们对可靠性更感兴趣,因为我们都知道零缺陷是我们用户关心的安全问题。当然,汽车芯片包装的另一个特殊要求是包装过程。它们不同于标准芯片。汽车在过程控制和质量控制方面更加严格。
零缺陷管理是汽车OEM新工具,包装芯片和包装本身。为了确保没有缺陷,汽车芯片包装有一种特殊的检测方法。因此,与汽车芯片制造一样,包装设备是指定的特殊设备,通常与其他包装线分开。每六个月,参与汽车芯片包装的操作人员和工程师都将接受培训。
除了ISO 除26262功能安全标准外,汽车OEM还必须满足汽车行业供应链质量管理体系ISO 16949标准。STATS ChipPAC预计今年将获得ISO 26262认证,先在新加坡,再在韩国和中国。
汽车芯片包装与其它芯片有一些相似之处。Fontanilla据说,在层压基板和引线包装方面,这两个过程是相似的。然而,汽车芯片的材料清单是不同的,客户愿意为此付费。他指出,一位主要客户每月在汽车芯片包装上花费700万美元。
Fontanilla补充道:下一代汽车电子会有很多传感器——不仅仅是100个,而是越来越多。防碰撞、停车系统、刹车系统都是自动的。
升级设计ASE欧洲分公司高级技术总监Jean-Marc Yannou汽车芯片的包装通常类似于消费应用芯片的包装。这与几年前相比发生了很大的变化。
Yannou在过去,技术需要五年才能成熟并投入使用。现在时间缩短了。我们不需要改变材料。
Yannou制造中的一个问题是发动机污染,最终会导致可靠性和腐蚀。
包装在这里起着至关重要的作用,因为人们依赖芯片来避免高速事故,所以包装将变得更加重要。但问两个人,哪种包装最适合这个市场,你最终可能会得到多个答案。它们都可以发挥作用——导线框架、层压基板、连接包装和倒装包装。
扇出式晶圆级封装及系统级封装技术(SiP)汽车制造商和一级供应商也在进入先进的汽车电子领域。由于包装成本高,汽车制造商和一级供应商都是对的SiP回避,至少是现在。Yann表示,SiP它可能很复杂,但它们正在被摧毁SiP被日益紧凑的性质所吸引。
基于传感器的电子产品包括微控制器、传感器、雷达芯片、互联网协议芯片和电子产品。Yannou汽车芯片包装是我们发展最快的市场之一,目前占半导体包装市场的10%%年增长率10左右%至15%。”
但这不仅仅是更多的芯片。Amkor Technology副总裁兼汽车总经理Prasad Dhond更多的芯片必须正常工作,包装是关键部件。
Dhond表示:“‘乘数效应’这是汽车半导体可靠性的一大挑战。每百万分之一的部件级别的故障率会导致车辆1%故障率。为了获得最高的可靠性,我们需要零缺陷。包装在实现汽车应用的零缺陷中起着重要作用。
其中一些是由标准驱动的,通常与包装无关。ISO 26262与功能安全有关,大部分都要求芯片和系统设计师。我们支持拥有ISO 26262标准解决方案的客户根据需要提供支持文件。我们还帮助客户实现其他汽车可靠性标准,如AEC-Q100和AEC-Q006.为了帮助客户实现零缺陷,我们正在开发汽车材料和工艺流程。
Amkor共有11家汽车制造商,其中一家位于亚太地区,为其汽车客户提供40种不同的包装系列。它已经在汽车芯片包装领域活跃了40多年。Amkor和J-Devices,汽车芯片封装业务年收入超过10亿美元。
Dhond指出要成为一辆成功的汽车OSAT,主要要求如下:
? 基于汽车标准的质量体系。IATF16949等汽车认证,以及符合AIAG(美国汽车工业行动组织)标准,如FMEA,SPC,APQP。
? 生产控制更加严格,强化材料 ** ,以及额外的工艺步骤。
? 可投入大量资金,管理优质供应链,支持长期生产(10-15年)。
一些车内和售后汽车应用(AEC-Q100 Grade 3)具有与商业级应用相同的可靠性要求。
Dhond表示:“这些组件可以使用商业级的封装材料和工艺流程,但仍需要在工厂车间加强汽车的控制。总体而言,汽车封装市场约为100亿美元,增长速度超过整体封装市场。电气化和ADAS这是促进这一增长的关键趋势。目前,大多数汽车应用程序都使用引线键合包装,但它们正在转向先进的包装,以支持更高的集成和更低的寄生效应。传统上,集成设备制造商一直保留汽车芯片包装,但随着需求的增加,我们看到了更多的外包趋势。此外,无晶圆厂供应商正成为汽车市场的主要参与者OSAT业务带来动力。
发展迅速汽车芯片包装市场发展迅速,技术支持ADAS最终实现自动驾驶。尽管一些汽车芯片供应商在内部保留芯片包装,但OSAT承包商正在深入这一领域。
随着市场的飙升,随着驾驶员辅助和自主权的提高,对复杂性和上市时间的需求也开始逐渐增加,这可能会改变。因此,需求也会增加,以确保芯片在最糟糕的条件下长时间工作。
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