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随着半导体技术的快速演进，先进封装逐渐成为摩尔定律延续的重要推动力之一，大面积半导体封装技术以其提升生产效率、降低成本的优势，正吸引全球产业界的关注。
近期，韩国机械材料研究院（KIMM）与多家企业合作，率先实现了600mm大面积封装技术的商业化，生产效率提升达6.5倍，为半导体封装领域开辟了新赛道。
本文将围绕大面积封装技术的需求与实现路径进行深度分析，并探讨其市场前景。
Part 1
大面积半导体封装技术的产业需求与重要性
● 技术背景与产业需求
当前，人工智能、高性能计算（HPC）以及汽车电子等领域对芯片性能的需求持续攀升，推动了高密度封装技术的创新。
然而，传统12英寸晶圆级封装（FOWLP）已逐渐显现出物理极限，无法满足更大面积和更高性能封装需求。面板级封装（FOPLP）技术应运而生，将传统圆形晶圆替换为600mm甚至更大尺寸的矩形基板，显著提升单位封装面积利用率。
大面积半导体封装技术，尤其是指600mm x 600mm的矩形面板级封装（FO-PLP），代表了半导体制造业的一个新里程碑。
传统的300mm圆形晶圆被更大尺寸的矩形面板所取代，使得在同一表面上可以布置更多的芯片单元，从而显著提高了单次加工过程中的产量和效率。
该技术的核心在于克服了大型面板上进行精确组装和检测的技术难题，例如芯片对齐精度达到±5μm，以及每小时处理超过10,000颗芯片的能力。
此外，通过引入AI辅助的质量控制手段，解决了诸如粘合剂厚度变化导致的芯片位移等传统问题，极大地提升了产品的良率和一致性。
新型的大面积封装方式还带来了成本结构上的优化。由于减少了单位面积内的无效空间，并且能够更高效地利用原材料，因此降低了整体制造成本，也为后续的工艺改进留下了充足的空间，比如可以通过增加面板尺寸或提高集成度来进一步提升性能。
● 相比传统技术，大面积封装具备以下优势：
◎ 高生产效率：矩形基板的有效面积较圆形晶圆提升3倍以上，极大降低边缘浪费。
◎ 成本下降：通过多芯片整合和材料优化，封装成本可进一步降低。
◎ 性能提升：新材料与高精度设备的结合，显著提高封装的一致性与散热性能。
大面积封装技术仍面临诸多挑战，包括基板涂胶均匀性、热膨胀失配，以及设备升级成本高昂等。此外，行业标准尚未完全成熟，技术推广需要解决配套生态的协调问题。
Part 2
技术实现路径与方案对比
以韩国此次研发的 600mm 大面积半导体封装技术为例，它采用了 600mm x 600mm 大型矩形面板取代传统的 300mm 晶圆。
● 这种大型矩形面板的应用带来了多方面优势。
◎ 首先，在精度方面，研究团队实现了芯片对准的 ±5μm 的超高精度，相比现有技术有超过 30% 的提升。
◎ 其次，在生产效率上，借助开发的 FO - PLP（Fan - Out Panel Level Packaging）粘结和检测设备以及核心工艺和材料技术，实现了相较于现有基于晶圆的封装方法 6.5 倍的生产力提升，同时还显著降低了制造成本。
研究团队实施了基于 AI 的集成检测和补偿技术，有效提高了成品率和生产力。
韩国KIMM在大面积封装领域率先实现了600mm x 600mm基板的规模化应用，采用了以下核心技术：
● AI辅助对准系统：实现芯片对准精度±5μm，较传统技术提升30%。
● 高效设备与材料：与Hanwha等企业合作，开发高精度粘结设备、高速检测仪器以及耐高温低残留材料。
● 生产效率：单小时可处理1万颗芯片，封装成本显著下降。
● 台积电
台积电正在探索一种全新的先进芯片封装方法，采用 510 毫米乘 515 毫米的矩形基板代替传统圆形晶圆。这种设计可在每片基板上放置更多芯片组，提高生产效率，其矩形基板有效面积比圆形晶圆大三倍多且边缘无效区域更少。
尽管研究尚处早期阶段，但如果成功将是重要技术转变。不过，此前台积电认为使用矩形基板挑战性大，要实现这一方法需投入大量研发精力并升级或更换众多生产工具和材料。
台积电的FOPLP技术通过大尺寸玻璃基板与先进的CoWoS、SoIC封装工艺结合，已成为HPC芯片的重要解决方案。在拓展生产能力的同时，台积电还致力于减少边缘材料浪费，以实现更高性价比。
● 三星电机
三星电机作为韩国最大的半导体封装基板企业，展示了大面积、高多层、超轻薄的新一代半导体基板等技术实力。
其高端封装基板区展示了正在量产的高端 AI、服务器用 FCBGA 核心技术，产品在面积、内部层数等方面优势明显，且三星电机是韩国唯一实现服务器用 FCBGA 量产企业。
三星电机还公开了如 2.1D 封装基板技术、Co - Package 基板等新一代封装基板技术，并首次公开使用玻璃材料的玻璃基板，改善大面积基板上的弯曲特性和信号损失问题，致力于确保新一代基板市场的技术竞争力。在 On - Device AI 封装基板区，展示了为配合 AI 时代量产的多种基板产品。
三星电机近期展示了玻璃基板技术，其高强度与稳定性解决了大面积封装中基板弯曲与信号损耗问题。此外，三星正在大力研发超高多层封装与2.1D封装基板，为AI和云计算应用提供支持。
如英特尔和三星也在与供应商合作探索面板级封装技术。芯片封装和测试服务提供商力成科技，以及显示器制造商京东方和台湾的群创光电等也投入资源开发面板级芯片封装技术，加速了行业的创新和多样化进程。
中国大陆的华天科技、通富微电两大百亿级先进封测项目也取得新进展。
◎ 华天南京集成电路先进封测产业基地二期项目将引进高端生产设备；
◎ 通富先进封测基地的两个子项目也在推进，分别涉及不同的应用领域和封装产品，推动了中国大陆先进封测产业发展。
在 FOPLP 技术方面，全球多方持续发力。中国台湾包括台积电、日月光、群创、力成等加速布局，中国大陆多家厂商也已量产或具备生产能力，韩国三星电子旗下三星电机等也积极投入研发。
从市场客户端看，恩智浦、意法半导体、超威、高通等大企业有望合作采用面板级封装。而且玻璃基板技术在 FOPLP 中发挥关键作用，被视为可替代有机基板的下一代技术，多家全球龙头公司在研究其应用，相关联盟也在推动其在更复杂 AI 芯片等方面的应用。
根据市场预测，全球FOPLP市场规模将在2030年达到500亿美元，未来五年的年均复合增长率（CAGR）将超过30%。大面积封装技术作为先进封装的核心方向，将在HPC、汽车电子和AI领域扮演关键角色。
小结
大面积封装技术的兴起，不仅是半导体制造向高效率和低成本方向演进的体现，也是未来产业竞争力的关键指标。
芝能智芯将持续关注先进封装技术的发展动态，深入分析核心技术趋势，为行业提供更多洞察与支持。
原文标题 : 韩国：大面积半导体封装技术取得进展
