IC封装供不应求，这四大因素都能要了封测厂的命？

　　IC需求的意外爆发正在波及半导体封测供应链。

　　对芯片需求的不断上升正在冲击IC封装供应链，导致某些类型的封装、制造能力、引线框和一些设备的短缺。

　　IC封装供不应求的局面今年早些时候就开始出现了，自那时起，问题愈演愈烈，到了第三季度和第四季度，供求严重失衡，现在看来，这种局面将持续到2018年。

　　出现这种局面有若干原因，最主要原因在于IC需求意外爆发，因此客户需要更多的IC封装产能，但是，IC封装工厂已经满负荷运转，无法满足多种封装类型的需求。

　　除了IC封装之外，电子板块的其它产品品类也在这次所谓的“繁荣或超级周期”中面临供应短缺局面。全球最大的半导体封装与测试(OSAT)巨头先进半导体工程公司(ASE)首席运营官Tien Wu表示：“这次究竟是一次超级周期，还是我们之前从未见过的内在扩展?在这个超级周期中，供应不足的情况不绝于耳，包括存储、OLED、被动元件等等。甚至在贴片机等半导体设备方面也存在交付时间拉长的问题。之所以出现这种情形，一方面是由于产能供应有限，另一反面是需求将在很长的一段时间内维持强劲。”

　　大多数元件出现缺货的原因显而易见。比如OLED，苹果和三星两家智能手机巨头几乎吞噬了OLED屏幕的所有产能。尽管需求不断上升，DRAM供应商却一直不愿增加产能，导致DRAM成为今年涨价的急先锋。NAND产品则是由于供应商生产工艺正从平面型NAND向3D NAND转型，良率问题导致供应不足。

　　相比之下，集成电路封装的问题更为复杂，而且涉及多个产品市场。

　　集成电路封装行业的工厂利用率很高，但全球200毫米晶圆bumping制程的产能存在严重短缺。在晶圆bumping工艺中，焊球或铜柱在晶圆上形成，在晶粒与基板之间提供电互连。

　　200mm晶圆bumping产能不足影响了智能手机芯片级封装(CSP)和射频前端模块等产品的供应。

　　而且，由于其他原因，四扁平无引脚(QFN)封装和晶圆级封装需求量大增，导致供应紧张。

　　对QFN的需求导致引线框(leadframes)的交付时间更长，引线框是用于QFN封装类型的关键组件。而且，封装设备需求也比预期的要强。

　　当然，并不是所有封装类型都供不应求。但是总体来说，整个2017年半导体封测的需求一直很强劲，并且将一直持续到2018年。TechSearch International总裁Jan Vardaman表示：”每家封测工厂都处于满产状态，这段时期是封测工厂产能利用率最高的一段时间。”

　　不消说，供不应求会影响向客户的交付时间。 “这也会影响那些试图向市场推出新产品的公司，如果他们的供应受到限制，可能会损害他们的收入，”Vardaman说： “现在最大的问题是，供不应求的局面会持续多久?我想，谁都无法给出正确的答案。”

　　这些趋势令客户担忧。提供IC封装和测试服务的封测厂正面临巨大压力。这些封测厂多年来资本不足，大多数供应商没有足够的资源来满足苛刻的客户群的各种需求。

　　本文主要研究了IC封装行业面临的主要短缺问题，如bumping产能、封装类型、引线框和设备等。

　　Bumping产能

　　2017年突然出现的繁荣周期让整个业界大吃一惊。比如，2016年年末，世界半导体贸易统计组织(WSTS)预测，2017年集成电路行业规模将比2016年温和增长3%。但是，这一年来，随着DRAM和3D NAND销售额的激增，WSTS已经多次上调IC市场销售的预测。根据最新的预测，该组织预计2017年半导体市场规模将达到4090亿美元，同比2016年大幅度增长20.6%，2018年，IC市场将继续将增长7%。

　　IC封装供应链的情况反映了芯片行业的需求前景。在这次超级周期中，封测厂们在2017年上半年目睹了传统的增长模式。

　　但是到了第三季度和第四季度，若干个板块的需求开始超预期增长。 STATS ChipPAC公司产品和技术营销副总裁Vinayak Pandey说：“当然，智能手机的需求一直都在。除了移动设备，汽车和网络的需求超出了我们的预期。”

　　需求大增导致封测厂商订单的激增。目前，封测厂商的工厂利用率平均都在80%以上，当然有很多类型的封测产能正在满负荷运转。 “封测厂商正在全负荷运转，”Pandey说。“如果有任何额外的需求，交货时间就会越来越长。”

　　产能的紧张表现在好几个方面，其中，最大的瓶颈是一种被称为晶圆bumping的成熟制造工艺，尤其是在200mm晶圆上。目前，Amkor、ASE、STATS ChipPAC等公司都提供晶圆bumping服务。

　　作为交钥匙服务的一部分，晶圆bumping直接在200mm或300mm晶圆上进行。bumping本身不是一种封装类型，它是一种在晶圆上形成微小的焊球或铜柱的制造工艺。

　　图1. 通用bumping技术

　　通过bumping，封测厂商可以开发出各种封装类型，比如CSP、扇出和Flip-chip BGA。CSP、扇入式和扇出式都属于晶圆级封装(WLP)。WLP是当IC还在晶圆上时就对其进行封装的一种工艺。

　　图2. 传统封装与晶圆级封装的流程对比

　　Flip-chip是一种互连方案，而不是一种封装类型。它广泛应用在应用处理器、图形芯片和微处理器中。

　　在Flip-chip中，在硅片上形成微小的凸块或铜柱。然后，将器件翻转并安装在一个单独的硅片或电路板上。硅片或电路板包括一些铜焊盘。 凸块或铜柱落在焊盘上，形成电气连接。

　图3. Flip-Chip BGA封装

　　目前，OSAT厂商已经具备了充足的300mm bumping产能，但是令人惊讶的是，市场上200mm bumping的成熟产能严重短缺。