隨著汽車芯片的復(fù)雜性不斷增加，封裝的復(fù)雜性也隨之增加。事實(shí)上，封裝對(duì)于芯片的性能和可靠性正變得越來(lái)越重要，這二者都需要滿足嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)，才能在汽車中使用。

在一切對(duì)安全至關(guān)重要的應(yīng)用場(chǎng)合都是如此，但對(duì)于汽車行業(yè)而言，有幾個(gè)重要原因可以解釋為什么封裝會(huì)如此引人注目：

? 性能和低功耗。選擇先進(jìn)封裝可以避免數(shù)據(jù)流的瓶頸，加快關(guān)鍵系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，特別是可以避免自動(dòng)和駕駛輔助車輛的事故。

? 再利用和上市時(shí)間。標(biāo)準(zhǔn)化封裝（如chiplets）可顯著縮短將汽車芯片和功能推向市場(chǎng)所需的時(shí)間。汽車OEM廠商一直在努力將芯片設(shè)計(jì)的上市時(shí)間從七年縮短到一至兩年。

? 保護(hù)。惡劣的環(huán)境條件和幾乎無(wú)休無(wú)止的振動(dòng)、電磁干擾和極端溫度的侵襲使得封裝對(duì)于保護(hù)芯片至關(guān)重要。

這對(duì)于外包半導(dǎo)體組裝和測(cè)試（OSAT）封裝公司而言是個(gè)好消息，這些封裝公司正在為這個(gè)市場(chǎng)生產(chǎn)大量的封裝選擇。包括多種扇出型晶圓級(jí)封裝、嵌入式晶圓級(jí)球柵陣列、封裝體疊層和系統(tǒng)級(jí)封裝。

IC Insights估計(jì)，從這個(gè)角度看，汽車去年占據(jù)了半導(dǎo)體主要終端市場(chǎng)的9％。這是一個(gè)非常重要的市場(chǎng)，而且正在迅速發(fā)展。大部分生產(chǎn)的芯片最終仍用于通信或計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，但幾年前的汽車芯片市場(chǎng)只占整個(gè)芯片市場(chǎng)的一小部分。它正在迅速增長(zhǎng)，銷往這個(gè)市場(chǎng)的芯片的價(jià)格也在迅速增長(zhǎng)。

在過去，汽車芯片市場(chǎng)都是關(guān)于驅(qū)動(dòng)器和低端微控制器。目前，針對(duì)汽車的先進(jìn)設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到了10/7nm，并計(jì)劃推向更低節(jié)點(diǎn)制造工藝。

STATS ChipPAC母公司JCET技術(shù)戰(zhàn)略集團(tuán)副主管Edward Fontanilla表示：“到目前為止，這是一個(gè)巨大的市場(chǎng)。2017年汽車OEM的市場(chǎng)總額為1360億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為13.4％，2022年達(dá)到1700億美元?！?/p>

據(jù)Fontanilla稱，僅進(jìn)入高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和其他車輛應(yīng)用的芯片就代表了價(jià)值280億美元的市場(chǎng)?？傊?，20%的汽車芯片將使用于信息娛樂系統(tǒng)，而動(dòng)力系統(tǒng)組件將占13%。

Gartner預(yù)計(jì)，今年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)將增長(zhǎng)至4,510億美元，較去年的4,190億美元增長(zhǎng)7.5%。市場(chǎng)研究公司預(yù)測(cè)，今年汽車將有助于推動(dòng)對(duì)特定應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的需求，以及游戲PC的顯卡、高性能計(jì)算、有線通信。

Fontanilla指出，汽車芯片的頂級(jí)供應(yīng)商是恩智浦半導(dǎo)體，英飛凌科技和瑞薩電子。根據(jù)Semicast Research的數(shù)據(jù)，緊隨其后的是意法半導(dǎo)體和德州儀器。排在6-10位的是羅伯特博世，安森美半導(dǎo)體，微芯科技，東芝和羅姆半導(dǎo)體。

在為汽車芯片提供封裝的OSAT中，Amkor Technology是市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者，占有56％的份額。 Fontanilla表示，先進(jìn)半導(dǎo)體工程公司（ASE）的份額約為25％，而STATS ChipPAC則不到5％。

Fontanilla補(bǔ)充道：“盡管目前汽車行業(yè)我們還遠(yuǎn)不如Amkor和ASE那樣的公司，但我們期待未來(lái)能夠利用我們所擁有的大客戶。我們主要關(guān)注信息娛樂、高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、車身系統(tǒng)、電動(dòng)汽車，以及售后市場(chǎng)?！盝CET還專注于激光雷達(dá)傳感器和雷達(dá)。Fontanilla表示：“這是我們?cè)?018年重點(diǎn)關(guān)注的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。ADAS和自動(dòng)駕駛將需要5年時(shí)間才能完全實(shí)現(xiàn)?！?/p>

對(duì)汽車半導(dǎo)體封裝的特殊要求取決于涉及的客戶。Fontanilla表示：“我們對(duì)可靠性更感興趣，因?yàn)槲覀兌贾懒闳毕菔俏覀兊挠脩絷P(guān)注的安全問題。汽車芯片封裝的另一個(gè)特殊要求當(dāng)然是封裝的工藝流程。它們與標(biāo)準(zhǔn)芯片不同。汽車在過程控制和質(zhì)量控制方面更加嚴(yán)格。”

零缺陷管理是汽車OEM的新工具，對(duì)于封裝內(nèi)的芯片和封裝本身都是如此。為確保沒有缺陷，汽車芯片封裝具有特殊的檢測(cè)方法。因此，與汽車芯片的制造一樣，封裝設(shè)備是指定的專用設(shè)備，通常與其他封裝線分開。每六個(gè)月，參與汽車芯片封裝的作業(yè)者和工程師都要經(jīng)過培訓(xùn)。

除了ISO 26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)外，汽車OEM還必須滿足汽車行業(yè)供應(yīng)鏈質(zhì)量管理體系的ISO 16949標(biāo)準(zhǔn)。STATS ChipPAC預(yù)計(jì)今年將獲得ISO 26262認(rèn)證，首先是在新加坡，然后是在韓國(guó)和中國(guó)。

在汽車芯片封裝和其他芯片存在一些相似之處。 Fontanilla說，在層壓基板和引線封裝方面，二者工藝流程類似。 但是，汽車芯片的物料清單是不同的，客戶愿意為此付費(fèi)。他指出，某主要客戶每月在汽車芯片封裝上花費(fèi)700萬(wàn)美元。

Fontanilla補(bǔ)充道：“下一代汽車電子將會(huì)有很多傳感器——不只是100個(gè)而已，而是越來(lái)越多。防碰撞、停車系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)，一切都是自動(dòng)的。”

升級(jí)設(shè)計(jì)

ASE集團(tuán)歐洲分部高級(jí)技術(shù)總監(jiān)Jean-Marc Yannou表示：“汽車芯片的封裝通常與消費(fèi)應(yīng)用芯片的封裝類似。這與幾年前相比有了很大的變化?！?/p>

Yannou表示：“在過去，技術(shù)需要五年才能成熟，投入使用?，F(xiàn)在時(shí)間縮短了。而且我們不需要改變材料。”

Yannou指出，制造中的一個(gè)問題是發(fā)動(dòng)機(jī)污染，這最終會(huì)導(dǎo)致可靠性問題，造成腐蝕。

封裝在這里起著至關(guān)重要的作用，由于人們依賴芯片以避免高速事故，所以封裝將變得更加重要。但隨意問兩個(gè)人，哪種封裝最適合這個(gè)市場(chǎng)，你最終可能會(huì)得到多個(gè)答案。它們都可以發(fā)揮作用——引線框架、層壓基板、使用引線鍵合進(jìn)行互連的封裝，以及倒裝封裝。

扇出式晶圓級(jí)封裝和系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)（SiP）也正在進(jìn)入先進(jìn)汽車電子領(lǐng)域。由于封裝成本較高，汽車制造商和一級(jí)供應(yīng)商都對(duì)SiP回避，至少是現(xiàn)在。Yann表示，SiP對(duì)于這些公司來(lái)說可能會(huì)很復(fù)雜，但是他們正在被SiP“日益緊湊”的性質(zhì)所吸引。

進(jìn)入汽車的組件包括微控制器、傳感器、雷達(dá)芯片、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議芯片，以及基于傳感器的電子產(chǎn)品。Yannou表示：“汽車芯片封裝是我們發(fā)展最快的市場(chǎng)之一， 它現(xiàn)在占半導(dǎo)體封裝市場(chǎng)的10％左右，年增長(zhǎng)率為10％至15％?！?/p>

但這不僅僅是更多的芯片而已。Amkor Technology的副總裁兼汽車總經(jīng)理Prasad Dhond表示，“更多的芯片必須正常工作，而封裝是其中的關(guān)鍵組成部分?！?/p>

Dhond表示：“‘乘數(shù)效應(yīng)’是汽車半導(dǎo)體可靠性的一大挑戰(zhàn)。組件級(jí)別每百萬(wàn)分之一的失效率就會(huì)導(dǎo)致車輛1％的故障率。為了獲得最高的可靠性，我們需要零缺陷。封裝在實(shí)現(xiàn)汽車應(yīng)用的零缺陷方面發(fā)揮著重要作用?！?/p>

其中一些是由標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)的，這些標(biāo)準(zhǔn)通常與封裝無(wú)關(guān)?！癐SO 26262與功能安全有關(guān)，大部分都對(duì)芯片和系統(tǒng)設(shè)計(jì)者提出了要求。我們支持擁有ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)解決方案的客戶，根據(jù)需要提供支持文檔。我們還幫助客戶達(dá)到其他汽車可靠性標(biāo)準(zhǔn)，如AEC-Q100和AEC-Q006。我們正在開發(fā)汽車材料和工藝流程，以幫助客戶實(shí)現(xiàn)零缺陷?！?/p>

Amkor為其汽車客戶提供40種不同的封裝系列，共有11家汽車生產(chǎn)廠，其中一家位于亞太地區(qū)。該公司在汽車芯片封裝領(lǐng)域已經(jīng)活躍了40多年。對(duì)于Amkor和J-Devices，汽車芯片封裝業(yè)務(wù)的年收入超過10億美元。

Dhond指出，要成為一個(gè)成功的汽車OSAT，有以下三個(gè)主要要求：

? 基于汽車標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量體系。 這包括IATF16949等汽車認(rèn)證，以及符合AIAG（美國(guó)汽車工業(yè)行動(dòng)組織）標(biāo)準(zhǔn)，如FMEA，SPC，APQP。

? 更嚴(yán)格的生產(chǎn)控制，強(qiáng)化的材料集合，以及額外的工藝步驟。

? 能夠投入大量資本，管理高質(zhì)量供應(yīng)鏈，并支持長(zhǎng)期生產(chǎn)（10至15年）。

一些車內(nèi)和售后的汽車應(yīng)用（AEC-Q100 Grade 3）具有與商業(yè)級(jí)應(yīng)用相同的可靠性要求。

Dhond表示：“這些組件可以使用商業(yè)級(jí)的封裝材料和工藝流程，但仍需要在工廠車間加強(qiáng)汽車的控制。總體而言，汽車封裝市場(chǎng)約為100億美元，增長(zhǎng)速度超過整體封裝市場(chǎng)。電氣化和ADAS是推動(dòng)這一增長(zhǎng)的關(guān)鍵趨勢(shì)。目前大多數(shù)汽車應(yīng)用都使用引線鍵合封裝，但它們正在轉(zhuǎn)向先進(jìn)封裝，以支持更高的集成度和更低的寄生效應(yīng)。傳統(tǒng)上，集成設(shè)備制造商一直將汽車芯片封裝保留在內(nèi)部，但隨著需求的增加，我們看到了更多外包趨勢(shì)。此外，無(wú)晶圓廠供應(yīng)商正在成為汽車市場(chǎng)的主要參與者，給OSAT業(yè)務(wù)帶來(lái)了推動(dòng)力。”

正在快速發(fā)展

汽車芯片封裝市場(chǎng)正在快速發(fā)展，技術(shù)支持ADAS最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。雖然一些汽車芯片供應(yīng)商將芯片封裝保留在內(nèi)部，但是OSAT承包商正在深深涉足這一領(lǐng)域。

隨著這一市場(chǎng)開始飆升，隨著駕駛員輔助和自主性水平的提高，復(fù)雜性和上市時(shí)間需求也開始逐漸增加，這種情況可能會(huì)發(fā)生變化。因此，對(duì)封裝公司的要求也會(huì)提高，從而保障芯片在最惡劣的條件下長(zhǎng)時(shí)間工作。