3D IC AND 2.5D TSV INTERCONNECT FOR ADVANCED PACKAGING: 2016 BUSINESS UPDATE

3D硅通孔技術(shù)日益成為異質(zhì)互連,、高端存儲及高性能應(yīng)用的重要解決方案。

硅通孔技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于MEMS,、傳感器和存儲器,，推動其發(fā)展的下一個應(yīng)用將會是什么？

硅通孔（Through-silicon vias, TSVs）技術(shù)已經(jīng)成為高端存儲器的首選互連解決方案,。硅通孔技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了邏輯電路與CMOS圖像傳感器,、MEMS、傳感器以及射頻濾波器的異質(zhì)集成（heterogeneous integration）,。在不遠(yuǎn)的將來,，硅通孔技術(shù)還將實(shí)現(xiàn)光子和LED的功能集成,。到2020年，3D硅通孔和2.5D互連技術(shù)市場預(yù)計將達(dá)到約200萬塊晶圓,，復(fù)合年增長率將達(dá)22%,。其市場增長驅(qū)動力主要來自高端圖形應(yīng)用、高性能計算,、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心對3D存儲器應(yīng)用的需求增長,，以及指紋識別傳感器、環(huán)境光傳感器,、射頻濾波器和LED等新應(yīng)用的快速發(fā)展,。

硅通孔晶圓的出貨量預(yù)測（按照應(yīng)用領(lǐng)域細(xì)分）

2015年，CMOS圖像傳感器仍以超過70%的市場份額主導(dǎo)硅通孔市場的晶圓出貨量,，不過,，預(yù)計到2020年，這一數(shù)字將下降到60%,。影響其下降的主要原因為,，來自3D存儲、射頻濾波器以及指紋識別傳感器等其它硅通孔應(yīng)用的增長,。與此同時,，到2020年，非硅通孔技術(shù)——采用銅-銅直接鍵合的混合堆疊技術(shù),，預(yù)計將滲透約30%的CMOS圖像傳感器市場,。預(yù)計到2020年，射頻濾波器和指紋識別傳感器的硅通孔市場將分別達(dá)到約16億美元和5億美元,。本報告分析了市場動態(tài)趨勢,，提供所有細(xì)分領(lǐng)域及重要市場概覽。本報告還提供所有細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域的市場營收,、出貨量,、市場份額及初制晶圓（wafer starts）等市場數(shù)據(jù)。

各種應(yīng)用領(lǐng)域的硅通孔初制晶圓市場發(fā)展情況

硅通孔技術(shù)：實(shí)現(xiàn)異質(zhì)互連的重要解決方案

展望未來五年,，得益于下一波應(yīng)用增長,，硅通孔技術(shù)市場預(yù)計將以超過10%的復(fù)合年增長率持續(xù)增長。這些新應(yīng)用包括AMD公司為其高端顯卡推出的高帶寬存儲（high-bandwidth memory, 以下簡稱HBM）,，以及Intel公司推出的Knights landing處理器,，該處理器運(yùn)用了一種Micron（鎂光）公司的變種hybrid memory cube（以下簡稱HMC）技術(shù)。與此同時,，蘋果公司即將發(fā)布的新款智能手機(jī)的指紋識別傳感器中也采用了硅通孔技術(shù),。

存儲器堆疊技術(shù)應(yīng)用路線圖

AMD公司和Nvidia（英偉達(dá)）公司宣布它們的新款顯卡產(chǎn)品采用了下一代HBM2技術(shù)。包括Cisco（思科）公司和Juniper Networks（瞻博網(wǎng)絡(luò)）公司在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)OEM廠商,，也宣布它們的新款交換機(jī)和路由器產(chǎn)品采用了HMC和HBM技術(shù),。SK Hynix（SK海力士）,、Samsung（三星）和Micron（鎂光）等存儲器供應(yīng)商已經(jīng)發(fā)布了第三代HBM3和HMC3規(guī)格。

硅通孔技術(shù)的另一個重要市場是服務(wù)器應(yīng)用的3D堆疊存儲,，又稱3D DDR4,。Yole Développement（以下簡稱Yole）認(rèn)為，3D堆疊存儲的市場份額未來十年將超越其它3D存儲,。三星和SK海力士已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了3D堆疊存儲的大規(guī)模量產(chǎn),，鎂光科技也將很快進(jìn)入該市場。

隨著HBM在GPU圖形處理產(chǎn)品中的應(yīng)用,，硅中介層（silicon interposer）逐漸成為小尺寸組件集成的重要解決方案,。硅中介層是邏輯電路（至少一個）和存儲芯片，甚至還可能和混合信號電路或模擬電路異質(zhì)集成的關(guān)鍵基底,。該領(lǐng)域的主要應(yīng)用包括集成邏輯電路和存儲的GPU,、用于晶粒分割（die partitioning）的FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）以及高端應(yīng)用的大型專用集成電路（ASICs）等。硅中介層目前還存在的主要問題是成本,。目前,，結(jié)合硅通孔技術(shù)的硅中介層成本仍在1000美元左右，不過,，其成本正在不斷下降以滿足生產(chǎn)制造需要,。三星公司剛剛聯(lián)合其它幾個高密度硅中介層（低于1μm L/S）供應(yīng)商進(jìn)入了硅中介層市場，這些供應(yīng)商包括TSMC（臺積電）,、Global Foundries（格羅方德）和UMC（聯(lián)華電子）,。聯(lián)華電子是AMD公司圖形處理產(chǎn)品的主要供應(yīng)商。其它廠商則正在尋求非硅通孔技術(shù)的替代解決方案,，以提供和硅中介層相似的互連密度,，例如Amkor（安靠科技）公司的SLIM（Silicon-less Integrated Module）技術(shù)、SPIL（矽品科技）公司的SLIT（Silicon-less Interconnect Technology）技術(shù),、Intel（英特爾）公司的EMIB（Embedded Multi-die Interconnect Bridge）技術(shù)以及Shinko（神鋼電機(jī)）公司的iTHOP（integrated thin-film high-density organic package）技術(shù)等,。

Avago（安華高）公司是應(yīng)用硅通孔技術(shù)的射頻體聲波濾波器產(chǎn)品的主要供應(yīng)商。預(yù)計到2020年,，每個智能手機(jī)中裝備的濾波器將增加到35顆,。隨著4G/5G網(wǎng)絡(luò)的推行,，體聲波濾波器的市場需求將保持高位,。

安華高公司的FBAR體聲波濾波器

受智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備應(yīng)用的指紋識別傳感器和環(huán)境光傳感器的技術(shù)推動，硅通孔也已經(jīng)滲透進(jìn)入許多新傳感器應(yīng)用,。除了新款iPhone的指紋識別傳感器應(yīng)用了硅通孔技術(shù),，ams（奧地利微電子）公司也應(yīng)用硅通孔技術(shù)推出了迄今最小的量產(chǎn)環(huán)境光傳感器。未來四年內(nèi),，光子學(xué)等新應(yīng)用領(lǐng)域,，將極有可能出現(xiàn)應(yīng)用硅通孔技術(shù)的產(chǎn)品問世,。本報告介紹了所有不同領(lǐng)域應(yīng)用硅通孔技術(shù)的產(chǎn)品，以及它們的規(guī)格,、要求和面臨的主要挑戰(zhàn),。

3D硅通孔技術(shù)能否為新型封裝策略打開新思路？

所有頂尖的外包半導(dǎo)體組裝和測試（OSAT）公司都具有3D/2.5D中端工藝（Mid-End-of-Line, MEOL）組裝產(chǎn)能,，但是它們的實(shí)際利用率卻很低,。尤其是安靠科技，它在3D/2.5D中端工藝產(chǎn)線投入了巨資,，但是目前還沒有產(chǎn)生有效產(chǎn)出,。關(guān)鍵原因是，安靠科技主要專注于2.5D組裝,，但是這塊市場目前仍然十分有限,，盡管市場上已經(jīng)出現(xiàn)了一些2.5D量產(chǎn)應(yīng)用。

3D組裝產(chǎn)品的供應(yīng)鏈分析示例（部分內(nèi)容）

就3D堆疊技術(shù)而言,，存儲制造商一般自己都具備組裝能力,。不過，安靠科技正嘗試從SK海力士爭取其3D存儲堆疊業(yè)務(wù),。外包半導(dǎo)體組裝和測試公司（OSAT）正轉(zhuǎn)向MEMS和傳感器組裝業(yè)務(wù),，這兩個領(lǐng)域的訂單量更大，例如ASE（日月光半導(dǎo)體）公司就為各種MEMS傳感器承接后通孔（via-last）硅通孔組裝,。

此外,，代工廠還提供一站式解決方案，它們和外包半導(dǎo)體組裝和測試公司（OSAT）合作,，提供完整的3D/2.5D組裝解決方案,，這項技術(shù)為開創(chuàng)全新的制造生態(tài)系統(tǒng)打開了大門。本報告探討了外包半導(dǎo)體組裝和測試公司（OSAT）以及代工廠的各種業(yè)務(wù)模式和市場策略,，以提高它們硅通孔應(yīng)用的市場份額,。本報告還詳細(xì)分析了重點(diǎn)產(chǎn)品和廠商的供應(yīng)鏈情況。

若需要《先進(jìn)封裝：3D IC和2.5D硅通孔互連技術(shù)-2016版》報告樣刊,，請發(fā)E-mail：wangyi#memsconsulting.com（#換成@）,。