環旭電子分享車用模組微小化的機遇與挑戰

近日，NEPCON ASIA2024半導體技術和應用創新大會在深圳國際會展中心隆重開幕，眾多半導體行業專家及業界人士齊聚一堂，共同探討最新行業趨勢，分享前沿研究成果與創新理念。11月7日，“SiP及先進半導體封測技術”論壇上，環旭電子微小化創新研發中心(Miniaturization Competence Center)研發處資深處長沈里正博士發表了精采演講，為與會者帶來了深刻的行業洞見。

車用模組微小化的機遇與挑戰

沈處長演講伊始簡要介紹了環旭的相關背景，環旭隸屬于日月光旗下，日月光提供從芯片前端封裝到模組系統、次系統及軟件服務的一站式解決方案，這一優勢使公司能夠深度理解客戶在系統端和芯片端的需求和挑戰。隨后，沈處長以“車用模組微小化的機遇與挑戰”為主題，深入探討了車用模組封裝趨勢、微小化的機遇與挑戰，并提出產業競合與建議。

沈處長指出，汽車行業正面臨自動駕駛、純電、車聯網以及安全性提升四大未來趨勢。隨著這些新興技術的日益成熟，如何在有限的空間內實現更多功能成為一大挑戰，模組的微小化與集成化因此顯得尤為重要。功能的持續增加要求從芯片、封裝到模組層面均要實現更為精準的整合與優化。同時，模組封裝過程中還需應對電、熱、力等多方面的挑戰。特別是隨著自動駕駛技術的發展，車輛行駛時間的延長，對模組的散熱性能與可靠度提出了更高的要求。在此背景下，創新不僅體現在技術層面，更體現在成本管理上。成本控制不應成為創新的桎梏，而是推動創新的重要動力。在滿足性能要求的同時，如何降低成本、快速響應市場變化，已成為企業競爭的關鍵所在。在技術開發方面，Advanced Packages System in Package，Thermally enhanced solutions， High power density packages和 Robust packages，也將成為推動汽車領域發展的一大方向。

沈處長進一步闡述，隨著技術的不斷進步，Vehicle Electrical Architecture正經歷從Distributed向Domain再向Central的轉變。這一轉變將對系統整合、零件選擇、模組設計等方面產生深遠影響。過去，汽車多采用分散式電控架構，各功能域(如安全控制、動態控制等)由獨立的控制器負責，導致車內布線復雜且不利于系統高效整合。而今，隨著算力的不斷提升，集中式電控架構逐漸成為主流。在此架構中，各功能域的控制器被整合到少數幾個甚至一個中央控制器中。而考慮到電、熱、力以及信號完整性等多個因素，設計過程也變得異常復雜。因此，模塊化設計應運而生，通過合理劃分模塊，實現成本的最優化，同時便于設計、測試和驗證，有助于縮短研發周期并提高產品質量和生產效率。

以CPU為例，沈處長展示了從最簡單的CPU到更復雜的模組化設計的轉變過程。這種轉變主要出于速度上的考慮。如今，通過將CPU與其他組件(如機體、電源控制和信息網等)進行模塊化整合，可以顯著提高整體效率。這種模塊化設計不僅適用于汽車領域，同樣也可應用于通訊領域。值得注意的是，無論是汽車還是通訊領域，都離不開先進制程技術的支持。無論是在IC端還是封裝端進行作業實現，都需要綜合考慮電、熱、力等多方面因素。

沈處長強調，微縮化、封裝成本的降低、整合度的提升、電熱力處理的優化以及可靠性的增強都離不開封裝領域的深耕細作。封裝不僅涉及材料和結構的選擇，還包括所使用的設備以及驗證方法的確立，這些都是推動概念創新最終落地的關鍵因素。此外，誰能夠在縮短上市時間、保證產品品質的同時實現系統整體成本的最優化，誰就能掌握市場的先機并獲得豐厚的回報。隨著汽車功能的日益增多，我們也看到了新的切入點。如Compute SoC，ADAS和Connected Car等，它們具有明確的技術和應用需求。

然而，挑戰與機遇并存。沈處長認為，只要我們能夠找到方法證明其可行性，那么這些挑戰就會轉化為機會。在汽車領域，企業既想保持穩健又想尋求創新。關鍵在于誰能填補保守與創新之間的鴻溝?這需要破壞性創新。所謂破壞性創新，就是尋找既優秀又令人安心的方法，在系統端、封裝端都能表現出色，同時還要經濟實惠。未來我們的目標是在硅、封裝、模組和系統方面找到最佳協同方案，實現最優的串聯。根據不同的設計結構和對于熱、電信、機械強度等要求，決定使用何種載板、結構以及形成最終形態。

最后，沈處長總結了三個重點方向：首先，在微小化方面解決電、熱和力方面的問題;其次，要關注組裝的復雜度，確保新舊元件能夠順利整合;最后，要重視可靠性的要求，確保所有可能性都得到保護。隨著科技的飛速發展，汽車正逐漸從傳統的交通工具轉變為一個集多種功能于一體的“移動手機”。未來汽車的成本中，電子設備將占據。而自動駕駛、安全性與連接性以及純電車是未來汽車發展的三大主流趨勢。在不增加車內可用空間的情況下增加汽車電子設備的數量，并在現有硬件方案的基礎上進一步實現小型化。同時，安全性和可靠性以及成本效益也是不可忽視的關鍵因素。

產業對話

在隨后的產業對話環節中，主持人向沈處長及幾位來自知名半導體公司的嘉賓提出了問題。首先，主持人詢問行業面臨的主要問題。沈處長表示，成本常被視為創新的阻力，但實際上它更應被視為推動創新的重要力量。他通過實例闡述了這一觀點：有企業曾通過技術創新幫助客戶節省了一半的空間并簡化了系統管理流程，然而客戶并未因此愿意支付額外費用。面對這一困境，沈處長呼吁行業應從根本上改變對成本的看法。他認為，成本考量不應僅局限于眼前利益，而應從整個產品生命周期出發全面評估創新帶來的實際價值。只有這樣，才能真正激發創新活力并推動行業持續發展。

接著，主持人請嘉賓探討行業未來的發展方向，沈處長表示，“系統封裝化，封裝系統化”(System in a Package, Packaging a System)已成為技術發展的必然趨勢。從Single Chip到Multi - Chip，再到如今備受矚目的Chiplet，這一演變彰顯了技術發展的系統化趨勢。隨著異質整合(Heterogeneous )技術的不斷突破，在系統封裝化的浪潮中微縮化成為了一個不可忽視的關鍵詞。我們必須將系統的設計概念用封裝制程來實現從而實現突破性的創新，并將高階段的硅和封裝技術落地應用。

結語

感謝沈里正處長的精彩分享，讓在場聽眾對車用模組封裝趨勢和未來發展方向有了更深入的了解。