來源：學習那些事

異構集成

基于板級封裝的異構集成作為彌合微電子與應用差距的關鍵方法，結合“延續摩爾”與“超越摩爾”理念，通過SiP技術集成多材料（如Si、GaN、光子器件等）裸片及無源元件，借助扇出晶圓級/板級封裝等技術，實現更低成本、風險及更高靈活性，推動電子系統可靠性向十億分之幾故障率發展。

本文分述如下：

扇出板級封裝技術介紹

板級封裝的經濟效益分析

扇出板級封裝技術介紹

扇出板級封裝（FO-PLP）作為扇出晶圓級封裝（FO-WLP）的技術延伸，通過將有源和無源元件嵌入模塑料中，顯著提升了布線面積并推動了封裝的小型化潛力。其核心優勢在于無基板設計，采用薄膜金屬化替代傳統引線鍵合或倒裝芯片（FC）凸點，實現了更短的芯片間直接互連，從而降低了熱阻、提升了性能并減少了寄生效應，尤其在高頻應用中，相比FC-BGA封裝具有更低的電感。

FO-PLP的工藝流程主要分為模塑優先和RDL（再布線層）優先兩類：模塑優先工藝中，面朝下路徑通過直接電鍍通孔具有最短的互連，在RF和毫米波領域表現最優，因互連路徑最短、高頻損耗最低；面朝上路徑則需銅柱互連，而RDL優先工藝需焊料互連，兩者均需額外聚合物/底部填充層。

FO-PLP的異構集成能力尤為突出，可無縫集成不同材料（如Si、SiGe、GaN）、不同供應商甚至不同化合物技術的裸片，無需額外植球等準備步驟。

這一特性通過多項目晶圓（MPW）加工得到了驗證。

例如，采用250nm/130nm SiGe BiCMOS工藝制作的60GHz低噪聲放大器（LNA）、120GHz收發器、50GHz IF-IF轉換器等多種射頻IC，可集成于同一封裝中，采用低溫固化（<250℃）、低介電常數/損耗的介質層材料，配合三層介質、兩層金屬的RDL結構，最終電性能測試證實了其在異構射頻集成中的適用性。

材料與設備創新

低溫固化材料：采用介電常數低、損耗小的介質層，固化溫度低于250℃，適配環氧樹脂塑封料（EMC），玻璃化轉變溫度低于200℃。

玻璃基板：中科院等機構研發玻璃通孔（TGV）技術，提升熱穩定性與集成度，臺積電、三星等均布局玻璃基板封裝，以替代傳統硅中介層，降低翹曲率并提升良率。

最新產業動態與技術突破

臺積電：計劃2027年將FOPLP+TGV（玻璃通孔）技術導入量產，采用玻璃基面板級封裝以提升面積利用率并降低成本。2026年將設立扇出型面板級封裝實驗線，初期使用300×300mm面板，逐步過渡到更大尺寸。

三星：已將FOPLP技術用于移動或可穿戴設備（如Galaxy Watch），并開發出高達800×600mm的面板。其“3.3D”封裝技術結合RDL與3D堆疊，目標2026年量產，旨在連接邏輯芯片與高帶寬存儲器（HBM）。

日月光：FOPLP技術已量產，主要應用于射頻、電源管理等領域。2025年AI先進封裝需求強勁，將增加資本支出布局先進封裝及智能生產。

群創光電：利用舊3.5代廠轉型為全球最大尺寸FOPLP廠，2024年下半年試產，2025年逐步量產，月產能目標達3000~4500片，客戶涵蓋恩智浦、意法半導體等車用與電源管理領域廠商。

板級封裝的經濟效益分析

板級封裝的經濟效益分析需基于多層次、高顆粒度的自下而上成本模型，該模型通過詳細拆解工藝步驟（如組裝、模塑、RDL制備、UBM/球貼裝）及設備參數（投資、占地面積、處理時間、功耗），結合材料類型與用量、基建成本（電力、潔凈室、租金）等要素，實現對不同技術選擇（芯片先置/后置、光刻技術）、產品場景（裸片數量、封裝尺寸、RDL層數）及商業需求（生產地點、產量、交期）的差異化成本評估。

以面朝下模塑優先工藝為例，其成本構成涵蓋三層光敏介質RDL、鎳-金UBM及SnAgCu球的制備流程，核心挑戰集中于組裝精度與速度、模塑翹曲控制、RDL線寬/線距（L/S）優化等模塊，而測試環節未納入模型。

關鍵經濟優勢體現在材料利用率與面積效率的提升：

相較于300mm晶圓，457mm×610mm矩形面板在封裝尺寸較大時（如≥11mm×11mm）可實現更高的面積利用率（AU≥90%），而晶圓AU僅85%~88%且僅適用于小封裝。AU的提升直接減少基板非封裝區域的材料浪費——以生產5000萬只20mm×20mm封裝為例，面板方案較晶圓方案減少14%的環氧樹脂塑封料（EMC）消耗（402kg vs 1725kg），顯著降低材料成本（EMC為FO-PLP流程中最貴材料之一）。

此外，矩形面板的靈活性允許封裝水平或垂直放置，適配更多長寬比組合，進一步優化AU。

生產效率方面，面板方案通過提升組裝設備單位/小時（UPH）性能可降低組裝成本，且隨著面板尺寸增大（如610mm×457mm），單位基板面積的相對成本因組裝密度提升而下降，尤其對多芯片模塊（如三芯片）的成本改善更為顯著。對比300mm晶圓的單芯片封裝，大面板方案在保持芯片數量不變時，相對成本始終更低，且面板尺寸擴大進一步降低重構區域的成本分攤。

綜上，板級封裝通過高AU、低材料浪費、適配多芯片/大尺寸封裝的優勢，結合自下而上的精細成本模型驗證，展現出顯著的經濟效益，尤其在高端應用（如射頻、汽車電子、AI加速器）中，其成本效率與環境友好性成為推動異構集成技術落地的重要支撐。