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Mole定律作為電子制作產(chǎn)業(yè)鏈的金科玉律，一直矗立于科學(xué)技術(shù)進(jìn)展的最前沿，給整個(gè)兒電子制作產(chǎn)業(yè)鏈指清楚十分清楚的趨勢(shì)，可以說(shuō)厚澤萬(wàn)物。但近些年，因?yàn)镮C制作過(guò)程中運(yùn)用的光刻技（Photolithography）相對(duì)于Mole定律顯得相對(duì)落后，IC業(yè)界給與厚望的EUV(Extreme UltraViolet)光刻設(shè)施也在緊鑼密鼓的開發(fā)中，技術(shù)成熟度尚達(dá)不到量產(chǎn)的水準(zhǔn)，要得IC制導(dǎo)致本在晶圓節(jié)點(diǎn)（Wafer Node）不斷由大變小的事情狀況下，成本閃現(xiàn)指數(shù)提高；另一方面，2017年，水果A11/A10X、高通驍龍835、三星Exynos 8895、華為Kirin970和聯(lián)發(fā)科Helio X30蓄勢(shì)待發(fā)，晶圓節(jié)點(diǎn)已經(jīng)進(jìn)展到10nm量產(chǎn)的階段，已經(jīng)十分靠近FinFET制程的物理極限5nm，也即即使EUV光刻設(shè)施可以量產(chǎn)運(yùn)用，也沒(méi)有辦法變更Mole定律將要失去生命的發(fā)展方向。那接下來(lái)電子制作行業(yè)該何去何從？業(yè)界和教育界也給出了比Mole定律更為多元化的解答：more moore（深度Mole，IC制作角度的Mole定律）和more than moore（逾越Mole，IC封裝角度的Mole定律），見(jiàn)圖1：
圖 1 后Mole定律時(shí)期Roadmap
何謂深度Mole（more moore，IC制作角度的Mole定律），是延長(zhǎng)下去CMOS（FinFET）的群體思考的線索，在部件結(jié)構(gòu)、溝道材料、連署導(dǎo)線、高媒介金屬柵、架構(gòu)系統(tǒng)、制作工藝等等方面施行創(chuàng)新開發(fā)，沿著Mole定律一路scaling（每?jī)傻饺曜笥遥Y(jié)晶體管的數(shù)量翻倍），見(jiàn)圖2 Logic IC的roadmap：
圖 2 Wafer Node Roadmap
到現(xiàn)在為止深度Mole普通適合使用于數(shù)碼電路，如智強(qiáng)手機(jī)中的處置器（AP）和基帶芯片（Base Band），均歸屬SoC的范疇。面前我們也提到，因?yàn)镕inFET的物理極限是5nm，那末進(jìn)展到5nm后怎么樣接著呢？那就務(wù)必突破FinFET的結(jié)構(gòu)和材料限止，研發(fā)和研討新的Transistor（switch）方式，如Tunneling FET（TFET）、Quantum Cellular Automata (QCA) 、SpinFET等，也即圖1中所說(shuō)的的Beyond CMOS。
何謂逾越Mole（more than moore，IC封裝角度的Mole定律），主要偏重于功能的多樣化，是由應(yīng)用需要驅(qū)動(dòng)的。之前集成電路產(chǎn)業(yè)一直延長(zhǎng)下去Mole定律而飛速進(jìn)展，滿意了同一段時(shí)間許多人對(duì)計(jì)算、儲(chǔ)存的迫切地盼望與需要。但芯片系統(tǒng)性能的提高不再靠天真的暴力結(jié)晶體管scaling，而是更多地有賴電路預(yù)設(shè)以及系統(tǒng)算法優(yōu)化，同時(shí)集成度的增長(zhǎng)不盡然要靠暴力地把更多板塊放到同一塊芯片上，而是可以靠封裝技術(shù)來(lái)成功實(shí)現(xiàn)集成。摹擬/射頻/混合信號(hào)板塊等不必最先進(jìn)工藝的板塊可以用較成熟且價(jià)格低廉的工藝成功實(shí)現(xiàn)（譬如為摹擬射頻工程師所喜聞樂(lè)見(jiàn)的65nm），而數(shù)碼板塊則可以由先進(jìn)工藝成功實(shí)現(xiàn)，不一樣板塊可以用封裝技術(shù)集成在同一封裝中，而板塊間的通訊則運(yùn)用高速接口。這種集成形式即異質(zhì)集成(heterogeneous integration)，是到現(xiàn)在為止在工業(yè)界和教育界都十分火的SiP，不惟可以降低成本，并且可以更加集成化，見(jiàn)圖3（b）。智強(qiáng)手機(jī)中的射頻前端板塊、WiFi板塊、藍(lán)牙板塊和NFC板塊等摹擬電路均適合使用于逾越Mole的情形。
回頭再看Mole定律的兩個(gè)方向，不過(guò)就是SoC和SiP的差別，一個(gè)是IC預(yù)設(shè)角度,一個(gè)是IC封裝角度，見(jiàn)圖3，也可是數(shù)碼電路與摹擬電路的差別。這么，再去了解SoC和SiP何其簡(jiǎn)單。
圖 3 SoC與SiP
那我們?cè)侔蜒劭礀|西假想線從理論預(yù)先推測(cè)轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用，作為消費(fèi)電子時(shí)期的弄潮兒水果企業(yè)天然是大家商議技術(shù)走向的焦點(diǎn)。隨著水果企業(yè)宣布iPhone 10周年的靠近，記念版iPhone的消息兒更是絡(luò)繹不絕，讓人目沒(méi)時(shí)間接，其最新技術(shù)走向更是值當(dāng)大家剖析懸揣。
首先就是2016年九月iPhone 7的A10 Fusion第一次認(rèn)為合適而使用TSMC 16nm 的InFoWLP封裝技術(shù)，絕對(duì)代替了過(guò)去的FCCSP的封裝技術(shù)，而說(shuō)話時(shí)的這一年九月將要宣布的記念版iPhone A11將認(rèn)為合適而使用TSMC 10nm的InFoWLP封裝技術(shù)，而與之對(duì)應(yīng)的主板則會(huì)革命性地將載板的精密細(xì)致線路制作技術(shù)MSAP導(dǎo)入PCB行業(yè)，從新定義了電子制作產(chǎn)業(yè)鏈，因?yàn)樵瓉?lái)的IC制作（TSMC）?IC封裝（ASE）+IC載板?SMT（Foxconn）+PCB制作流程改為IC制作（TSMC）? SMT（Foxconn）+PCB，也即把IC封裝融入IC制作，PCB直接接替IC載板。那我們不難發(fā)覺(jué)，這種是基于深度Mole因?yàn)锳P 升班（16nm至10nm）而帶來(lái)的革命性變更。
其次是水果Apple Watch的宣布，其最具獨(dú)特的風(fēng)格的就是S1芯片（見(jiàn)圖4）的封裝技術(shù)，即SiP封裝技術(shù)（System in Package），不惟把AP應(yīng)用法置器（已經(jīng)集成了SRAM內(nèi)存）、NAND閃存、各種傳感器、特別用場(chǎng)芯片、IO及功耗管理IC封裝到達(dá)一塊兒，并且還把其它不主動(dòng)原件均集成在一塊載板上，在這處其主板客串了兩個(gè)角色：IC載板和PCB主板，其整個(gè)兒電子制作產(chǎn)業(yè)鏈也由傳統(tǒng)的IC制作（TSMC）IC封裝（ASE）+IC載板SMT（Foxconn）+PCB縮減為IC制作（TSMC）IC封裝（ASE）+IC載板，也即把SMT流程所有整合入IC封裝，并認(rèn)為合適而使用IC載板接替PCB主板。從這個(gè)時(shí)候起我們也不不好看出，這種就是基于逾越Mole因?yàn)榉庋b技術(shù)的鼎新而帶來(lái)的革命性整合。
圖 4 Apple Watch S1
從以上水果企業(yè)最新的技術(shù)應(yīng)用剖析，我們可以看出，水果、臺(tái)積電、日子色和富士康四親昆季作別代表著IC預(yù)設(shè)、IC制作、IC封裝和SMT四個(gè)領(lǐng)域正忠實(shí)地沿著深度Mole和逾越Mole的路線前行，引領(lǐng)者整個(gè)兒電子制作行業(yè)的進(jìn)展與變法，同時(shí)也潛移默化地影響著PCB制作者和IC載板制作者。作為PCB制作的在業(yè)者，更需求擦亮眼球，做到envision it，enable it，只有這么能力永葆。下邊我將從IC封裝和IC載板技術(shù)方面談起，更周密地紹介Fan-Out WLP、SLP和SiP，為PCB產(chǎn)業(yè)后續(xù)進(jìn)展和遠(yuǎn)景計(jì)劃供給提議。
電子制作產(chǎn)業(yè)鏈里面含有前端的高端電子產(chǎn)業(yè)鏈（IC預(yù)設(shè)、IC制作和IC封裝）和后端的SMT貼件及組裝，所以IC封裝技術(shù)歸屬高端電子制作領(lǐng)域非常關(guān)緊的一環(huán)，其技術(shù)進(jìn)展發(fā)展方向一樣受Mole定律的影響，當(dāng)然現(xiàn)階段一樣受困于Mole定律的限制性影響。隨著高速數(shù)值傳道輸送的需要及無(wú)線技術(shù)的飛速進(jìn)展，沿著深度Mole的方向，芯片尺寸不斷由大變小，I/O數(shù)不斷增加，傳統(tǒng)的IC封裝正漸漸由Lead frame、Wire Bonding轉(zhuǎn)向Flip Chip，見(jiàn)圖5，因此防止互聯(lián)通道過(guò)長(zhǎng)對(duì)數(shù)值傳道輸送通道導(dǎo)致的信號(hào)虧損；當(dāng)IC制作遭受好些個(gè)限止因素，Mole定律漸漸趨緩時(shí)，許多人只得開辟逾越Mole的進(jìn)展道路，從起初的單個(gè)IC對(duì)應(yīng)單個(gè)載板的封裝走向多個(gè)IC對(duì)應(yīng)單個(gè)載板的SiP封裝（2D、2.5D、3D封裝）。
圖 5 封裝技術(shù)進(jìn)展Timeline
為了更周密的理解IC封裝技術(shù)及其所里面含有的IC載板技術(shù)，我們需求將視角由Mole定律轉(zhuǎn)向IC實(shí)際應(yīng)用。縱觀ICT時(shí)期，電子制作技術(shù)的主要驅(qū)動(dòng)出處于兩個(gè)方面：第1，以智強(qiáng)手機(jī)為中心的消費(fèi)電子，第二，以大數(shù)值云計(jì)算為中心的高性能計(jì)算機(jī)，不一樣的應(yīng)用對(duì)應(yīng)不一樣的IC封裝和IC載板，見(jiàn)圖6：
圖 6 IC封裝應(yīng)用及衍變發(fā)展方向
從圖中我們也可看出，主流IC封裝主要涵蓋3個(gè)大類：傳統(tǒng)BGA/CSP封裝、WLP封裝和SiP，所以我將從以下三大類封裝論述IC載板、SLP、FoWLP及SiP的差別。
意義廣泛上的封裝涵蓋兩局部，一級(jí)封裝IC載板和二級(jí)封裝PCB（SMT），我們所說(shuō)傳統(tǒng)的BGA/CSP封裝即為一級(jí)封裝，即把裸芯片經(jīng)過(guò)wire bonding或是flip chip的形式與IC載板施行互聯(lián)而后塑封即完成了封裝，見(jiàn)圖7：
圖 7 封裝等級(jí)
因?yàn)橐患?jí)封裝時(shí)，IC裸芯片與IC載板互聯(lián)時(shí)普通認(rèn)為合適而使用高熔點(diǎn)的鉛錫合金，熔點(diǎn)在300度以上，凌駕二級(jí)封裝SMT燒焊溫度260度40多度，所以對(duì)IC載板的耐熱性及CTE（α2 X、Y CTE 5-7ppm/℃）要求極高，這就是IC載板運(yùn)用的板材務(wù)必為高剛性低CTE 變態(tài)板材或FR5板材的端由，也是IC載板差別于PCB（α2 X、Y CTE 15ppm/℃）的第1大獨(dú)特的地方。
2.1.1 IC載板的類型
應(yīng)用于智強(qiáng)手機(jī)的消費(fèi)電子IC封裝主要思索問(wèn)題便攜性、低成本等因素，普通認(rèn)為合適而使用CSP封裝，封裝尺寸較小，而應(yīng)用于高性能計(jì)算機(jī)的IC封裝，主要思索問(wèn)題性能，普通認(rèn)為合適而使用較為大型的、I/O數(shù)太多的BGA封裝。到現(xiàn)在為止主流的IC載板類型見(jiàn)表格1：
2.1.2 IC載板精密細(xì)致線路加工技術(shù)
隨著IC預(yù)設(shè)節(jié)點(diǎn)的不斷由大變小，IC尺寸也不斷由大變小，因此造成了IC封裝時(shí)的Bump pitch也漸漸由大變小，從下圖可以看出，當(dāng)IC Bump Pitch在150um以下時(shí)，常理的tenting酸蝕流程加工已經(jīng)沒(méi)有辦法滿意IC載板的精密細(xì)致線路加工要求，務(wù)必認(rèn)為合適而使用MSAP、SAP或是大致相似流程。這是IC載板差別于PCB的第二大獨(dú)特的地方。
圖 8 IC載板精密細(xì)致線路加工技術(shù)
晶圓級(jí)封裝(WLP，Wafer Level Package) 的普通定義為直接在晶圓向上行大部分?jǐn)?shù)或是所有的封裝測(cè)試手續(xù)，在這以后再施行割切(singulation)制成單顆組件。而從新分配(redistribution layer, RDL)與凸塊(bump)技術(shù)為其I/O布線的普通挑選，因此脫離了對(duì)IC載板的倚賴，封裝成本大大減低。WLP封裝具備較小封裝尺寸(CSP)，但同時(shí)，因?yàn)橥箟K所有位于芯片下方，I/O數(shù)遭受大大限止，所以，WLP封裝普通又叫作為WLCSP或是Fan-In WLP，到現(xiàn)在為止多用于低腳數(shù)消費(fèi)性IC的封裝應(yīng)用。
隨同IC芯片I/O數(shù)量增加,對(duì)錫球間距(Ball Pitch)的要求更加嚴(yán)明, 到現(xiàn)在為止Ball Pitch已經(jīng)進(jìn)展至0.35mm，假如連續(xù)不斷減低，將會(huì)導(dǎo)致下游PCB制導(dǎo)致本大大增加，于是Fan-Out WLP應(yīng)運(yùn)而生，見(jiàn)圖9：所說(shuō)的Fan-Out，即I/O bump可以經(jīng)過(guò)RDL層擴(kuò)展至IC芯片周邊，在滿意I/O倍增大的前提下又不至于使Ball Pitch過(guò)于由大變小因此影響PCB加工，見(jiàn)圖10。
圖 9 Fan-In and Fan-Out
圖 10 Fan-Out WLP
當(dāng)然，F(xiàn)an-Out WLP除開滿意不斷增加的I/O數(shù)的需要外，最大的獨(dú)特的地方就是其認(rèn)為合適而使用RDL層布線接替了傳統(tǒng)IC封裝所需的IC載板，因此大大減低了群體封裝厚度，這一點(diǎn)兒莫大地適合了消費(fèi)類電子特別是智強(qiáng)手機(jī)對(duì)厚度的極度要求過(guò)嚴(yán)?；诖它c(diǎn)，傳統(tǒng)的FC-CSP和FC-BGA封裝也漸漸向Fan-Out WLP過(guò)渡，當(dāng)然也可了解為Fan-Out WLP是Fan-In WLP和FC載板封裝的技術(shù)合成一體，見(jiàn)圖11?？梢?jiàn)Fan-Out WLP進(jìn)展前面的景物非同普通。
圖 11 Fan-Out WLP進(jìn)展發(fā)展方向
隨同F(xiàn)an-Out WLP技術(shù)興起，相組成一套的PCB因?yàn)檫\(yùn)用了IC載板的精密細(xì)致線路加工技術(shù)MSAP，其加工困難程度卻又遠(yuǎn)高于常理HDI。額外，因?yàn)镮C芯片認(rèn)為合適而使用Fan-Out WLP后，已經(jīng)不再是裸芯片（IC載板是裸芯片封裝，這也是IC載板差別于PCB的第三大獨(dú)特的地方），所以與之組成一套的PCB并不可以稱為載板，依據(jù)到現(xiàn)在為止水果電子產(chǎn)業(yè)鏈的業(yè)內(nèi)之人所述，把認(rèn)為合適而使用Fan-Out WLP封裝和認(rèn)為合適而使用MSAP工藝加工的PCB稱為類載板PCB（SLP，Substrate-like PCB）。Apple 2016年宣布的iPhone7的A10 Fusion已經(jīng)認(rèn)為合適而使用TSMC InFoWLP工藝，但PCB還是認(rèn)為合適而使用酸蝕流程，據(jù)獲悉，2017的A11芯片也將延長(zhǎng)下去TSMC InFoWLP工藝，況且已經(jīng)確認(rèn)PCB認(rèn)為合適而使用MSAP流程，所以，類載板PCB的定義和技術(shù)指標(biāo)也變得更加具體，見(jiàn)表格2：
依據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體路線團(tuán)體(ITRS)的定義，SiP是從封裝的角度動(dòng)身,對(duì)不一樣芯片施行并排或疊加的封裝形式，將多個(gè)具備不一樣功能的有源電子元件與可選無(wú)源部件,以及諸如MEMS還是光學(xué)部件等其它部件優(yōu)先組裝到一塊兒,成功實(shí)現(xiàn)一定功能的單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)封裝件,形成一個(gè)系統(tǒng)還是子系統(tǒng)。
SiP可相當(dāng)于一系統(tǒng)載板的有關(guān)功能芯片、電路的全體,而根據(jù)不一樣的功能芯片施行系統(tǒng)封裝,可以采簡(jiǎn)單的Side by Side的MCM(Multi-chip Module)技術(shù)（2D Package）,也可利用相對(duì)更復(fù)雜的多芯片封裝MCP(Multi-chip Package)技術(shù)、芯片堆疊(Stack Die)等不一樣困難程度與制造形式施行系統(tǒng)組構(gòu)（2.5D和3D Package）。也就是說(shuō),在純一個(gè)封裝體內(nèi)不但可使用多個(gè)芯片施行系統(tǒng)功能構(gòu)造,甚至于還可將里面含有前述不一樣類型部件、不主動(dòng)元件、電路芯片、功能模組封裝施行堆疊,透過(guò)內(nèi)里串線或是更復(fù)雜的3D IC技術(shù)整合, 構(gòu)建成更為復(fù)雜的、完整的SiP系統(tǒng)功能。常見(jiàn)的SiP封裝式樣見(jiàn)表格3：
從上表可以看出，SiP 載結(jié)實(shí)際上就是IC載板的一種，其技術(shù)和規(guī)格和傳統(tǒng)BGA/CSP封裝相兒同。面前我們提到的Apple Watch S1芯片認(rèn)為合適而使用SiP封裝，實(shí)際上是一種比較特別的IC載板，既可稱作IC載板也可稱作PCB主板。
在后Mole定律時(shí)期，正如前言所述，整個(gè)兒電子產(chǎn)業(yè)鏈正沿著深度Mole和逾越Mole兩條道路前行，也潛移默化的整合著整個(gè)兒電子制作產(chǎn)業(yè)鏈的布局。
隨著晶圓廠在先進(jìn)制程上的發(fā)展，不斷滿意Mole定律的要求，每一顆晶圓的尺寸在不斷由大變小。不過(guò)，同制作技術(shù)不一樣，后道封測(cè)并不絕對(duì)遵照Mole定律的進(jìn)展，換句話說(shuō)，直接在晶圓上的植球尺寸，不會(huì)滿意同比例由大變小的技術(shù)演變進(jìn)化。對(duì)于封測(cè)廠商來(lái)說(shuō)，隨著I/O口的增多和晶圓尺寸的由大變小，怎么樣再滿意封裝管腳的引出是一大挑戰(zhàn)。而對(duì)于晶圓廠來(lái)說(shuō)這確是一個(gè)機(jī)會(huì)。說(shuō)話時(shí)的這一年九月將要宣布的記念版iPhone A11將認(rèn)為合適而使用TSMC 10nm的InFoWLP封裝技術(shù)，而與之對(duì)應(yīng)的主板則會(huì)革命性地將載板的精密細(xì)致線路制作技術(shù)MSAP導(dǎo)入PCB行業(yè)，從新定義了電子制作產(chǎn)業(yè)鏈，因?yàn)樵瓉?lái)的IC制作（TSMC）?IC封裝（ASE）+IC載板?SMT（Foxconn）+PCB的制作流程改為IC制作（TSMC）? SMT（Foxconn）+PCB，也即把IC封裝融入IC制作，PCB直接接替IC載板。見(jiàn)圖12：
圖 12 電子制作產(chǎn)業(yè)鏈整合發(fā)展方向1
這么，以前一度由封裝廠主導(dǎo)和掌控的IC封裝市場(chǎng)漸漸被IC制作公司晶圓廠吞食。各大晶圓廠如三星和Intel也在積極布局大致相似于InFoWLP的高端封裝技術(shù)，漸漸強(qiáng)力奪原有IC封裝廠的市場(chǎng)訂單。
Apple Watch S1芯片的SiP封裝，其整個(gè)兒電子制作產(chǎn)業(yè)鏈也由傳統(tǒng)的IC制作（TSMC）?IC封裝（ASE）+IC載板?SMT（Foxconn）+PCB縮減為IC制作（TSMC）?IC封裝（ASE）+IC載板，也即把SMT流程所有整合入IC封裝，見(jiàn)圖13：
圖 13 電子制作產(chǎn)業(yè)鏈整合發(fā)展方向2
這么，封裝廠需求供給：從芯片封裝到系統(tǒng)集成的群體解決方案；具有系統(tǒng)預(yù)設(shè)和測(cè)試有經(jīng)驗(yàn)；除開傳統(tǒng)芯片封裝以外，EMI防備保護(hù)，3D/鑲嵌式封裝結(jié)構(gòu)，鑲嵌式接收天線等高集成度方案的know how，都將由封裝廠來(lái)掌握。進(jìn)一步而言，封裝廠將從天真地為某一家IC預(yù)設(shè)公司供給芯片封裝方案，轉(zhuǎn)成為為下游的整機(jī)商供給完整的系統(tǒng)解決方案。
隨著SiP封裝技術(shù)的不斷進(jìn)展，越來(lái)越多的元部件被埋入IC載板，原來(lái)的埋入不主動(dòng)元件已經(jīng)司馬見(jiàn)慣，埋入主動(dòng)元件如IC等正風(fēng)起云涌，以進(jìn)一步提高集成度，見(jiàn)圖14。
圖 14 PLP
同時(shí)，隨著IC制作領(lǐng)域的光刻對(duì)位技術(shù)的逐層提高，晶圓尺寸漸漸由200mm、300mm向450mm、500mm的大拼板方向提高，所以越來(lái)越多的科學(xué)技術(shù)辦公者覺(jué)得，假如直接將IC等主動(dòng)元件和其它不主動(dòng)元件在PCB 大拼板加工過(guò)程中直接埋入，那將大大縮減整個(gè)兒電子制作產(chǎn)業(yè)鏈，見(jiàn)圖15。
圖 15 電子制作產(chǎn)業(yè)鏈整合發(fā)展方向3
到現(xiàn)在為止已有多個(gè)電子行業(yè)在業(yè)單位研發(fā)出相應(yīng)的PLP產(chǎn)品，有PCB廠家AT&S的ECP（Embedded Components Packaging），有IC載板廠家ASE的a-EASI（advanced-Embedded Assembly Solution Integration），也有IC載板廠家Kinsus的EAS（Embedded Actives Substrate）。