近日，盛美半导体设备（上海）股份有限公司（以下简称“盛美上海”）凭借用于扇出型面板级封装（FOPLP）的Ultra ECP ap-p面板级水平电镀设备，荣获美国3D InCites协会颁发的Technology Enablement Award大奖。该奖项不仅彰显了盛美上海在面板级先进封装技术领域的卓越创新能力，也充分肯定了其在推动半导体产业技术进步方面的重要贡献。
Technology Enablement Award是一项专注于表彰在异构集成（HI）、3D异构集成（3D HI）和芯粒（Chiplet）架构的商业化和制造过程中，识别并解决关键挑战的技术或公司的奖项。该奖项的评选标准通常基于技术突破和行业贡献，过往获奖者皆是业内领先的企业或技术先驱。盛美上海凭借其在扇出型面板级封装（FOPLP）领域的前瞻性布局、技术创新以及对行业发展的积极推动作用，成功斩获这一殊荣。
FOPLP或成未来封装技术新主流，专用设备成“拦路虎”
后摩尔时代，先进封装已成为从代工厂、封装厂、IDM到IC设计公司突破摩尔定律的一个方向。作为先进封装的重要分支，FOPLP频频进入大众视野，并成为打破当下CoWoS在AI芯片先进封装独霸局面的“潜力股”。
FOPLP是一种基于重布线层（RDL）工艺的先进封装技术，它结合了扇出式封装（Fan Out）与面板级封装（Panel Level Package）这两种技术，因而兼具了它们的优势。
首先，FOPLP拥有扇出式封装的优点，它突破了传统封装中芯片尺寸对引脚数量的限制，让RDL的走线在向内或向外时，都可以超出晶片的大小限制范围，使其能够支持更多的外部I/O，达到高密度的连接与更薄的封装，最终让产品能以较为便宜的成本达到更轻薄的外型。
其次，FOPLP也具备面板级封装的优点，如高面积利用率、成本效益和可扩展性。与传统晶圆级封装相比，FOPLP采用方形面板，面积利用率可达95%以上，相比圆形晶圆的85%利用率，能够显著减少材料浪费，尤其在大面积AI芯片封装，表现更为突出。此外，FOPLP通过在大尺寸面板上同时处理更多芯片，实现了更高的生产效率和更低的单位成本。这种封装方式还支持多种基板材料（如玻璃或有机基板），进一步提升了设计灵活性。市场调查机构Yole Group称，对于需要高吞吐量的应用，面板级封装比扇出型晶圆级封装可节省高达20%至30%的成本。
随着技术的不断成熟，FOPLP有望成为未来先进封装的主流技术之一。它不仅能够满足高性能计算（HPC）和AI芯片对集成密度和成本效率的要求，还将在汽车电子、物联网等新兴市场中发挥重要作用。
然而，尽管前景光明，目前FOPLP仍未实现大规模量产。FOPLP需要在大尺寸面板上实现高精度的工艺，但面板的翘曲和热膨胀系数（CTE）差异导致工艺良率下降，进而影响经济性。因此在先进封装技术向FOPLP的过渡中，需要大量投资于专为面板级制造而定制的封装设备和材料，以实现精确的翘曲控制和材料一致性，确保高密度设计中的可靠互连。
FOPLP的高精度工艺注定其对设备要求极高，尤其是在光刻、电镀和层压工艺环节。当前市场上，大尺寸光刻和等离子处理设备尚未完全满足600mm面板的高精度需求。在电镀环节，大面积面板的均匀性控制是关键挑战之一，尤其是在RDL和微细铜线路的制作中，需要确保整个面板的镀层均匀性达到极高的标准。此外，电镀设备还需解决面板翘曲问题，以提高生产良率和降低成本。对于层压工艺，设备需要具备高精度的对准能力，以应对面板尺寸增大带来的翘曲和对准难度。在UBM和Bump的电镀过程中，铜的电镀液与镍电镀液以及锡银电镀液之间的相互污染缩短了昂贵电镀液的寿命。这些设备的高精度要求和高昂的初始投资，进一步限制了FOPLP的大规模应用。
解决镀层均匀性难题，盛美上海面板级电镀设备攻破“瓶颈”
在先进封装中，电镀是必不可少的关键环节。电镀主要用于形成铜、镍等金属镀层，构建RDL、UBM、Bump等关键结构，以及填充TSV结构，从而将芯片的引脚引出并在水平与垂直方向上重新排布，实现芯片与外部的I/O连接。
然而，电镀过程中存在诸多难题：镀层的均匀性是关键挑战之一，尤其是在高深宽比的TSV（通过硅通孔）和细间距RDL中，电镀液的浸润性和电流分布不均匀可能导致镀层厚度不一致，影响芯片的电气性能；在多材料电镀过程中（如Cu、Ni、SnAg等），不同电镀槽之间的交叉污染也是一个严重问题；不同材料（如硅、玻璃、环氧树脂等）的热膨胀系数（CTE）差异导致的面板翘曲，将影响电镀的均匀性等等。
实现FOPLP的大规模量产，解决电镀设备难题已成为重中之重。作为专注于对先进集成电路制造、先进晶圆级封装制造及大硅片制造领域半导体设备研发企业，盛美上海致力于为面板级先进封装提供高性能和高产品可靠性的工艺解决方案，并在电镀设备的研发上取得了领先突破。
值得关注的是，盛美上海本次斩获“Technology Enablement Award”奖项的Ultra ECP ap-p面板级电镀设备，成功解决了电镀环节面板的均匀性难题，为FOPLP专用设备的突破提供了有效方案。
据了解，该设备可加工尺寸高达600×600mm的面板，兼容有机基板和玻璃基板，可用于玻璃通孔（TGV）中盲孔填充、铜柱、镍和锡银（SnAg）电镀、焊料凸块以及采用铜、镍、锡银和金电镀层的高密度扇出型（HDFO）产品。
Ultra ECP ap-p面板级电镀设备采用盛美上海自主研发的技术，在电镀过程中可精确控制整个面板的电场。该技术适用于各种制造工艺，可确保整个面板的电镀效果一致，从而确保面板内和面板之间的良好均匀性和精度。
此外，Ultra ECP ap-p面板级电镀设备采用水平（平面）电镀方式，面板在不同电镀槽的传送过程中，只是面板本身从一个电镀卡具传送到下一个电镀卡具，能够实现面板传输过程中引起的槽体间污染控制，有效减少了不同电镀液之间的交叉污染，可作为具有亚微米RDL和微凸点的大型面板的理想选择。
该设备还采用了卓越的自动化和机械臂技术，以确保整个电镀工艺过程中面板被高效和高质量的传输。自动化程序与传统晶圆处理过程类似，但为了处理更大更重的面板，额外添加面板翻转机构以正确定位以及转移面板便于进行面朝下电镀等步骤，确保处理的精确性和高效性。
乘AI浪潮之势，引领先进封装迈向面板级时代
近年来，从ChatGPT引爆的大模型热潮到智能汽车、工业4.0的智能化升级，AI芯片的应用场景不断拓展，其市场规模也在持续扩大。Gartner的数据显示，2024年全球AI芯片总收入预计将达到710亿美元，较2023年增长33%。2025年全球AI芯片收入将增长至近920亿美元。
AI芯片的需求呈现出的爆发式增长，进而带动了先进封装技术的快速发展，先进封装设备的前景看好。盛美上海除了水平式电镀设备，还推出了边缘刻蚀设备和负压清洗设备等共三款面板级先进封装的新产品，助推AI芯片封装从传统的晶圆级封装向更高密度、更大尺寸的面板级封装转型。盛美上海指出，目前多家全球领先的半导体厂商已经选择面板封装作为下一代AI芯片封装解决方案。
这些新产品具备显著的技术优势，能够有效解决AI芯片在300mm硅片封装中面积受限及成本高的问题。除了上述Ultra ECP ap-p面板级电镀设备进行了技术创新外，边缘刻蚀设备和负压清洗设备也针对AI芯片封装中的关键工艺进行了优化。负压清洗设备利用负压技术和IPA干燥技术，显著提高了清洗效率，能够有效去除芯片结构中的助焊剂残留物。边缘刻蚀设备专为铜相关工艺中的边缘刻蚀和清洗而设计，能够同时处理面板的正面和背面的边缘刻蚀，显著提升了工艺效率和产品可靠性。
在AI技术的推动下，面板级封装正在崛起，成为半导体行业发展的新趋势。盛美上海凭借其创新的设备和解决方案，不仅为AI芯片封装提供了高效、可靠的工艺支持，也为全球半导体产业的升级转型注入了新的动力和活力。随着技术的持续突破与市场需求的不断扩展，盛美上海将依托其在面板级封装领域的先发优势，持续引领先进封装技术迈向新时代，推动行业迈向更高水平。
持续投入研发，七大系列产品构建差异化竞争壁垒
值得一提的是，盛美上海自成立以来，始终专注于铜互连技术的研究与开发，是全球较早进入水平电镀领域并自主掌握电镀核心技术的企业之一。凭借自主研发的电镀技术，盛美上海在前道双大马士革工艺、先进封装、3D TSV以及第三代半导体应用领域均取得了显著突破。公司先后推出了多款创新设备，除了面向先进封装的Ultra ECP ap，还推出了用于前道铜互连的Ultra ECP map、专注于三维堆叠的Ultra ECP 3d，以及适用于化合物半导体的Ultra ECP GIII等产品，展现了其强大的技术实力和行业领先地位。
电镀设备只是盛美上海高端半导体设备产业链布局的一环。作为一家技术驱动型企业，盛美上海不断提升产品及技术创新能力，并坚持差异化竞争和原始创新的发展战略，以清洗设备为轴向外拓展，形成“清洗+电镀+先进封装湿法+立式炉管+涂胶显影Track设备+PECVD+面板级封装”的七大产品系列，可覆盖前道半导体制造、后道先进封装、硅片制造三大类工艺设备应用领域，致力于为全球集成电路行业提供先进的设备及工艺解决方案。
凭借多项清洗设备国际领先技术，以及电镀/炉管及先进封装湿法设备等差异化竞争优势，盛美上海近几年发展非常迅速，2022-2024财年，盛美上海的营收分别达到了28.73亿元、38.88亿元和56.18亿元。盛美上海取得重大突破的背后，是其对研发投入、人才培养以及知识产权保护的高度重视。2024年，盛美上海的研发投入达8.38亿元，同比增长27.36%，为其持续创新和技术领先提供了坚实保障。
展望未来，盛美上海将持续继续推进产品平台化战略，通过不断丰富产品系列，满足更多元化的市场需求。同时，盛美上海将继续依托其核心专利技术和差异化产品，引领全球半导体设备行业的发展趋势，推动全球半导体行业的可持续发展。
（校对/赵月）
