云天半导体技术创新助力滤波器封装国产化
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云天半导体技术创新助力滤波器封装国产化
发布时间: 2022-04-01
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随着5G技术的高速发展,5G应用从移动通信向自动驾驶、VR/AR等多行业领域延伸,5G频段不断增加,给射频前端带来新的产业增长需求。5G射频前端中,滤波器占据了市场的最大份额。手机中滤波器的数量呈现倍数的增加,每部5G手机中滤波器数量至少50只以上。面对5G需求数量的增加,滤波器发展趋势向小型化、集成化、高频带宽,技术难度不断增大。

据Yole Dveloppement (Yole)机构预测,从2017年到2023年,滤波器市场将从80亿美元增长至225亿美元,年复合增长率达19%。凭借对工艺和专利的掌控,日美几大国际厂商的垄断格局已成。SAW滤波器主要供应商为Murata、TDK、太阳诱电等几家日本厂商,而BAW滤波器则为Avago以及Qorvo占据几乎全球超过95%以上份额,国产化需求迫切。面对国内有海量市场而国产率很低的窘境,打破国外技术封锁与市场壁垒,加快滤波器国产化的进程刻不容缓。云天半导体团队经多年研发,结合先进封装技术经验,为滤波器封装提供多种的方案支持。


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图一 2017-2023年5G射频前端模块市场规模发展趋势

(来源:Yole)


云天半导体滤波器封装技术,包含晶圆级三维封装(WLP)、晶圆级扇出集成(Fan-out)、基于玻璃衬底IPD集成等多种方案,满足单芯片、多芯片封装以及模块化集成需求。

晶圆级三维封装(WLP):针对滤波器频段特点,开发了双干膜和玻璃盖板两种方案。双干膜的方案适用于中低频段的滤波器器件,在晶圆表面做好围堰(Wall)和盖板(Roof),将IDT芯片上的工作区域保护起来,在焊盘上介质开孔内填充金属,完成滤波器器件的封装。WLP封装出的SAW芯片,封装后的尺寸与芯片一致,无需基板,可直接与PCB板连接,实现高效率低成本。目前云天的WLP双干膜技术已具备量产能力,产能超过8000片/月。另外,云天的玻璃盖板技术方案能使中高频段滤波器在性能上表现更为优越,玻璃盖板基于云天特色的TGV技术,解决了双干膜方案出现的频偏及空腔尺寸问题,无需考虑空腔塌陷,使得芯片功能区设计更加自由,工艺流程简单,封装安全可靠,经过云天团队多年的研发验证,已通过可靠性测试


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图二 SAW玻璃盖板方案封装芯片


云天晶圆级扇出集成(Fan-out)可提供两种方案:一是采用EMC材料,实现多颗滤波器芯片的封装集成,使不同器件间性能更加耦合,解决了制造过程差异带来的器件不匹配,有效降低成本、提升性能和缩小体积。另一种方法,云天开发了埋入玻璃基板扇出型封装技术eGFO(embedded Glass Fan-out)。eGFO使用玻璃基板为载体,将芯片埋入到TGV开出的槽体内而后做扇出封装。eGFO技术具有如下优点:1)空腔易于制作,可以实现多芯片系统集成SiP,易于实现芯片异质集成;2)满足超薄、超小芯片封装要求和细节距焊盘芯片集成;3)工艺简单,无需基板;4)可集成天线,实现高密度三维集成。


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图三 Molding扇出集成芯片及SEM


基于玻璃衬底IPD集成是通过半导体工艺将电阻、电感和电容等无源器件从原来的分离元件集成在玻璃衬底上,将滤波器、耦合器和天线等射频无源器件也集成在玻璃衬底上,是SiP技术小型化、高性能和低价格的有效路径之一。在国际上,IPD技术成为各大公司射频器件的核心技术。云天半导体采用玻璃衬底和射频电路设计相结合,突破了原来的硅基射频器件思路,率先开发了基于玻璃基板的IPD集成技术(WL-IPD),开展了高Q值电感、微带滤波器、天线、变压器等一系列射频器件研发,具有低成本,高性能,易于三维集成等突出优点。云天具备为客户提供IPD产品仿真和批量工艺制造服务能力。


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图四 基于玻璃衬底IPD 3D集成示意图


云天半导体简介:

厦门云天半导体科技有限公司成立于2018年7月,公司致力于5G射频器件封装与系统集成,主营业务主要包含滤波器晶圆级三维封装,高频毫米波芯片集成,IPD无源器件制造与封测,射频模块集成。可以提供Bumping/WLCSP/TGV/Fan-out等技术。云天可以为客户提供从产品协同设计、工艺研发到批量生产的全流程解决方案。云天总部位于厦门海沧区,一期工厂建筑面积4500平米,具备8000片/月的4寸、6寸WLP产能,现已投入量产;二期35000平米厂房预计2022年Q2投入使用,届时公司将具备从4寸、6寸到8寸、12寸全系列晶圆级封装能力。公司愿景为面向5G的领先晶圆级系统集成创新企业。公司信奉“创新、卓越、合作、奋斗”的精神,致力于为客户及合作伙伴提供优质服务。