集成無源設備市場持續活躍

 IPD取代了用于移動設備,物聯網,可穿戴設備的分立器件,并在高級包裝中獲得越來越多的關注。

集成無源設備正在系統級封裝技術和包括物聯網在內的眾多應用程序中得到越來越多的使用。這些微型設備正在進入汽車電子,消費電子和保健產品等領域。得益于英飛凌科技公司,意法半導體和村田集成無源解決方案(以前稱為IPDiA)的產品,歐洲在IPD的供應方面處于地位。村田制作所于2016年10月通過其村田電子歐洲子公司收購了IPDiA。

Grand View Research估計,從現在到2025年,用于發光二極管照明的IPD的復合年增長率預計將超過14%。

除了LED照明外,Grand View還看到電磁敏感性/電磁干擾防護IPD,射頻IPD和數字/混合信號IPD的增長。

MarketsandMarkets預測,IPD市場將在未來五年內以近9%的復合年增長率增長,從去年的7.301億美元增長到2022年的13.7億美元。Research and Markets對這一增長率更為樂觀,預計復合年增長率約為在接下來的十年中,這一市場將增長17.9%,但是市場的收入將下降,到2025年將達到90.085億美元。

這些設備的整體前景令人困惑。包裝廠正在被更廣泛地采用,但不一定是更高的產量。

ASE技術總監Jean-Marc Yannou表示,IPD是Advanced Semiconductor Engineering的小批量業務。“我們確實使用了一些IPD,并制造了其中一些。它已經發展為小批量類型的應用程序。它們在惡劣環境的電子產品,醫療電子產品以及硅光子學中都越來越受歡迎。盡管很難預測,但在未來幾年中,它實際上可能與硅光子技術一起大大增加。”

什么是集成式無源設備?

IPD主要是電阻器,電感器和電容器。它們不是新的,但是對它們的興趣來自新市場和現有市場中的新應用。

集成無源設備市場持續活躍

“集成的無源設備是專用工藝技術的集合,可以將多個無源設備集成在一塊上。” Pandey解釋說。“它們通常提供高集成度和良好的性能。對于薄膜IPD,它們主要在硅,玻璃或其他提供獨特性能幫助的基板上制造。”

這使得它們對于系統級封裝特別有吸引力。“使用IPD的系統級封裝的驅動因素是XY系數,管芯收縮率以及Z高度的減小,” Pandey說。“為了提高性能,電氣減少了功率損耗,高頻響應,Q因子等。在硅上制作薄膜時,就Q因子而言,存在一些限制。而且,它具有良好的可靠性,就系統成本而言,它不僅減少了材料清單,而且還減少了XY。”

IPD制造有兩種形式-厚膜IPD(厚膜電阻)和薄膜IPD(薄膜電阻)技術?;诒∧さ募蔁o源器件是基于硅的無源組件集成。這是一種經濟有效的方式,可減少封裝尺寸,降低互連復雜性,提高性能,組件容限,提高良率并提高可靠性。我們的應用包括RF模塊,超寬帶,WLAN,手持設備,蜂窩電話。

STATS ChipPAC產品技術營銷總監Seung Wook(SW)Yoon表示,IPD非常適合移動應用,IoT和可穿戴設備。STATS從事這項技術已有十幾年了。IPD尚不占公司收入的很大一部分,但預計它們將提供穩定的增長。

據Yoon稱,一些SiP客戶已經能夠用兩個或三個IPD替換100個分立組件。他說,更典型的是,一個IPD可以代替13個或14個分立設備。

Yoon指出,為了生產不平衡變壓器和其他無源器件,STATS ChipPAC使用晶圓制造工藝進行關鍵尺寸控制。它提供了銅金屬化工藝,可以在硅晶片上沉積8微米或更多的銅。他說,制造IPD通常只涉及一個氮化硅單電介質層,但是如果涉及電感器,客戶正在IPD上尋找兩層或更多層。他說,隨著層數的增加,“成本會上升”。“總體而言,成本將下降。”

他指出,IPD可以在8英寸的硅晶圓上生產。它們通常以2 x 2或3 x 3格式排列。他補充說:“客戶在使用IPD時正在尋找高Q因子,質量因子。”

其中它們適合的IPD可以與晶圓級封裝結合在芯片裝配和測試承包商來實現。

ASE的Yannou表示:“每當我們要設計匹配的11個或與天線附近的巴倫匹配時,就將其用于Wi-Fi連接和其他RF應用,” “我們主要在玻璃上設計和制造RFIP,但是硅制成的高密度電容器還有其他應用。例如,我們可以舉出村田綜合被動解決方案,它實際上是由IPDiA公司的收購構成的。”

據Yannou稱,IPD在汽車電子和石油鉆探以及其他惡劣環境中被發現。“通過使用常規的硅半導體技術(倒裝芯片或引線鍵合連接),它們可以非常容易地組裝在任何系統級封裝中,在這種情況下,您無需在系統級封裝基板上印刷焊料電容器或電感器的類型。”他說。

ASE在8英寸玻璃晶圓上制造IPD,而一些制造商則在使用6英寸硅基板。“通過升級到8英寸甚至12英寸,他們將受益于有趣的擴展工作,規模經濟?,F在,他們使用硅中的深溝槽技術,并且實際上它們已經深入硅中,因此可能會出現一些翹曲問題,從而轉移到更大的晶圓上。當需求量很大時,我認為大多數IPD生產商將轉向更大尺寸的晶圓。但今天并不需要。” Yannou說道。

他指出,IPD“是一種平面的”。“您可以在硅和玻璃上制造非常小的組件。我們可以利用玻璃上硅的細間距功能來制造平面電感器。對于某些模擬應用,不能選擇IPD。對于電源應用,這不是一個選擇。盡管如此,IPD的發展可能比分立的無源器件更快。公司非常積極,非常聰明,并且會找到解決模擬和電源較低頻率的方法。將來可能會改變。”

為什么現在?

IPD技術已經存在了一段時間。十多年來,它一直是會議上討論的話題,并且大多數公司都認為該技術的發展速度將比以往快得多。

現在的問題是,新包裝和新應用是否會使其從小批量生產轉向更高的批量生產,從而實現規模經濟。

“問題在于何時,尤其是在無線環境中,” Yannou說。“總有人要求實現小型化,而小型化不僅是占地面積,不僅是XY軸,而且還與厚度有關。在這里可以有所作為。作為OSAT公司,組裝承包商公司,ASE對任何形式的IPD(我們自己設計和制造的IPD)都感興趣。我告訴您的玻璃上的RFIP屬于其他供應商的IPD解決方案,我們可以將其集成到客戶的包裝中,尤其是系統級包裝以及一個或多個IC。”

Yannou說,由于成本高昂,IPD尚未在無線行業廣泛采用。“每活性價值,每納亨或每納法拉的價格仍然比離散商品(這種商品幾乎免費)昂貴得多。但是我相信IPD技術及其潛力。我不知道什么時候才能取得成功。我相信它們可以提供很多方面的可靠性,低厚度,性能,沿溫度的性能,沿電壓的性能。因此,它比我們幾十年來一直使用的分立無源器件要優越得多,但它仍然太昂貴了。”

結論

集成無源器件仍在等待大批量生產和采用的時刻。目前,他們正在與價格較低的分立元件競爭。隨著汽車和工業等新市場的興起,以及包裝量的持續增長,這一因素在不久的將來可能會改變。

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