IC制造与封装：从量变到质变

在我国的集成电路产业链中，IC制造和封装测试业一直是重头戏。中国半导体行业协会的最新统计数字显示，2006年，芯片制造业在产业链中所占的比重为30.7％；封装测试业为50.8％。不仅如此，2006年，封装测试业销售收入增幅为44％；芯片制造业为38.9％。我国IC制造业和封装测试业正在强调创新的大环境中实现着从“量变”到“质变”的跨越。
突破制造工艺技术
随着技术的不断发展，集成电路制造的工艺过程日趋复杂。集成电路的特征尺寸不断缩小，使芯片的集成度越来越高，由此引发的一系列工艺技术障碍、测试技术障碍等也越发突出，各种亟待解决的工艺问题不断出现。国内集成电路制造企业在引进技术的基础上，不断创新，走出了一条引进、消化、吸收、创新的发展之路。上海华虹NEC与上海集成电路研究中心共同研发的0.18微米CMOS工艺技术以及中芯国际(上海)公司的90纳米低功耗集成电路生产工艺技术就是消化吸收创新的技术成果。
华虹NEC的0.18微米CMOS工艺技术，应用了direct STI CMP工艺，减少一层光刻步骤，从而节约芯片制作成本，该工艺需要高选择比的CMP slurry，并对产品的uniformity，profile，film thick-ness，section等多项工艺参数进行严格的评价，保证局部以及整枚硅片的平整度以及均一性，该项工艺在国内首次使用。华虹NEC制造的0.18微米LCD显示驱动芯片产品性能达到了当前国际同类产品的相同水平。iSuppli数据显示，2004年手机显示器市场出货量达到7.59亿片，预计2008年出货量将达到9.97亿片。作为“909”工程的重要组成部分，华虹NEC掌握0.18微米Logic技术，对于我国IC产业的发展具有重大战略意义。
中芯国际90纳米低功耗集成电路生产工艺技术，通过研发6大模块：超薄氮化栅SiON薄膜，适用90纳米CMOS制造的新型超浅结和自对准金属硅化物技术CoSi，Extension Depth和Deep Junc-tionDepth范围，图形技术PL and CT(TEM)and CDU，铜互连和K值小于3.0，达到业界对于90nm要求，建立电路设计CMOS器件模型及其参数提取方法，完成低功耗应用的低漏电流90纳米大生产工艺和器件及电路结构技术的建立。该技术所生产的产品，所有主要技术参数均达到国外同类产品同样的指标，在国内同行中属首创。
市场研究公司Gartner的报告指出，2015年全球纳米级技术市场可达500亿-700亿美元的规模，占整个半导体市场15%%的份额。随着便携式设备不断融合更多的应用功能，对处理器的性能和功耗提出更高的要求。低功耗90纳米制程技术正是为这一市场需求提供了一个高性能、低功耗、低成本的解决方案。目前90纳米技术已经被Intel、IBM、TI等国际大公司用于CPU，DSP、笔记本电脑、3G手机、多媒体设备等高性能便携式产品中，并将在未来几年内逐步发展成为市场主流。中芯90纳米低功耗技术投入量产后，将占有全球市场的3%%-4%%，随着市场需求的增长以及我们制程技术的不断完善，市场占有率将会更高。
中芯国际是国内最早开发90纳米生产工艺技术的公司，并且在近期内也将是我国唯一一家有能力提供此类先进技术的芯片代工厂，目前，此项技术已用在生产线上，形成销售量超过数万片。
封装技术创新进入收获期
任何一个企业的创新都不是一件容易的事情，江苏长电科技股份有限公司董事长王新潮在接受《中国电子报》记者采访时强调：“创新对我来讲是逼出来，不是政府号召以后去做的，是我们打价格战出来的，是跟人家拼价格拼出来的。2003年降价，公司损失1.7个亿，但是我们没有把同行打死，反倒把自己打得伤痕累累。我们从中悟出了一个道理，就是靠低成本竞争的时代已经过去了，上到一定规模的企业必须要靠创新，不创新不行，必须靠创新赢得竞争优势。”
据中国半导体行业协会副秘书长、集成电路分会秘书长于燮康介绍，我国江阴新潮集团(江苏长电科技)、南通富士通公司，在原有MCM、MEMS的基础上，又在WLP、3D和SIP等先进封装技术上有所突破。江苏长电科技顺应IC设计的发展，要求封装日益向小体积、高性能化方向发展，自主研发出新型封装形式FBP平面凸点式封装并申请专利27项，两项专利已授权，4份PCT国际发明专利现已收到国际专利受理通知书，能有效代替DFN、QFN及部分FCBGA等封装形式。其产品空间利用率高，散热良好，结构灵活，适用范围广，是封测业创新突破的范例。
江苏长电科技股份有限公司FBP平面凸点式封装，目前最小的封装尺寸已可以做到0.8mm×0.6mm×0.4mm，独特的凸点镀金式引脚使SMT焊接更为方便可靠。FBP封装可以适应共晶、导电胶、软焊料等不同的装片方式，因此产品的电、热性能较QFN、DFN更有优势，同时FBP的引脚布置更为灵活，可以实现部分BGA、MCM、SiP的封装效果。
从DISCRETE产品的应用来看，主要向小型化发展，如FBP-02C、FBP-03B、FBP-06D等，可以广泛应用于ESDProtection、EMI Filter、AMP、开关电源、锂电池保护等产品中，市场需求巨大。此外，FBP封装还可以广泛应用在电源管理、WLED的驱动、马达驱动、记忆卡控制器等产品中。仅以记忆卡控制器为例，今后将会有越来越多的产品使用到SD Card或Mini SD Card等作为存储设备，如手机、数码相机、MP3/MP4、PDA、NOTEBOOK等，市场前景很广。
FBP产品在2004年构思形成，经过一年左右的各项试验验证，于2005年下半年开始面向市场。随着越来越多的客户逐渐进入到量产阶段，月产能及销售额正在稳定增长中。
向系统级封装迈进
我国是集成电路消费大国，国内对集成电路的需求每年都以很快的速度在增长。而与此不相称的是，我国的集成电路产业虽增长迅速(年均增速超过30%%)但规模仍相对弱小，集成电路特别是高端产品大量依赖进口，国产集成电路的市场份额也较低。南通富士通MCM(MCP)封装测试技术及产品是具有国际先进、国内领先水平的MCM(MCP)封装测试技术，实现了SiP(系统级封装)。
SiP技术是目前国际、国内集成电路设计业最热门的技术之一，是集成电路的发展方向，由于SiP较之SoC技术具有开发成本低、上市时间短的优势，因而引起了IC设计公司的广泛关注。MCM(MCP)封测产品不仅用于数字电视，而且可用于电话机、手机、个人通信、掌上电脑、数码相机摄像机等，具有广阔的市场空间。MCM(MCP)封装测试产品已累计完成销售量2000余万块，累计实现销售收入2.8亿元。
南通富士通MCM(MCP)封装测试技术及产品是利用陶瓷基板或硅基板作为芯片间的互连，将两片以上的超大规模集成电路芯片安装在多层互连基板上，再用金丝与金属框架相连通，而后由树脂包封外壳的多芯片半导体集成电路。在MCM中，数字和模拟功能可以混合在一起，专用集成电路可以和标准处理器、存储器封装在一起，Si、GaAs芯片也可以封装在一起，从而实现SiP功能。项目产品(MCM52、MCM88等)将快闪存储器、视频信号处理器及音频信号处理器等超大规模集成电路(深亚微米CMOS芯片)封装在一个塑封体内，将所有的IF、音频、视频和控制处理功能集成在一块集成电路上，实现了系统级封装，这在国内本土企业中是前所未有的。
MCM(MCP)封装测试技术及产品是在借鉴国外技术的基础上自主研发集成创新的先进封装测试技术，该项封测技术已成功应用于德国Infineon、Micronas等国际著名公司的封测产品上。该技术达到国内领先、国际先进水平。南通富士通拥有MCM(MCP)封装测试技术的自主知识产权，已形成了一套成熟可靠的技术标准和工艺规范，为同类技术产品的开发与量产奠定了基础。该项目的成功开发不仅提高了国内IC封装测试业的技术水平，缩小了与国际先进水平间的差距，推动了我国集成电路产业的发展，而且为通信、电子、家电业的发展提供了国产化高端集成电路产品，促进了相关行业的发展。为国民经济的持续、健康、稳定发展提供了保障。目前产品主要用于数字电视等家电产品。
虽然我国集成电路制造技术和封装测试技术取得了一定的突破，但我国集成电路大生产技术目前仍以0.35微米～0.5微米水平为主，生产品种仍以中低端的产品为主。我国晶圆企业和封测企业的产品要进入国际知名品牌企业的供应链，仍有困难和一定的差距。但我们有理由相信，在强调自主创新的今天，我国集成电路制造业必定会稳步发展。