集成無源設(shè)備市場(chǎng)持續(xù)活躍

 IPD取代了用于移動(dòng)設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)，可穿戴設(shè)備的分立器件，并在高級(jí)包裝中獲得越來越多的關(guān)注。

集成無源設(shè)備正在系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)和包括物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的眾多應(yīng)用程序中得到越來越多的使用。這些微型設(shè)備正在進(jìn)入汽車電子，消費(fèi)電子和保健產(chǎn)品等領(lǐng)域。得益于英飛凌科技公司，意法半導(dǎo)體和村田集成無源解決方案（以前稱為IPDiA）的產(chǎn)品，歐洲在IPD的供應(yīng)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(jì)，從現(xiàn)在到2025年，用于發(fā)光二極管照明的IPD的復(fù)合年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)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(hù)IPD，射頻IPD和數(shù)字/混合信號(hào)IPD的增長(zhǎng)。

MarketsandMarkets預(yù)測(cè)，IPD市場(chǎng)將在未來五年內(nèi)以近9％的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，從去年的7.301億美元增長(zhǎng)到2022年的13.7億美元。Research and Markets對(duì)這一增長(zhǎng)率更為樂觀，預(yù)計(jì)復(fù)合年增長(zhǎng)率約為在接下來的十年中，這一市場(chǎng)將增長(zhǎng)17.9％，但是市場(chǎng)的收入將下降，到2025年將達(dá)到90.085億美元。

這些設(shè)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(chǎn)量。

ASE技術(shù)總監(jiān)Jean-Marc Yannou表示，IPD是Advanced Semiconductor Engineering的小批量業(yè)務(wù)。“我們確實(shí)使用了一些IPD，并制造了其中一些。它已經(jīng)發(fā)展為小批量類型的應(yīng)用程序。它們?cè)趷毫迎h(huán)境的電子產(chǎn)品，醫(yī)療電子產(chǎn)品以及硅光子學(xué)中都越來越受歡迎。盡管很難預(yù)測(cè)，但在未來幾年中，它實(shí)際上可能與硅光子技術(shù)一起大大增加。”

什么是集成式無源設(shè)備？

IPD主要是電阻器，電感器和電容器。它們不是新的，但是對(duì)它們的興趣來自新市場(chǎng)和現(xiàn)有市場(chǎng)中的新應(yīng)用。

“集成的無源設(shè)備是專用工藝技術(shù)的集合，可以將多個(gè)無源設(shè)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(duì)于薄膜IPD，它們主要在硅，玻璃或其他提供獨(dú)特性能幫助的基板上制造。”

這使得它們對(duì)于系統(tǒng)級(jí)封裝特別有吸引力。“使用IPD的系統(tǒng)級(jí)封裝的驅(qū)動(dòng)因素是XY系數(shù)，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(yīng)，Q因子等。在硅上制作薄膜時(shí)，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(tǒng)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(shù)。基于薄膜的集成無源器件是基于硅的無源組件集成。這是一種經(jīng)濟(jì)有效的方式，可減少封裝尺寸，降低互連復(fù)雜性，提高性能，組件容限，提高良率并提高可靠性。我們的應(yīng)用包括RF模塊，超寬帶，WLAN，手持設(shè)備，蜂窩電話。

STATS ChipPAC產(chǎn)品技術(shù)營(yíng)銷總監(jiān)Seung Wook（SW）Yoon表示，IPD非常適合移動(dòng)應(yīng)用，IoT和可穿戴設(shè)備。STATS從事這項(xiàng)技術(shù)已有十幾年了。IPD尚不占公司收入的很大一部分，但預(yù)計(jì)它們將提供穩(wěn)定的增長(zhǎng)。

據(jù)Yoon稱，一些SiP客戶已經(jīng)能夠用兩個(gè)或三個(gè)IPD替換100個(gè)分立組件。他說，更典型的是，一個(gè)IPD可以代替13個(gè)或14個(gè)分立設(shè)備。

Yoon指出，為了生產(chǎn)不平衡變壓器和其他無源器件，STATS ChipPAC使用晶圓制造工藝進(jìn)行關(guān)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(gè)氮化硅單電介質(zhì)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(shù)的增加，“成本會(huì)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(chǎn)。它們通常以2 x 2或3 x 3格式排列。他補(bǔ)充說：“客戶在使用IPD時(shí)正在尋找高Q因子，質(zhì)量因子。”

其中它們適合的IPD可以與晶圓級(jí)封裝結(jié)合在芯片裝配和測(cè)試承包商來實(shí)現(xiàn)。

ASE的Yannou表示：“每當(dāng)我們要設(shè)計(jì)匹配的11個(gè)或與天線附近的巴倫匹配時(shí)，就將其用于Wi-Fi連接和其他RF應(yīng)用，” “我們主要在玻璃上設(shè)計(jì)和制造RFIP，但是硅制成的高密度電容器還有其他應(yīng)用。例如，我們可以舉出村田綜合被動(dòng)解決方案，它實(shí)際上是由IPDiA公司的收購構(gòu)成的。”

據(jù)Yannou稱，IPD在汽車電子和石油鉆探以及其他惡劣環(huán)境中被發(fā)現(xiàn)。“通過使用常規(guī)的硅半導(dǎo)體技術(shù)（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(tǒng)級(jí)封裝中，在這種情況下，您無需在系統(tǒng)級(jí)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(jí)到8英寸甚至12英寸，他們將受益于有趣的擴(kuò)展工作，規(guī)模經(jīng)濟(jì)。現(xiàn)在，他們使用硅中的深溝槽技術(shù)，并且實(shí)際上它們已經(jīng)深入硅中，因此可能會(huì)出現(xiàn)一些翹曲問題，從而轉(zhuǎn)移到更大的晶圓上。當(dāng)需求量很大時(shí)，我認(rèn)為大多數(shù)IPD生產(chǎn)商將轉(zhuǎn)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(xì)間距功能來制造平面電感器。對(duì)于某些模擬應(yīng)用，不能選擇IPD。對(duì)于電源應(yīng)用，這不是一個(gè)選擇。盡管如此，IPD的發(fā)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(huì)找到解決模擬和電源較低頻率的方法。將來可能會(huì)改變。”

為什么現(xiàn)在？

IPD技術(shù)已經(jīng)存在了一段時(shí)間。十多年來，它一直是會(huì)議上討論的話題，并且大多數(shù)公司都認(rèn)為該技術(shù)的發(fā)展速度將比以往快得多。

現(xiàn)在的問題是，新包裝和新應(yīng)用是否會(huì)使其從小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)向更高的批量生產(chǎn)，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

“問題在于何時(shí)，尤其是在無線環(huán)境中，” Yannou說。“總有人要求實(shí)現(xiàn)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(guān)。在這里可以有所作為。作為OSAT公司，組裝承包商公司，ASE對(duì)任何形式的IPD（我們自己設(shè)計(jì)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(yīng)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(tǒng)級(jí)包裝以及一個(gè)或多個(gè)IC。”

Yannou說，由于成本高昂，IPD尚未在無線行業(yè)廣泛采用。“每活性價(jià)值，每納亨或每納法拉的價(jià)格仍然比離散商品（這種商品幾乎免費(fèi)）昂貴得多。但是我相信IPD技術(shù)及其潛力。我不知道什么時(shí)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(yōu)越得多，但它仍然太昂貴了。”

結(jié)論

集成無源器件仍在等待大批量生產(chǎn)和采用的時(shí)刻。目前，他們正在與價(jià)格較低的分立元件競(jìng)爭(zhēng)。隨著汽車和工業(yè)等新市場(chǎng)的興起，以及包裝量的持續(xù)增長(zhǎng)，這一因素在不久的將來可能會(huì)改變。