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晶圆变“晶方”?AI封装火了,MEMS也能用吗?
昨天 14:42   浏览:182   作者:小萍子
本文将介绍半导体行业方形硅片


近期半导体行业方形硅片批量交付的消息刷屏,不少人疑惑,几十年通用的圆形晶圆为何突然出现方形款,它会不会全面替代圆片,在MEMS 领域又有落地空间?

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晶圆和“晶方”




传统晶圆天生是圆形,硅棒经旋转提拉长成圆柱,切片自然呈圆形,全球整条光刻、清洗、机械手产线也都是围绕圆片设计,一直是芯片前道制造的主流。但随着AI大尺寸GPU、HBM、Chiplet普及,封装单元、中介层都是方形结构,圆形晶圆边缘会产生大量无效空白,材料浪费严重。边长接近300mm的方形硅片,可比12英寸圆片多出20%以上可用面积,排版利用率大幅提升,方形晶圆就此诞生,它并非用来取代圆片,只是先进封装赛道的补充方案,核心适配CoPoS面板级封装。




方形晶圆应用




很多人不知道,方形晶圆在MEMS领域完全可以落地,目前已有实验室、中小批量代工的实际应用,覆盖光学MEMS、微流控、阵列传感器等品类,它用于MEMS的优势十分突出。首先硅料利用率显著提升,MEMS芯片多为矩形,方形基底几乎没有边角浪费,大尺寸阵列传感器生产能大幅降低原料损耗,切割工序也更简便。其次适配面板级集成封装,如今多传感融合、微镜阵列等大尺寸器件增多,方形硅片可直接作为稳定硅基载体完成贴装、重布线、减薄工艺,热稳定性与机械刚性优于玻璃、有机载体,高精度传感制造适配性更强。另外研发打样更灵活,企业和高校可按需定制尺寸,减少原料闲置,快速迭代传感器原型。

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但短板同样无法忽视,现有量产MEMS产线全部适配圆形晶圆,方形片直角易卡合设备,改造载具、机械手需要额外投入;旋转匀胶时四角容易堆积胶液,薄膜厚度不均,会直接影响MEMS器件如高精度陀螺仪、压力传感器的性能一致性;多层高温工艺带来的应力容易集中在四角,硅片翘曲管控难度更高,大幅拉低真空密封、键合良率。同时方形晶圆暂无统一行业标准,供应链成熟度低,大批量采购成本偏高,不适合消费电子百万级出货的普通传感器。


现阶段方形晶圆仅适配细分小众场景:高校MEMS研发原型、车载激光雷达微镜阵列、医疗微流控芯片、航空航天高端惯性传感,以及面板级微系统封装载体。消费电子大批量 MEMS 量产依旧以圆形晶圆为主,成熟产线、稳定良率是核心优势;方形晶圆只会作为补充方案,在大尺寸、高价值、中小批量的高端MEMS赛道逐步渗透。

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