影像傳感芯片及MEMS的晶圓級芯片尺寸封裝技術

　　晶方半導體科技(蘇州)有限公司是一家居于領導地位的晶圓級芯片尺寸封裝(WLCSP)的高科技企業(yè)。公司于2005年6月10日在蘇州工業(yè)園區(qū)注冊成立，總投資6500萬美元，公司由中新蘇州工業(yè)園區(qū)創(chuàng)業(yè)投資有限公司、英菲尼迪-中新創(chuàng)業(yè)投資企業(yè)、以色列Engineering and IP Advanced Tech-nologies Ltd.(原Shellcase公司)、Omnivision公司等五家共同投資。晶方半導體是中國大陸第一家擁有Shellcase封裝技術的中方控股企業(yè)，也是國內(nèi)第一家擁有可量產(chǎn)的WLCSP技術封裝影像傳感芯片(CCD和CMOS)的公司，填補了國內(nèi)在該項技術領域的空白，而且全球首次開發(fā)微機電系統(tǒng)(MEMS)封裝的WLCSP技術，成功實現(xiàn)了技術革新和封裝領域的多樣化，為建設創(chuàng)新型企業(yè)邁出了重要的一步。 

　　1 技術引進背景

　　原以色列Shellcase公司(現(xiàn)更名為Engineeringand IP Advanced Technologies Ltd.)是全球唯一一家擁有半導體晶圓級芯片尺寸封裝技術的公司。它所研發(fā)的ShellOP，ShellOC，ShellUT等半導體晶圓級封裝技術居世界領先地位。十年前，Shellcase公司開始將它的技術轉化為產(chǎn)品，然而由于種種因素導致成本太高，Shellcase的工廠始終處于樣品試生產(chǎn)階段。在五年多的量產(chǎn)目標期間，僅生產(chǎn)方面每月虧損50萬美元以上，即使到了2004～2005年度也無法讓該技術得以量產(chǎn)，該項高科技只能待孵于Shellcase的實驗室中。至2004年底，該晶圓級尺寸封裝市場萎縮，Shellease公司財務狀況不佳：虧損9000萬美元，另外虧欠外債2000萬美元，以致公司瀕臨破產(chǎn)。

　　中新創(chuàng)投和Infinity在仔細評估其技術的先進性，進行市場調(diào)研，充分考慮作為其主要產(chǎn)品的光學圖像傳感器在國內(nèi)外發(fā)展的市場趨勢，分析了國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度，并確認這是半導體封裝行業(yè)的革命性技術的前提下，共同尋找了1950萬美元的資金(中新創(chuàng)投出資500萬美元，Infinity出資450萬美元，IDB／Infinity融資1000萬美元)，投資Shellcase公司，而此時Shellcase由于連年虧損市值僅500萬美元，以此中新創(chuàng)投和Infinity取得了該公司72％的控股權，并出資成立了晶方半導體科技(蘇州)有限公司。

　　2 創(chuàng)新性

　　晶圓級芯片尺寸封裝(Wafer Level Chip SizePackaging，WLCSP)技術是對整片晶圓進行封裝測試后再切割得到單個成品芯片的技術，封裝后的芯片尺寸與裸片完全一致。它徹底顛覆了傳統(tǒng)封裝如陶瓷無引線芯片載具(Ceramic Leadless Chip Carrier，CLCC)、有機無引線芯片載具(Organic LeadlessChip Carrier，OLCC)和數(shù)碼相機模塊式的模式，順應了市場對微電子產(chǎn)品日益輕、小、短、薄化和低價化要求。該技術封裝后的芯片尺寸達到了微型化極限，芯片成本隨著芯片減小和晶圓增大而顯著降低，是未來可把IC設計、晶圓制造、封裝測試、基板廠整合為一體的領先技術，是當前封裝領域的熱點和未來的發(fā)展趨勢。晶方半導體在引進以色列Shellcase的WLCSP技術基礎上，堅持引進、消化、吸收、再創(chuàng)新的思路，圍繞封裝工藝的革新、封裝結構的創(chuàng)新、新產(chǎn)品的開發(fā)等項目進行，取得了多項自主知識產(chǎn)權。

　　在封裝工藝的革新方面，解決了以下主要問題：

　　(1)降低了影像傳感芯片封裝的內(nèi)污染問題，內(nèi)污染是影像傳感芯片的主要殺手之一；

　　(2)減小了蝕刻槽內(nèi)芯片電極與外引線的電連接失效幾率；

　　(3)減少了機械切割時芯片脫離現(xiàn)象；

　　(4)減少了機械半切后沉積金屬的時間。

　　在封裝結構的創(chuàng)新方面，完成了以下工作：

　　(1)開發(fā)了封裝成本更低、晶圓利用率更高、封裝厚度更薄的封裝工藝；

　　(2)獨創(chuàng)側面開槽的L型和N型的電連接結構，提高芯片側面電連接的可靠性；

　　(3)首創(chuàng)了雙層線路方案，使得用WLCSP技術封裝具有更多電極的影像傳感芯片成為現(xiàn)實；

　　(4)開發(fā)了玻璃上集成紅外過濾薄膜的封裝工藝，在減小封裝厚度(取代獨立的玻璃和芯片)的同時，提高了成像質(zhì)量。

　　在新產(chǎn)品的開發(fā)方面：

　　(1)研發(fā)WLCSP封裝加速度計微機電系統(tǒng)的工藝(MEMS)；

　　(2)研發(fā)WLCSP封裝數(shù)字化光處理器件的工藝；

　　(3)制作光波導工藝。

　　3 對相關產(chǎn)業(yè)的意義

　　影像傳感芯片作為數(shù)字影像產(chǎn)品的門戶，出現(xiàn)了巨大的市場需求，近幾年來，全球數(shù)字影像產(chǎn)品如數(shù)字相機、PC Camera、數(shù)字攝錄像機、相機手機、光學鼠標等在市場均出現(xiàn)熱賣。尤其在數(shù)字影像科技與無線傳輸、寬帶通訊技術的推動下，便攜式數(shù)字產(chǎn)品越來越進人尋常百姓家。從2003年到2007年之需求量年復合平均成長率達30.3％。法國Yole Development分析表明，2010年全球MEMS器件市場增長到98.6億美元，年復合增值率13％。據(jù)市場預測，WLCSP封裝的年營業(yè)收入增長率17.58％，遠遠高于其他封裝技術，WLCSP封裝影像傳感芯片的市場份額由去年的15％升至30％左右。便攜式數(shù)字電子影像產(chǎn)品要求輕小短薄化、功能多樣化、低成本化，而傳統(tǒng)的引線鍵合封裝不能滿足這些要求。

　　雖然市場需求勢頭強勁，但影像傳感芯片的晶圓級芯片封裝在國內(nèi)外卻處于早期發(fā)展階段，難以滿足巨大的市場需要。晶方半導體是全球第二家、中國大陸第一家提供晶圓級芯片尺寸封裝影像傳感器服務的公司，擁有一套完整的系統(tǒng)先進的量產(chǎn)線。

　　晶方半導體從以色列Shellcase公司引進WLCSP技術，結束了國內(nèi)不能用WLCSP封裝影像傳感芯片的歷史，填補了國內(nèi)空白；催生并建立了國內(nèi)WLCSP封裝影像傳感芯片產(chǎn)業(yè)鏈；晶方在此基礎上，在全球率先開發(fā)WLCSP在微機電系統(tǒng)(MicroElectromechanical System，MEMS)的應用。傳統(tǒng)的MEMS封裝沒有統(tǒng)一的形式，且封裝只能單個進行而不能大批量同時生產(chǎn)，因此封裝在MEMS產(chǎn)品總費用中占據(jù)70％～80％，封裝技術已成為MEMS生產(chǎn)中的瓶頸。傳統(tǒng)的MEMS封裝不能同時滿足消費電子領域中低成本、氣體密封性、小尺寸等要求。國家863計劃MEMS專家組組長孫長寧指出，MEMS在國內(nèi)“需求強勁，且增長迅速，有著巨大的市場潛力”。晶方已與全球最大的加速度計MEMS公司簽訂了合同，既是適應市場的需求，也是對引進、消化、再創(chuàng)新的另一個示范，為積極創(chuàng)造自主知識產(chǎn)權提供物質(zhì)基礎，同時也對同內(nèi)微納產(chǎn)業(yè)的形成和我國MEMS封裝水平的提升具有推動作用。

　　作為國內(nèi)第一家從事影像傳感芯片晶圓級芯片尺寸封裝和首次開發(fā)WLCSP技術封裝微機電系統(tǒng)(MEMS)的晶方半導體科技(蘇州)有限公司有著廣闊的市場空間和良好的發(fā)展前景。它在傳統(tǒng)的影像傳感芯片產(chǎn)業(yè)鏈中開辟了新的分支鏈，即“符合WLCSP規(guī)范”的芯片設計?芯片制造?芯片WLCSP。封裝；同時由于WLCSP封裝的產(chǎn)品符合消費類電子產(chǎn)品輕小短薄化和低價化的市場發(fā)展要求，使得原來局限于應用在工業(yè)電子領域的電子產(chǎn)品(如微機電系統(tǒng))，因為采用了WLCSP封裝，推動和加速了其在消費類電子產(chǎn)品的廣泛應用；另外WLCSP作為最前沿的封裝技術之一，使用了傳統(tǒng)封裝技術中沒有使用過的物料和設備，這對半導體的物料和設備業(yè)提出了新的要求，帶動了原有的和催生新的物料和設備供應鏈，對半導體設備廠商也提供樣機測試、驗證的平臺。

　　4 市場規(guī)模

　　先進的技術和卓越的產(chǎn)品為晶方開拓市場贏得了先機和廣闊的前景，晶圓級芯片尺寸封裝的影像傳感器已被廣泛應用在攝像手機、數(shù)碼相機、傳真機、數(shù)碼掃描儀、CD／DVD便攜機、電腦內(nèi)置攝像頭、條形碼識別儀、汽車智能影像系統(tǒng)及指紋鎖等電子產(chǎn)品。

　　晶方立足自身獨有的優(yōu)勢，大力開發(fā)該封裝技術的應用領域，除了影像傳感芯片領域，還投向了潛能巨大的MEMS等汽車、醫(yī)療電子領域。隨著自主研發(fā)項目的進行和新的技術成果的出現(xiàn)，新的市場、新的贏利點將不斷涌現(xiàn)。公司在2008年將實現(xiàn)建立二廠計劃，屑時全球市場占有率將從目前的7％提升到12％。同時根據(jù)企業(yè)自身發(fā)展需要，在適當時機實現(xiàn)上市。

　　5 2007年成績

　　公司在2005年成立，2006年實現(xiàn)量產(chǎn)，到2007年是一個重要的發(fā)展期，無論是在硬件還是在軟件方面都在不斷完善。公司以質(zhì)量求生存，以技術求發(fā)展，確立五“心”企業(yè)發(fā)展目標：細心、耐心、恒心、信心和決心，建立了一套完善的人事管理制度，并嚴格按照該制度進行招聘、選拔、配置、培訓、開發(fā)、激勵、考核公司所需的各類人才，制定并實施各項薪酬福利政策及員工職業(yè)生涯計劃，調(diào)動員工積極性，激發(fā)員工的潛能，滿足公司持續(xù)發(fā)展對人力資源的需求，建立例會制度及時了解和監(jiān)督公司發(fā)展狀況，調(diào)整和制定公司發(fā)展計劃，實現(xiàn)公司長足發(fā)展。

　　公司在2007年實現(xiàn)晶圓封裝總量5萬片，銷售收入11.02億元，利潤5080.5萬元，不僅如此，公司還取得了多項榮譽：

　　●2007年度蘇州工業(yè)園區(qū)知識產(chǎn)權工作先進單位

　　●2007年2月5號榮獲蘇州工業(yè)園區(qū)“科技創(chuàng)新十佳小巨人獎稱號”

　　●2007年10月獲得蘇州市科技專項資助項目

　　●研發(fā)中心被認定為蘇州市外資研發(fā)機構

　　●研發(fā)中心被認定為江蘇省外資研發(fā)機構

　　●2007年8月通過江蘇省高新技術企業(yè)認證

　　●入選江蘇省首屆“產(chǎn)學研”合作洽談

　　●2007年10月獲得江蘇省科技重大成果轉化專項資金項目

　　●2007年8月入選了由國家發(fā)展改革委、信息產(chǎn)業(yè)部、海關總署、稅務總局四部委聯(lián)合審核認定的《國家鼓勵的集成電路企業(yè)（第一批）名單》

　　●“晶圓級封裝的影像傳感器WLCSP-OC-I”被列入2007年度國家重點新產(chǎn)品計劃

　　●榮獲2007年度中國半導體創(chuàng)新產(chǎn)品和技術獎

　　晶方重視高端的核心技術、關鍵技術和優(yōu)秀人才，努力保持在該領域處于國際領先地位，并且加大消化吸收再創(chuàng)新的資金投入，為創(chuàng)新提供堅實的保障，為消化吸收再創(chuàng)新提供良好的環(huán)境。同時晶方擁有一支年輕優(yōu)秀的工作團隊，吸納了以色列、中國臺灣、中國大陸的三方人士，充分融合了以色列的技術和營銷、中國臺灣的建廠管理和成本控制、大陸的市場渠道和客房服務三方面的優(yōu)勢。憑借著決策層的卓識遠慮、自主創(chuàng)新意識、憑借著公司雄厚的科研開發(fā)能力、卓越的產(chǎn)品性能，晶方正日益成為全球封裝行業(yè)知名的服務商。