清华大学半导体封装技术课件

芯片制 造业, 40%
芯片制 造业, 32%
2003年
2008年
7
中国的半导体产业
第三大信息产品制造国（美国、日本）
投资来源的多样化：
国家、地方政府、境外企业、私营企业、社会集 资 中长期规划十一五专项、十二五专项： 极大规模集成电路成套装备与关键工艺（02专 项）
8
中国的半导体产业
16
2002年全球排名前十位的半导体公司大都在中国建立封装测试厂
名次
2002年 2001年
公司名称
1 4 3 Intel 三星 ST微电子 上海 苏州 深圳 无锡 苏州 北京 天津
销售额（亿美元）
2002年 2001年
增长率
-0.3% 49.5% -0.9%
1 2 3
234.7 91.8 63.1
6
1. 封装是半导体三大产业之一： IC设计；芯片制造；封装测试。 2008年“在中国，封装行业销售收入占到三者总和 的50%左右，晶圆制造业占32%，设计业占18%。” （中国半导体行业协会副秘书长于燮康 ）
封装测 试业, 30% IC设计 业, 30%
封装测 试业, 50% IC设计 业, 18%
菲律宾
11.5% 3 11.0% 4 欧洲 3.2%
中国大陆
5.1% 7 11.0% 4 美洲 6.8%
韩国
10.2% 5 10.5% 6 美国 3.9%
2001年
2006年
2.0%
1.5%
1.2%
2.6%
6.1%
3.3%
18
中国大陆封测企业的特点
长江三角洲、珠江三角洲、京津环渤海地区； 中西部地区增势明显；长三角地区仍是外资封装测试企业首选；
排名 1 2 05年排名 Intel 三星 06年排名 Intel 三星 07年排名 Intel 三星 08年排名 Intel 三星
3
4 5 6 7 8
德州仪器
东芝 意法 瑞萨 台积电 海力士
德州仪器
意法 东芝 台积电 海力士 瑞萨
德州仪器
东芝 意法 台积电 海力士 瑞萨
德州仪器
台积电 东芝 意法 瑞萨 索尼
4
教材与参考资料
教材： 电子课件、《微电子封装技术》讲义
主要参考资料: 电子封装与互连手册，贾松良等译，电子工业出版社，2009 微系统封装技术概论，金玉丰等编著，科学出版社，2006 电子封装材料与工艺，贾松良等译，化学工业出版社，2006 Advanced Electronic Packaging, Edited by Richard K. Ulrich, William D. Brown, John Wiley & Sons Press, 2006 R.R.Tammula等编著，微系统封装基础，黄庆安等译，东南大学出版社， 2004 R.R.Tammula等编著，微电子封装手册，贾松良等译校，电子工业出版社， 2001 The Electronic Packaging Handbook, Edited by Glenn R. Blackwell, CRC Press, 2000 M.C.Pecht，et al，Electronic Packaging Materials and Their Properties, CRC Press.1999 C.Y Chang, S.M.Sze, ULSI Technolony, chapter10, McGraw-Hill, 1995 ……
国内外资IDM型封装测试企业主要为母公司服务，OEM型封装测试 企业所接订单多为中高端产品； 内资封装测试企业的产品已由DIP、SOP等传统低端产品向QFP、 QFN、BGA、CSP等中高端产品发展。
前10家IC封装测试企业在2007年度的收入合计为475.9亿元，占当 年IC封装测试业总销售收入666.5亿元的71.4%
40.5
44.1
42.4
-1.1%
-4.6%
17
中国是世界半导体封装业的重要基地
亚洲
90% 2001年 91.3% 2006年 新加坡 7.5% 6 7.0% 7
日本
22.9% 1 17.1% 1 香港 2.2%
马来西亚
17.6% 2 17.0% 2 印尼 1.1%
台湾
11.3% 4 13.0% 3 泰国 0.7%
5

为什么开设本课程？
电子封装技术将集成电路包封在某一种标准 组件的方法，通过这种包封，集成电路可以 用于终端产品：如手机、台式机甚至是烟气 探测器。 微电子/集成电路是电子信息产业的基石， 微电子封装是集成电路产业链中不可或缺的 环节
自1996年以来，电子工业成为最大的产业，目 前年产值超过1500亿美元。
6
7
深圳赛意法
瑞萨半导体
合资
合资
广东深圳
北京
35.50
28.83
8
9
南通华达集团
英飞凌
内资
外资
江苏南通
江苏苏州
26.60
23.19
10
三星电子
外资
江苏苏州
20.90
22 资料来源：《电子与封装》2009年第7期
2009年国内10大封装测试企业
排 名 1 2 3 4 5 6 7 8 9 企业名称 飞思卡尔 威讯联合半导体 江苏新潮集团 上海松下半导体 深圳赛意法 南通华达 三星电子(苏州) 日月光(上海) 瑞萨半导体(北京) 销售额 （亿元） 52.85 42.24 增幅 类型 外资 外资 内资 合资 合资 内资 外资 台资 外资 外资
“大者恒大，强者恒强”
19
2007年中国大陆封测企业基本情况
20
分立器件封装：低端市场竞争激烈
21
2008年国内10大封装测试企业
序号 1 2 3 4 5 企业名称 飞思卡尔 奇梦达科技 威讯联合半导体 江苏新潮 上海松下半导体 企业类型 外资 外资 外资 内资 合资 公司所在地 天津 江苏苏州 北京 江苏江阴 上海 IC销售额（亿元） 116.08 85.95 45.01 39.88 39.07
15
2002年国内IC封装企业情况
国内封装年产值过10亿元的有2家 （Motorola、Samsung），过5亿元的有 9家； 年封装IC产值超亿块的已有12家，超过10 亿块的有3家（江苏长电、深圳赛意法、上 海星科金朋）； 一般国内企业的产品档次低，平均封装单 价在0.1~0.6元/块； 新型封装、特殊封装、军用品封装的平均 封装单价高。
2007年10月，英特尔(成都)有限公司微处理器工厂顺利运营并实现首 枚多核处理器出口；中芯国际(SMIC)、马来西亚友尼森(Unisem)、美 国芯源系统(MPS)等半导体封装测试项目在成都相继投产。
2007年底，国内有一定规模的IC封装测试企业有74家，其中本土 企业或内资控股企业21家，其余均为外资及合资企业。
14
各类先进封装已开始大量生产
国内企业生产的产品档次较低，以DIP、SOP、QFP为主 合资、独资企业生产的产品相对先进 生产PBGA的有：上海 Intel、ASE、Amkor、IBM、金朋 天津飞思卡尔 苏州三星、矽品(SPIL) 深圳 赛意法 生产CSP的有：Intel、三星等 多层叠式封装：Intel、三星、矽品 江苏长电、南通富士通等
9
10
飞思卡尔
NEC
飞思卡尔
NXP
索尼
英飞凌
（来源：IC Insights）
海力士
英飞凌
11
电子产业主要企业分类排名（2009）
Semiconductor 为 Intel Samsung Toshiba Taxes Instrument Foundry TSMC UMC Chartered Globalfoundries IBM Vanguard Dongbu Samsung Packaging ASE Amkor SPIL STATSChipPAC Powertech UTAC ChipMOS KYEC Unisem PCB Unimicron Ibiden Samsung Nippon Mektron CNK Nanya Shinko KB Group Compeq Multek EMS Foxconn Flextronics Jabil Celestica Sanmina-SCI Cal-Comp Benchmark Elcoteq Venture Plexus
出勤 （15） 作业 （15） 开卷考试 （70）
2
课程内容
课程面向信息电子制造/电子制造产业，介 绍微电子封装及电子组装制造的的基本概念 及封装的基本工艺，兼顾传统的集成电路封 装和先进的封装技术，同时介绍当前发展迅 速对产业影响较大的一些研究/开发热点， 如三维封装、MEMS封装、系统级封装和绿 色电子等，课程还将介绍封装的选择、设计 和封装可靠性及失效分析。
微电子封装技术
蔡坚 清华大学微电子学研究所 jamescai@tsinghua.edu.cn
1
课程结构
本课程共32学时。 教师：蔡坚 jamescai@tsinghua.edu.cn 王水弟 wsd-ime@tsinghua.edu.cn 贾松良 jiasl@tsinghua.edu.cn 上课（26～28）学时。 成绩
235.4 61.4 63.6
4
5 6 7 8
5
2 8 6 7
TI
东芝 Infineon NEC Motorola
62.0
61.9 53.6 52.6 47.3
60.5
65.4 45.6 53.0 48.3
2.5%
-5.5% 17.5% -0.8% -2.0%
9
10
9
10
菲利浦
日立（瑞萨）
苏州
苏州
43.6
3


Lecture 1 绪论：课程概述、封装基本概念、封装功能及发展趋势 Lecture 2 传统集成电路封装技术：传统封装技术流程介绍 Lecture 3 互连技术：一级封装的互连技术 Lecture 4 倒装焊技术：倒装焊技术的发展 Lecture 5～6 新型封装技术：焊球阵列封装和芯片尺寸封装、圆片级和三 维封装技术、微机电系统的封装 Lecture 7 系统级封装 Lecture 8 课堂讨论/专题讲座 Lecture 9 电子组装制造：电子组装的发展趋势、二级封装的基本技术、 PCB板及封装基板基本制造工艺 Lecture 10 封装中的材料：微电子封装材料、电子产品无铅化以及绿色制 造 Lecture 11 微电子封装设计 Lecture 12 封装可靠性 Lecture 13 微电子封装中的失效分析 Lecture 14 课堂讨论/专题讲座
12
STMicroelectronics SMIC Qualcomm Hynix AMD Renesas Sony
TowerJazz CARSEM
电子产业公司商业模式？
IDM
Intel, Samsung
wk.baidu.com
OEM
Foundry
TSMC, ASE
Fabless
NVIDIA, MTK
EMS
Foxconn
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IC封装:中高端技术有所突破 仍需面对 多重挑战
“外资企业虽在中国IC封装测试领域占据了绝对优势，但内资 封装测试企业蓬勃发展，中小企业不断涌现，内资特别是民 营企业的发展为IC封装测试业增添了活力和希望。 在全球经济增速放缓的大背景下，半导体市场需求乏力，国 内集成电路产业的增幅也明显下降。2007年国内IC产业的销 售收入规模达1251.3亿元，同比增长24.3%，与2006年 43.3%的增幅相比，增速趋缓。在我国集成电路设计、制造 和封装测试三大产业中，封装测试业的规模与增速仍然领先 于设计、制造业，规模占整个产业的50%以上。2008年上 半年封装测试业共实现销售额357.98亿元，同比增长11.6%， 是三业中增长最快的。” 中国电子报，2008-10-14
2002年之后进入了一个快速增长期－半导体产 业的投资在迅速增加
2002年～ 2003年6月:中国半导体产业合同投资额1250 亿元(已完成投资 450亿元) 新建投产、在建、拟建6英寸以上IC圆片厂项目22 个，总投资额125.3亿美元。 新建、在建、拟建半导体封装测试项目约10个,总投 资额30亿美元。 新设立设计企业约300家,包括： Motorola、IBM、 Canon、TI、Philips、Infineon等国际大公司在华设立研 究院或合资设计公司，投资总额超过15亿人民币。
9
国际上排名前十位的半导体厂，已有九个在大 陆设立封装厂
TI？
世界上排名前四名的封装代加工厂都已在中国 设厂
日月光（ASE）、Amkor Technologies、矽品科 技（SPIL）、星科金朋（STATS-ChipPAC）
产业需求封装测试技术人才
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2005年至2008年全球十大半导体厂排名