日月光5G毫米波天线封装量产倒计时

5G毫米波(mmWave)高频段成为2020年半导体供应链重点发展策略,熟悉半导体业者表示,5G应用将散布到手机以及各类IoT终端装置,毫米波天线(Antenna)模块封测需求未来将大量窜出。

 

而因应5G无线通讯技术将导入需异质整合的射频前端模块、更复杂的重新设计,又必须符合消费电子产品轻薄短小的产品趋势,在系统级封装(SiP)基础上的天线封装(Antenna in Package;AiP)与测试成为全球先进封测业者重心之一。

 

供应链传出,专业封测代工(OSAT)龙头日月光投控旗下日月光半导体进度相对较快,预计2019年下半,5G毫米波天线封装将进入量产阶段。

 

熟悉半导体封测业者透露,在2018年下半,日月光高雄厂已经砸下重金建构两座专门针对5G世代mmWave高频天线、射频元件特性封测的整体量测环境(Chamber),追求的就是从最初的模块设计、材料使用、进一步到模拟、量测的一条龙模式。Chamber为微波暗室,主要在特殊房间中布满吸波材料(吸收电磁波),打造纯净环境,用以量测5G毫米波天线的精准度,据了解,随着频率越高,打造微波暗室的金额越昂贵,估计一座Chamber造价约新台币数亿元以上。

 

熟悉日月光半导体人士指出,估计最快2019年下半,5G mmWave AiP封装就可以进入量产阶段,锁定国际一线客户。

 

业者表示,目前半导体封装趋势来看,各类SiP的系统模块也会持续整合成更大的系统级封装,将天线模块直接与RF前端模块一同做在同一个封装上,将成为5G世代主流。一线芯片业者也将思索各种可能的生意模式,如天线模块、RF前端模块个别销售、或是提供系统厂商整合型解决方案等。

 

但是值得注意的是,毫米波的高频率、短波长特性,以及天线尺寸的微缩,都使得天线要与RF元件一同进行系统级封装时,甚至是多一颗金属或少一颗金属都会影响其效能,多颗天线封装时,也会有越严重的耦合效应,讯号耗损与不连续性也越大。另外,包括散热、应用力学领域,也成为必须考虑的因素。

 

由于5G天线设计、RF模块异质整合的复杂程度,在测试上,势必须要更精密的量测系统与模拟工具的辅助,在研发阶段就需要进行精准的数值估算,这也成为如Keysight等量测仪器业者、ANSYS等模拟工具软件业者迎接5G商机的利基所在。

 

熟悉日月光半导体业者透露,天线封装分为传统与新型态。初期的天线为了避免讯号干扰,一般会与其他主动元件、金属保持一定的距离,不过,随着半导体制程进步,天线与其他讯号处理元件的距离也越来越短,这也成为制程上一大挑战。

 

新型态的5G毫米波天线封测,日月光半导体则走向两大方向,其一为缩距场(Compact Range)天线量测 ,另一则为360度球面远场天线架构量测等。

 

而日月光发展的另一优势包括集团的整合战力,包括基板、材料、封测、量测,日月光集团事实上是把可以委外量测的业务掌握在手,对于研发的投资力道相当强劲,在系统级封装(SiP)基础上,日月光已经拿下国际大厂RF模块SiP大单,更扩展到AiP领域,相关研发、量产等持续进行中。

 

熟悉半导体业者则指出,由于5G大规模多重输入输出(Massive MIMO)特性,天线数量势必大增,不过,考量到新款消费电子产品轻薄短小的设计趋势,如何与RF元件异质整合成为封装厂最大挑战之一。

 

以目前半导体业者的进度来看,高通(Qualcomm)在mmWave领域跑得最快,封测业者则以日月光半导体相对领先。

 

另外,跨足先进封装的台积电在从晶圆级制程(Wafer-Level)延伸的InFO_AiP,也备受业界关注,不过,考量到晶圆级扇出型封装(FOWLP)的成本较高,未来如何达到性价比的平衡点也是关键之一。

 

日月光投控、台积电、高通等业者发言体系,并不对供应链说法与产品进程做出公开评论。

2019年4月16日 14:11
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