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    MEMS封裝遇挑戰,封測廠商如何應對?

    時間 :2022-06-10 作者 : 來源: 瀏覽 : 分類 :
    由于MEMS和傳感器技術已經超越了汽車應用而進入了消費電子和移動設備,封測代工廠商OSAT已經在尋求其他更具成本效益的封裝解決方案供客戶選擇,比如OSAT與材料供應商共同開發用于芯片粘接及模具填充的特殊材料,以提供更多的成本優勢和面積效率更高的解決方案

    MEMS和傳感器設備已經廣泛滲透到我們的日常生活,從智能手機到汽車等等領域MEMS可以說已經無處不在。而且MEMS應用也正變得越來越多樣化,并且每個應用場景都有其特殊的要求,特別是當涉及到氣壓計、氣體、溫濕度等傳感應用的時候。由于MEMS和傳感器技術已經超越了汽車應用而進入了消費電子和移動設備,封測代工廠商(OSAT)已經在尋求其他更具成本效益的封裝解決方案供客戶選擇,比如OSAT與材料供應商共同開發用于芯片粘接及模具填充的特殊材料,以提供更多的成本優勢和面積效率更高的解決方案。這一趨勢首先影響的主要是慣性器件,但是現在有許多光學和環境應用雨后春筍般冒出來,并且期待著產品在小體積,低成本,高性能三個方面的進步。

    物聯網提出新需求,先進封裝成關鍵一環

    MEMS封裝遇挑戰

    原有的MEMS和傳感器IDM仍處于非常強勢的地位。但是隨著很多新成員進入市場,以及fabless模式帶來的產品創新概念,驅使著OSAT廠商不斷地創新以服務于復雜的客戶定制化要求;但與此同時OSAT也在嘗試在不同的平臺之間保持部分共性,試圖以相對通用的方式解決某類具有共性的問題。IDM同樣也遇到挑戰,主要是因為在投資多種封裝解決方案的同時還要在產品創新和上市時間上都保持領先是很困難的。一些IDM越來越依賴于OSAT合作伙伴,對于汽車和工業領域MEMS封裝仍留在內部完成,而把消費電子MEMS封裝的訂單交給OSAT。

    如今,圍繞物聯網的炒作聲音越來越大,而現實情況則是,就MEMS和傳感器封裝而言,復雜的挑戰還在后面。設計工程師一直在尋求更強的軟件,更好的連接性,以及成熟的硬件,硬件越來越成為一種解決方案的關鍵,這對價格、封裝和功耗的要求更加嚴格??纱┐髟O備的器件除了嚴苛的功耗和價格要求之外,還要求器件厚度顯著下降。但是,主要的挑戰并不是MEMS和傳感器本身的封裝; 而是OSAT需要高效地提供適合的架構來實現模組和/或SiP集成。未來MEMS和傳感器解決方案是否會在SiP內封裝裸片?還是MEMS和傳感器被集成在一個封裝內?有實力的IDM廠商有能力為其系統應用提供大部分的組件,它們各自有其內部的策略;然而,對于其他廠商而言,MEMS封裝將變得至關重要。目前市場上可用的智能模塊解決方案,尺寸和功耗的大幅減小都是可能實現的,特別是如果系統、器件和封裝廠商可以在產品開發的早期階段就開始合作。

    隨著對設備的先進功能的整體需要,OSAT的經營方向應當是多樣化的封裝解決方案,并從下邊幾個方面滿足客戶的需求:
    - 性能(電氣和機械)
    - 系統集成
    - 上市時間
    - 成本

    隨著對封裝尺寸越來越嚴格的規范,利用硅通孔(TSV)的3D晶圓級封裝(3D WLP)絕對是一個能智能集成更多的MEMS和傳感器的解決方案。3D晶圓級封裝正在成為可穿戴和醫療設備“必須具有”的技術;而對于應用于智能家居、工業市場的智能設備可能會更依賴于“經典”平臺——但這并不意味著它們就不面臨挑戰。正因如此,OSAT正試圖提供通用的智能系統集成關鍵構建模塊,不論其系統是何種應用。

    3D晶圓級封裝應用一覽

    3D晶圓級封裝應用一覽

    醫療應用模塊將迎高增長

    醫療應用毫無疑問將會在MEMS行業內顯著增長。盡管許多應用已經被推向市場,在現實中我們看到的只是冰山一角。不僅專業的醫護人員將進一步采用先進技術提供醫療保健服務水平,全社會都將越來越多地在日常生活中跟蹤人體健康。MEMS將在所有這些應用中扮演主要的角色。生物醫療領域的傳感器可以分為四個主要的類型:生物傳感器,生物MEMS診斷(一次性或便攜式),用于皮膚上或可吞咽設備(治療跟蹤等)的MEMS,以及永久植入的MEMS。第一類(生物傳感器)現正被廣泛部署在眾多產品中,尤其是健身手環、智能手表以及智能手機,以跟蹤多個生命體征和活動趨勢。下圖是集成在智能手機中的可監控多達六個生命體征的典型小模塊。結合先進的封裝技術,現在能將光學傳感器、機械傳感器、MEMS和無源器件與各種IC電路結合在一起,集成到智能手機或可佩戴設備中。

    診斷應用將從生物傳感器的發展中受益,但現在的主要障礙之一是微流控芯片,這往往是此類設備的所必需的,也是短板所在。

    未來的攝入設備或植入裝置的道路還是有許多困難。生物兼容性、自供電和非常高的可靠性(特別是植入物)都是關鍵的要素。如今,一些小眾和零散的設備可供選擇,但我們離大規模的部署還非常遙遠。

    集成在智能手機中的可監控多達六個生命體征的典型小模塊

    無論未來的應用采用什么平臺,MEMS產業的未來都是光明的?;贛EMS設備的一系列方案將繼續在消費設備、醫療設備和汽車應用發揮重要作用。雖然整體市場的增長很難說,顯而易見的是,對解決方案的需求正在逐年增加。智能模塊及SiP集成是關鍵,這將使連接設備的大估摸部署成為可能。要做到這一點,一個簡化的供應鏈及在供應鏈中的參與者之間的協作是很重要的。



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