半导体行业作为现代电子技术的基石，其持续进步为电子产品的性能提升和成本降低提供了源源不断的动力。随着芯片设计复杂性的增加和系统集成度的提高，布线密度的提升成为必然的趋势。同时，随着物联网、云计算、大数据等技术的迅猛发展，设备之间的通信和数据传输需求也呈现出爆炸性增长，I/O端口需求的增加成为了另一个推动半导体技术发展的关键因素。
在这样的背景下，传统的封装技术已经难以满足日益增长的性能和集成度要求。因此，半导体行业不断探索新的封装技术，以应对布线密度提升和I/O端口需求增加带来的挑战。扇出型封装（Fan-out Packaging）作为一种先进的封装技术，凭借其独特的优势，逐渐成为了半导体封装领域的新宠。
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Fan-out封装的特点
体积更小：Fan-out封装不需要封装基板，因此能实现薄型化封装的需求。通过Fan-out封装技术，不同的芯片可以被整合成一个单一的二维封装体，实现了体积薄型化的SiP（System in Package）封装技术，这改变了原本需要利用直通硅晶穿孔(TSV)将数颗芯片做垂直叠加封装的方式。
效能更强：在相同的芯片尺寸下，Fan-out封装可以实现范围更广、层数更多的重分布层(Redistribution Layer, RDL)。由于RDL层数的增加，芯片的引脚数I/O也随之增多。各种不同功能的芯片通过RDL联结的方式整合在单一封装体中，其功能性将更加强大。
成本较低：采用Fan-out封装技术所生产的封装体，能够大幅缩短繁复的过程，并减少材料的使用，从而有效降低生产成本，实现低成本化的优点。
扇出型封装主要分为扇出型晶圆级封装(Fan-Out Wafer Level Packaging, FOWLP)和扇出型板级封装 (Fan-Out Panel Level Packaging, FOPLP)两种。
作为异质整合封装的新兴技术，扇出型封装技术发展至板级，因能以更大面积进行生产，达到既可以进一步降低生产成本又能满足市场端对芯片效能的需求的目的，正成为先进封装技术中能够提供异质整合，同时又能降低生产成本的最有潜力的技术平台。
具体看看，FOPLP相比FOWLP都有哪些具体优势，各自适用于哪些应用领域。
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FOWLP与FOPLP的较量
FOWLP是晶圆级封装（WLP）的一种。WLP与传统封装不同点在于切割晶圆与封装的先后顺序。传统封装工艺步骤中，封装要在裸片切割分片后进行，而晶圆级封装是先进行封装再切割。
回顾一下WLP。WLP于2000年左右问世，有两种类型：Fan-in（扇入式）和Fan-Out（扇出式）。开始WLP多采用Fan-in型态，可称之为Fan-in WLP 或者FIWLP，主要应用于面积较小、引脚数量少的芯片。
随着IC工艺的提升，芯片面积缩小，芯片面积内无法容纳足够的引脚数量，因此衍生出Fan-Out WLP 封装形态，也称为FOWLP，实现在芯片面积范围外充分利用RDL做连接，以获取更多的引脚数。
FOPLP借鉴了FOWLP的思路和技术，但采用了更大的面板。因此，FOPLP具备显著的产能、效率提升和成本降低优势。其高面积利用率有效减少了浪费，同时能够在一次封装过程中处理更多的芯片，显著提高了封装效率，形成强大的规模效应，从而具有极强的成本优势。
根据Yole报告，例如FOWLP技术面积使用率<85%，FOPLP面积使用率>95%，可以放置更多的芯片数，成本也比FOWLP便宜；面板级封装的成本与晶圆级封装相比将会降低66%。
FOPLP 拥有更高的面积利用率。来源：STATS ChipPAC & Rudoph Technologies
此外，FOPLP的基板选材也更加灵活，可以采用玻璃基板或是金属基板。
据Yole的报告显示，随着基板面积的增加，芯片制造成本逐渐下降。从200mm过渡到300mm大约能节省25%的成本，而从300mm过渡到板级封装，则能节约高达66%的成本。
FOPLP与FOWLP各自有各自的细分方向，FOWLP侧重于直接在晶圆上进行封装，具有尺寸小、集成度高的特点，适用于高性能、高密度的应用场景，比如CPU、GPU、FPGA等大型芯片的生产；而FOPLP则通过在面板级别进行封装，提供了更大的封装尺寸和更高的生产灵活性，能够满足更多样化的封装需求。FOPLP聚焦在高功率、大电流的功率半导体产品应用，不需要最先进的制程和设备，也不需要太细的线宽/线距，应用于I/O数约10-500个的APE、PMIC、功率器件等芯片的生产。
FOPLP作为先进封装技术发展的一个重要分支，正在受到诸多厂商的追捧。
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CoWoS短缺，FOPLP迎来契机
先进封装最受市场瞩目的是CoWoS。CoWoS可以分开来看，CoW（Chip-on-Wafer）指的是芯片堆叠，WoS（Wafer-on-Substrate）则是将堆叠的芯片封装在基板上。根据排列的形式，分为2.5Ｄ与3Ｄ，不仅可以减少芯片所需的空间，也有效减少功耗，借此达到加速运算但成本仍是可控的目标。
随着ChatGPT横空出世，生成式AI红遍全球，带动AI芯片的需求强劲，英伟达（NVIDIA）的H100、A100全部由台积电代工，并使用台积电的CoWoS先进封装技术，除了英伟达外，AMD MI300也导入CoWoS技术，造成CoWoS产能供不应求。
因此不少厂商开始寻找某种其他的方案来解决产能问题，这也给FOPLP封装带来了新的机遇。
苏州晶方半导体副总经理刘宏钧表示：由于其工艺尺寸原因，FOPLP技术指标弱于台积电的CoWoS-S，但其潜在优势是成本和产能瓶颈突破的可能性。这些因素促使目前CoWoS的用户努力寻找替代技术。
作为扇出封装的后起之秀，FOPLP正在以更低成本、更大灵活性而受到全行业的瞩目。因此FOPLP也成为诸多大厂的选择。
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FOPLP在这些市场发光发热
近几年，AIoT、5G、自动驾驶和光伏储能行业的发展，大大拉动了功率器件、传感器芯片和射频芯片市场的需求。
根据Prismark的预测，到2026年，5G&物联网、车用电子将成为唯二增加市场占有率的应用，占总体半导体营收近30%；其中，在车载领域，伴随着汽车新四化的演进，以往一辆传统汽车使用500-600颗左右的芯片，如今平均每辆车所需芯片数量已经达到了1000颗-2000颗，因此车用芯片将成为芯片成长率最高的应用类别。
汽车电子的快速发展让扇出型封装的重要性愈发明显。一辆新能源汽车中半导体价值的77%都将以扇出型封装来生产，而这其中的66%又可以归属于FOPLP技术。
此外，FOPLP依托精密的重布线层（RDL）工艺，实现了芯片间（D2D）的高速、高密度互连，这一特质对于AI计算至关重要，确保了庞大数据流的无缝传输与高效处理，直击AI时代的数据处理痛点。更进一步，FOPLP在增强芯片功能集成度、缩减互联距离及促进系统设计创新方面展示出的明显优势，恰与AI时代对芯片提出的高性能、高集成度标准不谋而合，为智能计算的未来铺设了坚实的基石。
因此，从应用市场的角度来看，未来FOPLP技术前景广阔。究其核心在于，在众多先进封装技术之中，板级封装技术因具备大产能且更具成本优势，是目前高速成长的功率器件、传感器、通信等车规级芯片生产的最佳解决方案。
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诸多厂商热捧
在 FOPLP 方面，三星是绝对的引领者。在 2018 年，三星电机通过为三星 Galaxy Watch 推出具有扇出型嵌入式面板级封装（ePLP）PoP 技术的 APE-PMIC 设备，实现了新的里程碑。三星电机继续为具有成本效益的高密度扇出封装进行创新，以便再次与台积电竞争苹果的封装和前端业务。
去年，三星旗下DS部门的先进封装（AVP）业务团队开始研发将FOPLP先进封装技术用于2.5D的芯片封装上。借由此技术，三星预计可将SoC和HBM整合到硅中间层上，进一步建构其成为一个完整的芯片。
从国际学术会议上三星发表的FOPLP相关论文来看，三星正在致力于开发FOPLP先进封装技术，以克服2.5D封装的局限性。所以，一旦三星成功应用FO-PLP先进封装技术，将能与其晶圆代工和内存业务产生协同效应。因此，三星正在借由提出一站式方案（Turn-key）来吸引客户，也就是借由为AI设计厂商（例如NVIDIA和AMD）生产半导体、再加上提供HBM和封装技术来吸引客户。所以，如果在封装方面变得有竞争力，则三星将能壮大其半导体业务。台积电因2.5D先进封装在半导体代工市场上发挥了巨大的影响力。业内人士表示，三星或许计划利用 2.5D先进封装技术来追赶台积电。
日月光也是最早布局面板级扇出型技术的领导厂家之一。于2019 年底产线建置完成，2020 下半年量产，应用在RF、FEM、Power和Server领域。2022年日月光推出了VIPack先进封装平台，提供垂直互联集成封装解决方案。VIPack就是以3D异质整合为关键技术的先进互连技术解决方案，建立完整的协同合作平台。
此外，还有力成、群创等厂商结合自身的工艺能力投资扇出型板级封装技术的量产。随着FOPLP越来越受重视，近几年行业内已经有不同商业模式的厂商加入这一市场争夺战，包括IDM厂、代工厂、封装厂，甚至面板厂、PCB厂等等，他们已强烈感应到通过扇出型技术涉足先进封装领域的机会。
中国大陆扇出面板级封装厂商也正乘胜追击，目前多家厂商已经量产或具备生产能力。比如：
华润微、奕斯伟、中科四合、天芯互联等都已切入扇出型面板级封装。
华润微电子于2018年成立矽磐微电子（重庆）公司从事面板级封装业务，面板级封装技术有效解决了Chiplet封装成本高昂的问题，更适用于功率类半导体封装异构集成化。据悉，矽磐拥有先进封装领域的市场、设计、设备、工艺和材料等各个环节的世界级团队，可为客户提供全方位Fan-out封装技术解决方案——ONEIRO封装。
成都奕斯伟系统集成电路有限公司成立于2017年，隶属于北京奕斯伟科技集团有限公司，核心事业涵盖芯片与方案、硅材料、先进封测三大领域。成都奕斯伟系统集成电路有限公司是北京奕斯伟布局在成都的先进FOPLP（面板级扇出型）封测基地，为客户提供高性价比的系统集成封装与测试服务。
天芯互联科技有限公司为深南电子旗下全资子公司，天芯互联依托系统级封装（SiP）和板级扇出封装（FOPLP）平台，为客户提供高集成小型化的半导体器件模组封装解决方案和半导体测试接口解决方案，产品广泛应用于高端医疗、工控、通信、半导体测试等领域。公司在深圳和无锡两地均设有研发团队和制造工厂，为客户提供方案评估、设计仿真、封装测试等一站式服务。天芯互联科技有限公司无锡分公司目前在开展扇出型晶圆级封装技术的研究。
中科四合也在致力于建设板级功率芯片扇出型封装工艺制造平台，并以此平台为基础开展先进Fan-out封装工艺技术研究与功率芯片/模组产品研究，面向消费类电子、工控、汽车电子、通信/服务器、医疗等各种不同领域客户进行新型高密度功率芯片/模组产品研发、制造、销售，产品类型涵盖TVS、MOSFET、SBD、Bridge、DC-DC、IPM等多种器件和模组。目前，中科四合已量产基于板级扇出型封装的DFN类TVS系列产品。该TVS产品系列已在小米、海尔、海信等终端品牌中实现批量应用。
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掣肘和机遇
当下仍需注意的是，FOPLP要全面发展，面临的制约因素还有不少，由于在工艺实现的过程中涵盖了多种设备、工艺难点，面临精度、效率和速度等多重挑战。其中，面板尺寸和组装工艺未能标准化是FOPLP应用的最大障碍。同时，FOPLP封装尺寸虽大，良率还不及FOWLP，所以提高良率也是其发展重点。
未来，随着FOPLP技术的不断成熟和完善，以及更多不同领域的厂商加入这一阵营，扇出型封装技术有望逐步走向成熟与普及。
根据YoleIntelligence在2023年发布的扇出封装市场报告中的预测，FOPLP市场规模将从2022年的4100万美元迅速扩大，预计在2028年将以32.5%的复合年增长率增长至2.21亿美元。
与此同时，FOPLP的市场份额在FOWLP市场中的占比也将从2022年的2%攀升至2028年的8%。
在不远的将来，FOPLP将凭借其独特的优势，迎来全面爆发的时刻。
