集成無源設(shè)備市場持續(xù)活躍

 IPD取代了用于移動設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)，可穿戴設(shè)備的分立器件，并在高級包裝中獲得越來越多的關(guān)注。

集成無源設(shè)備正在系統(tǒng)級封裝技術(shù)和包括物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的眾多應(yīng)用程序中得到越來越多的使用。這些微型設(shè)備正在進入汽車電子，消費電子和保健產(chǎn)品等領(lǐng)域。得益于英飛凌科技公司，意法半導(dǎo)體和村田集成無源解決方案（以前稱為IPDiA）的產(chǎn)品，歐洲在IPD的供應(yīng)方面處于地位。村田制作所于2016年10月通過其村田電子歐洲子公司收購了IPDiA。

Grand View Research估計，從現(xiàn)在到2025年，用于發(fā)光二極管照明的IPD的復(fù)合年增長率預(yù)計將超過14％。

除了LED照明外，Grand View還看到電磁敏感性/電磁干擾防護IPD，射頻IPD和數(shù)字/混合信號IPD的增長。

MarketsandMarkets預(yù)測，IPD市場將在未來五年內(nèi)以近9％的復(fù)合年增長率增長，從去年的7.301億美元增長到2022年的13.7億美元。Research and Markets對這一增長率更為樂觀，預(yù)計復(fù)合年增長率約為在接下來的十年中，這一市場將增長17.9％，但是市場的收入將下降，到2025年將達到90.085億美元。

這些設(shè)備的整體前景令人困惑。包裝廠正在被更廣泛地采用，但不一定是更高的產(chǎn)量。

ASE技術(shù)總監(jiān)Jean-Marc Yannou表示，IPD是Advanced Semiconductor Engineering的小批量業(yè)務(wù)。“我們確實使用了一些IPD，并制造了其中一些。它已經(jīng)發(fā)展為小批量類型的應(yīng)用程序。它們在惡劣環(huán)境的電子產(chǎn)品，醫(yī)療電子產(chǎn)品以及硅光子學(xué)中都越來越受歡迎。盡管很難預(yù)測，但在未來幾年中，它實際上可能與硅光子技術(shù)一起大大增加。”

什么是集成式無源設(shè)備？

IPD主要是電阻器，電感器和電容器。它們不是新的，但是對它們的興趣來自新市場和現(xiàn)有市場中的新應(yīng)用。

“集成的無源設(shè)備是專用工藝技術(shù)的集合，可以將多個無源設(shè)備集成在一塊上。” Pandey解釋說。“它們通常提供高集成度和良好的性能。對于薄膜IPD，它們主要在硅，玻璃或其他提供獨特性能幫助的基板上制造。”

這使得它們對于系統(tǒng)級封裝特別有吸引力。“使用IPD的系統(tǒng)級封裝的驅(qū)動因素是XY系數(shù)，管芯收縮率以及Z高度的減小，” Pandey說。“為了提高性能，電氣減少了功率損耗，高頻響應(yīng)，Q因子等。在硅上制作薄膜時，就Q因子而言，存在一些限制。而且，它具有良好的可靠性，就系統(tǒng)成本而言，它不僅減少了材料清單，而且還減少了XY。”

IPD制造有兩種形式-厚膜IPD（厚膜電阻）和薄膜IPD（薄膜電阻）技術(shù)?；诒∧さ募蔁o源器件是基于硅的無源組件集成。這是一種經(jīng)濟有效的方式，可減少封裝尺寸，降低互連復(fù)雜性，提高性能，組件容限，提高良率并提高可靠性。我們的應(yīng)用包括RF模塊，超寬帶，WLAN，手持設(shè)備，蜂窩電話。

STATS ChipPAC產(chǎn)品技術(shù)營銷總監(jiān)Seung Wook（SW）Yoon表示，IPD非常適合移動應(yīng)用，IoT和可穿戴設(shè)備。STATS從事這項技術(shù)已有十幾年了。IPD尚不占公司收入的很大一部分，但預(yù)計它們將提供穩(wěn)定的增長。

據(jù)Yoon稱，一些SiP客戶已經(jīng)能夠用兩個或三個IPD替換100個分立組件。他說，更典型的是，一個IPD可以代替13個或14個分立設(shè)備。

Yoon指出，為了生產(chǎn)不平衡變壓器和其他無源器件，STATS ChipPAC使用晶圓制造工藝進行關(guān)鍵尺寸控制。它提供了銅金屬化工藝，可以在硅晶片上沉積8微米或更多的銅。他說，制造IPD通常只涉及一個氮化硅單電介質(zhì)層，但是如果涉及電感器，客戶正在IPD上尋找兩層或更多層。他說，隨著層數(shù)的增加，“成本會上升”。“總體而言，成本將下降。”

他指出，IPD可以在8英寸的硅晶圓上生產(chǎn)。它們通常以2 x 2或3 x 3格式排列。他補充說：“客戶在使用IPD時正在尋找高Q因子，質(zhì)量因子。”

其中它們適合的IPD可以與晶圓級封裝結(jié)合在芯片裝配和測試承包商來實現(xiàn)。

ASE的Yannou表示：“每當(dāng)我們要設(shè)計匹配的11個或與天線附近的巴倫匹配時，就將其用于Wi-Fi連接和其他RF應(yīng)用，” “我們主要在玻璃上設(shè)計和制造RFIP，但是硅制成的高密度電容器還有其他應(yīng)用。例如，我們可以舉出村田綜合被動解決方案，它實際上是由IPDiA公司的收購構(gòu)成的。”

據(jù)Yannou稱，IPD在汽車電子和石油鉆探以及其他惡劣環(huán)境中被發(fā)現(xiàn)。“通過使用常規(guī)的硅半導(dǎo)體技術(shù)（倒裝芯片或引線鍵合連接），它們可以非常容易地組裝在任何系統(tǒng)級封裝中，在這種情況下，您無需在系統(tǒng)級封裝基板上印刷焊料電容器或電感器的類型。”他說。

ASE在8英寸玻璃晶圓上制造IPD，而一些制造商則在使用6英寸硅基板。“通過升級到8英寸甚至12英寸，他們將受益于有趣的擴展工作，規(guī)模經(jīng)濟?，F(xiàn)在，他們使用硅中的深溝槽技術(shù)，并且實際上它們已經(jīng)深入硅中，因此可能會出現(xiàn)一些翹曲問題，從而轉(zhuǎn)移到更大的晶圓上。當(dāng)需求量很大時，我認(rèn)為大多數(shù)IPD生產(chǎn)商將轉(zhuǎn)向更大尺寸的晶圓。但今天并不需要。” Yannou說道。

他指出，IPD“是一種平面的”。“您可以在硅和玻璃上制造非常小的組件。我們可以利用玻璃上硅的細間距功能來制造平面電感器。對于某些模擬應(yīng)用，不能選擇IPD。對于電源應(yīng)用，這不是一個選擇。盡管如此，IPD的發(fā)展可能比分立的無源器件更快。公司非常積極，非常聰明，并且會找到解決模擬和電源較低頻率的方法。將來可能會改變。”

為什么現(xiàn)在？

IPD技術(shù)已經(jīng)存在了一段時間。十多年來，它一直是會議上討論的話題，并且大多數(shù)公司都認(rèn)為該技術(shù)的發(fā)展速度將比以往快得多。

現(xiàn)在的問題是，新包裝和新應(yīng)用是否會使其從小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)向更高的批量生產(chǎn)，從而實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟。

“問題在于何時，尤其是在無線環(huán)境中，” Yannou說。“總有人要求實現(xiàn)小型化，而小型化不僅是占地面積，不僅是XY軸，而且還與厚度有關(guān)。在這里可以有所作為。作為OSAT公司，組裝承包商公司，ASE對任何形式的IPD（我們自己設(shè)計和制造的IPD）都感興趣。我告訴您的玻璃上的RFIP屬于其他供應(yīng)商的IPD解決方案，我們可以將其集成到客戶的包裝中，尤其是系統(tǒng)級包裝以及一個或多個IC。”

Yannou說，由于成本高昂，IPD尚未在無線行業(yè)廣泛采用。“每活性價值，每納亨或每納法拉的價格仍然比離散商品（這種商品幾乎免費）昂貴得多。但是我相信IPD技術(shù)及其潛力。我不知道什么時候才能取得成功。我相信它們可以提供很多方面的可靠性，低厚度，性能，沿溫度的性能，沿電壓的性能。因此，它比我們幾十年來一直使用的分立無源器件要優(yōu)越得多，但它仍然太昂貴了。”

結(jié)論

集成無源器件仍在等待大批量生產(chǎn)和采用的時刻。目前，他們正在與價格較低的分立元件競爭。隨著汽車和工業(yè)等新市場的興起，以及包裝量的持續(xù)增長，這一因素在不久的將來可能會改變。