芯耀
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作者：MIR睿工業(yè)
在半導(dǎo)體制造中，一顆芯片需經(jīng)歷數(shù)百道工序，而任何細(xì)微的缺陷都可能導(dǎo)致終端產(chǎn)品失效。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）設(shè)備作為制造流程中的“質(zhì)量守門(mén)員”，其檢測(cè)精度與效率直接決定著芯片良率與生產(chǎn)成本。過(guò)去十年，中國(guó)AOI檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)經(jīng)歷了從PCB領(lǐng)域向半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域的跨越。
本文將分析中國(guó) AOI 檢測(cè)設(shè)備在封裝領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，依次探討市場(chǎng)發(fā)展情況、競(jìng)爭(zhēng)格局以及應(yīng)用工藝需求。
01先進(jìn)封裝是半導(dǎo)體封裝測(cè)試AOI市場(chǎng)增長(zhǎng)的核心動(dòng)力
AOI檢測(cè)設(shè)備最初廣泛應(yīng)用于PCB（印制電路板）領(lǐng)域，用于檢測(cè)光板、錫膏印刷、焊點(diǎn)質(zhì)量等缺陷。近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體制造工藝的復(fù)雜化，AOI技術(shù)逐步滲透至半導(dǎo)體行業(yè)，覆蓋晶圓制造、封裝測(cè)試全流程，成為提升芯片良率的核心裝備之一。
根據(jù)MIR DATABANK數(shù)據(jù)顯示，2024年中國(guó)封裝測(cè)試用AOI檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模超12億元，同比增速約為10%。
2022~2030年中國(guó)封裝測(cè)試用AOI檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)-銷(xiāo)售額（百萬(wàn)人民幣）
數(shù)據(jù)來(lái)源：MIR DATABANK
AOI檢測(cè)設(shè)備在半導(dǎo)體行業(yè)主要應(yīng)用封裝測(cè)試領(lǐng)域，該領(lǐng)域又分為傳統(tǒng)封裝和先進(jìn)封裝。
傳統(tǒng)封裝
- 在傳統(tǒng)封裝領(lǐng)域，AOI檢測(cè)設(shè)備依然保持著較大的需求量，但傳統(tǒng)封裝所用AOI檢測(cè)設(shè)備的單價(jià)遠(yuǎn)低于先進(jìn)封裝用AOI檢測(cè)設(shè)備。因此，從整體市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，傳統(tǒng)封裝領(lǐng)域僅占不足20%。
- 近年來(lái)，BGA封裝在傳統(tǒng)封裝領(lǐng)域發(fā)展迅速，Die Bond（芯片粘接）、Wire Bond（引線(xiàn)鍵合）以及成品外觀(guān)檢測(cè)等環(huán)節(jié)對(duì)AOI檢測(cè)設(shè)備的需求明顯增加。由于傳統(tǒng)封裝的檢測(cè)精度要求相對(duì)較低，5μm的檢測(cè)精度已能夠滿(mǎn)足其檢測(cè)需求，因此傳統(tǒng)封裝領(lǐng)域的AOI設(shè)備價(jià)格相對(duì)不高。
先進(jìn)封裝
- 自2019年起，先進(jìn)封裝在中國(guó)市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，成為推動(dòng)AOI檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)的核心動(dòng)力。近兩年，長(zhǎng)電、華天、通富、禾芯、甬矽電子等企業(yè)在陸續(xù)新建先進(jìn)封裝產(chǎn)線(xiàn)，這明顯推動(dòng)了AOI檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)需求的增加，使得先進(jìn)封裝領(lǐng)域占據(jù)了80%以上的AOI檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模。
中國(guó)大陸先進(jìn)封裝項(xiàng)目最新進(jìn)展-部分
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02中國(guó)AOI檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)：Camtek一家獨(dú)大
2024年中國(guó)封裝測(cè)試用AOI檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局-銷(xiāo)售額
數(shù)據(jù)來(lái)源：MIR DATABANK
根據(jù)MIR DATABANK數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)封裝測(cè)試用AOI檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)，Camtek一家獨(dú)大，占比超過(guò)50%。
具體來(lái)看，傳統(tǒng)封裝用AOI與先進(jìn)封裝用AOI市場(chǎng)存在較大差異，二者廠(chǎng)商競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)獨(dú)立：
- 先進(jìn)封裝用AOI市場(chǎng)：競(jìng)爭(zhēng)格局較為集中，目前形成了以色列的Camtek、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)廠(chǎng)商以及中國(guó)大陸廠(chǎng)商三足鼎立的局面。
- 傳統(tǒng)封裝用AOI市場(chǎng)：競(jìng)爭(zhēng)格局較為分散。目前，除安維譜（MVP）和格蘭達(dá)每年出貨量較大且保持穩(wěn)定增長(zhǎng)外，其他廠(chǎng)商的年出貨量均在個(gè)位數(shù)左右。
目前國(guó)內(nèi)主流先進(jìn)封裝廠(chǎng)AOI檢測(cè)設(shè)備品牌使用情況
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目前，國(guó)產(chǎn)AOI檢測(cè)設(shè)備廠(chǎng)商正在加快在先進(jìn)封裝領(lǐng)域的布局，如中科飛測(cè)、景焱智能等國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商已經(jīng)在該領(lǐng)域打開(kāi)了一定的市場(chǎng)，展現(xiàn)出較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。與此同時(shí)，聚時(shí)、匠嶺等國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商也在積極研發(fā)應(yīng)用于先進(jìn)封裝領(lǐng)域的AOI檢測(cè)設(shè)備。
國(guó)產(chǎn)量測(cè)、檢測(cè)設(shè)備企業(yè)名錄-部分
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03Bumping、晶圓切割、RDL三大工藝市場(chǎng)需求最高
在先進(jìn)封裝領(lǐng)域，AOI檢測(cè)設(shè)備主要用于Bumping（凸點(diǎn)）、晶圓切割和RDL（重布線(xiàn)層）三大工藝環(huán)節(jié)。除此之外，在Chiplet（小芯片）和硅通孔（TSV）工藝中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。在傳統(tǒng)封裝領(lǐng)域，AOI檢測(cè)設(shè)備主要用于Wire Bond、晶圓切割、Die Bond三道工藝。
2024&2030年中國(guó)封裝測(cè)試用AOI檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)-6大應(yīng)用工藝占比情況-銷(xiāo)售額
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Bumping是一種在半導(dǎo)體制造和封裝領(lǐng)域中用于在芯片表面形成微小金屬凸點(diǎn)（凸塊）的工藝。這些凸點(diǎn)通常用于實(shí)現(xiàn)芯片與封裝基板或其他芯片之間的電氣連接，是現(xiàn)代半導(dǎo)體封裝技術(shù)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，尤其是在先進(jìn)封裝和3D封裝中。Bumping的形成質(zhì)量對(duì)封裝的可靠性至關(guān)重要。目前，Bumping技術(shù)已廣泛應(yīng)用于倒裝芯片（FC）、晶圓級(jí)封裝（WLP）、系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）以及2.5D/3D封裝等領(lǐng)域，因此該工藝對(duì)AOI檢測(cè)設(shè)備的使用需求較高。
晶圓切割（Wafer Dicing）是半導(dǎo)體制造過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，指的是將完整的晶圓（wafer）分割成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的芯片（die）的過(guò)程。這一工藝是所有封裝類(lèi)型中必不可少的步驟，并且在先進(jìn)封裝中尤為重要。由于晶圓切割需要確保芯片的完整性，因此目前該工藝對(duì)自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）設(shè)備有一定的使用需求。
RDL（Redistribution Layer，重布線(xiàn)層）是一種在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域中用于重新分布芯片電氣連接的技術(shù)，屬于集成電路（IC）的先進(jìn)封裝解決方案。它允許將多個(gè)芯片集成到單個(gè)封裝中，從而實(shí)現(xiàn)更小的封裝尺寸和更高的性能。目前，RDL主要應(yīng)用于倒裝芯片（FC）和晶圓級(jí)封裝（WLP）中。由于RDL工藝通常需要進(jìn)行多層布線(xiàn)，且布線(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得檢測(cè)缺陷的難度大幅增加。因此，為了確保封裝質(zhì)量，通常需要配備多臺(tái)AOI（自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)）設(shè)備對(duì)每一道工藝進(jìn)行檢測(cè)。這也導(dǎo)致了RDL工藝對(duì)AOI設(shè)備的使用需求量較大。
先進(jìn)封裝領(lǐng)域AOI檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用-技術(shù)難點(diǎn)分析
信息來(lái)源：MIR 睿工業(yè)調(diào)研，MIR DATABANK
以某家大型封裝廠(chǎng)商為例，上圖為其晶圓級(jí)封裝的工藝流程圖，目前用AOI檢測(cè)設(shè)備的站點(diǎn)主要分布在RDL、Bumping、切割。
- 在切割過(guò)程中，技術(shù)難點(diǎn)在于檢測(cè)產(chǎn)品邊緣是否存在崩邊時(shí)，如果產(chǎn)品邊緣存在與崩邊形狀相似的金屬部分，容易導(dǎo)致誤檢。
- 在Bumping過(guò)程中，技術(shù)難點(diǎn)主要集中在檢測(cè)精度、誤檢率和數(shù)據(jù)處理速度上。在檢測(cè)高度和共面性時(shí)，雖然一般的AOI檢測(cè)精度為2μm，但實(shí)際需求精度需達(dá)到1μm以?xún)?nèi)；在檢測(cè)少球和連球時(shí)，誤檢率需控制在5%以?xún)?nèi)；而在檢測(cè)球間距和球的大小形貌時(shí)，對(duì)算法的數(shù)據(jù)分析和缺陷識(shí)別速度的同步性要求較高。
- 在RDL過(guò)程中，技術(shù)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在檢測(cè)連線(xiàn)是否存在缺口以及是否串聯(lián)。目前，RDL工藝已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)1.5~2μm的線(xiàn)寬和線(xiàn)距，這要求檢測(cè)設(shè)備的鏡頭能力及精度達(dá)到亞微米級(jí)別。
傳統(tǒng)封裝領(lǐng)域AOI檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用-技術(shù)難點(diǎn)分析
信息來(lái)源：MIR 睿工業(yè)調(diào)研，MIR DATABANK
以某家大型封裝廠(chǎng)商為例，上圖為其傳統(tǒng)封裝的工藝流程圖，目前用AOI檢測(cè)設(shè)備的站點(diǎn)分布在晶圓切割、芯片貼裝和引線(xiàn)鍵合。技術(shù)難點(diǎn)主要在晶圓切割過(guò)程中，檢測(cè)產(chǎn)品邊緣是否存在崩邊時(shí)，如果產(chǎn)品邊緣存在與崩邊形狀相似的金屬部分，容易導(dǎo)致誤檢。
寫(xiě)在最后
隨著半導(dǎo)體封裝技術(shù)的不斷演進(jìn)，AOI檢測(cè)設(shè)備在提升芯片制造質(zhì)量和效率方面的重要性愈發(fā)凸顯。從傳統(tǒng)封裝到先進(jìn)封裝，AOI檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景不斷拓展，市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)。然而，技術(shù)挑戰(zhàn)也日益嚴(yán)峻，特別是在Bumping、晶圓切割和RDL等關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)，對(duì)檢測(cè)精度、誤檢率和數(shù)據(jù)處理速度的要求不斷提高。
盡管市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，Camtek等國(guó)際巨頭占據(jù)較大份額，但國(guó)產(chǎn)AOI檢測(cè)設(shè)備廠(chǎng)商正在加速崛起，憑借技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)布局，逐步打破國(guó)際壟斷，展現(xiàn)出強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。未來(lái)，隨著先進(jìn)封裝技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，AOI檢測(cè)設(shè)備將迎來(lái)更廣闊的應(yīng)用空間和市場(chǎng)機(jī)遇。國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商需持續(xù)加大研發(fā)投入，提升技術(shù)水平，以更好地滿(mǎn)足行業(yè)需求，推動(dòng)中國(guó)半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。
