5G、AI 晶片為了做到高性能、高整合度和低功耗,連帶推升傳統封裝與測試產業朝 2.5D、3D 的高階製程移轉。凌華科技 ADLINK 積極把更具擴充性的 PC-based 運動控制技術,結合機器視覺功能導入高階封測領域,以滿足業者對於晶片多樣性,以及精度與速度的高要求。

5G、AI 晶片為了做到高性能、高整合度和低功耗,連帶推升傳統封裝與測試產業朝 2.5D、3D 的高階製程移轉,也因此出現新的精度與高度挑戰。圖片來源:iStock

受惠於 5G、AI、IoT 應用的快速發展,半導體產業近來展現出強勁的成長動能,而要把 5G 或 AI 晶片做到高性能、高整合度和低功耗,連帶地也推升了傳統封裝與測試產業朝 2.5D、3D 的高階製程移轉。

隨著扇形封裝技術(FOWLP),和先進封裝技術(3DFabric)出現,也讓傳統封測產業面臨新的技術挑戰,必須採用更精準定位的解決方案,才能以最具成本效益的方式,提高良率與產能。

為何半導體高階封測在精準定位的難度提高?除了須解決 5G  時代下待測物外型變小、不平整問題之外,還需克服少量多樣的趨勢中,機台頻繁改機、換程式的需求。因此,凌華科技 ADLINK 積極把更具擴充性的 PC-based 運動控制技術,結合機器視覺功能導入高階封測領域,以滿足業者對於晶片多樣性,以及精度與速度的高要求。

5G、AI 封測大趨勢:從平面朝 3D IC 移轉,精度與速度新挑戰

針對目前封測產業的發展趨勢,凌華科技智能機械事業中心經理林衛瑞表示,在汽車、5G、AI、手機以及穿戴裝置等各種應用推動下,半導體已朝多樣化與「異質整合」發展,使得封測廠必須採用多種晶片堆疊的方式來滿足市場不同需求,也讓過去單一系統單晶片(SoC)的封測產線勢必得改變。

「無論是 2.5D 或 3D IC,都為封測帶來了新的『高度』要求」,他強調。「以探測 (Probe)為例,晶片堆疊的高度差使得原有的治具必須跟著調整。此外,隨著製程朝 5 奈米甚至更先進節點發展,佈線的密集度增加,亦要求設備有更高的精度,需從傳統的幾條升級到微米甚至奈米等級。」

凌華科技智能機械事業中心經理林衛瑞分享,封測製程朝高階移轉,除了高度、 精度、速度 3 大技術新挑戰之外,許多廠商為提高產線效率,亦開始朝向「整合製程」發展,提升多功能機台的需求。

另一方面,當晶圓上的晶片數量變多時,若探測機台無法優化其速度與移動軌跡,勢必會對產能帶來影響。因此,對於包含探測、分選、晶圓切割、以及固晶等製程的封測產線來說,高度、精度與速度都是近兩年來客戶遇到的 3 大挑戰。

此外,林衛瑞也觀察到,許多封測廠商為了提高產線效率,最大化應用廠房空間,近來亦開始朝向「整合製程」發展,提升了對多功能機台的需求。因此,機台不同功能之間的相互連動與精準控制,也成為封測設備的另一項新要求。

3D IC 封測的精度需求,為何需要「機器視覺+運動控制」?

凌華科技智能機械事業中心產品經理蔡承育表示,封測廠迎戰 3D IC 等高階製程,凌華的影像擷取卡與運動控制組合,透過開環或閉環方式,進行定位補償,實現精準到位、縮短整定時間。

為了克服這些挑戰,封測設備已開始導入在量測上更精密的光學尺,並搭配數位式控制器補償,以及機器視覺定位等多項技術,以實現設備的精準到位、縮短其整定時間,節省作業時間的目標。

凌華科技智能機械事業中心產品經理蔡承育表示,「影像擷取系統」與「運動控制系統」是凌華針對封測製程提供的兩大項主要產品線。「對於定位精度,我們可以利用視覺方式,結合運動控制器,以開環或閉環方式,進行定位補償。」

他解釋說,凌華主推的是 PC-based 控制器,同時在運動控制系統中,因應設備的不同需求,我們可提供脈衝型(Pulse Type)和通訊型(EtherCAT)兩種架構。

「簡而言之,在半導體設備中,若面對的是需要即時快速反應,且高精度的主動軸,就適合使用 Pulse 架構,因為脈衝型能支援訊號的即時輸入及輸出。若設備上有大量軸數,且需要進行同步動作或是資訊交換,考量配線成本及傳遞資料的便利性,就會建議採用EtherCAT架構。」

凌華的運動控制方案有另一個強項是其自行研發的「自動化產品軟體開發套件」(APS SDK),支援豐富的運動控制程式庫,包含 2D 補償和軌跡優化等功能,能橫跨支援凌華運動控制的硬體產品整合,且不受作業系統和程式設計語言變化的影響。

因此,當客戶需要升級或更新機台時,無須重寫軟體,可大幅節省二次開發時間。此外,凌華亦提供多種位置比較觸發功能,能與機器視覺和運動控制方案完美搭配,實現設備所需的豐富功能。

高階封測著重「視覺」需求,凌華 PC-based 解決方案帶來哪些成效?

凌華科技深耕封測市場 25 年,在探測、分選、切割和固晶等多項領域中皆能提供多項視覺結合運動控制的軟硬體解決方案,協助封測客戶提升產能,降低成本。

蔡承育指出,過去封測機台只以運動控制為主,隨著 2.5D/3D 需求提升,視覺定位與高度檢測已成為必要,將更凸顯出「運動控制」與「機器視覺」結合的重要性。而這也是凌華力推 PC-based 解決方案來取代傳統 PLC 運動方案的原因。

「過去, PLC 並沒有支援影像功能,而且它是一個封閉系統,彈性與整合性都不如 PC 的解決方案。我們都知道,影像擷取與相關演算法在 PC 上已有健全的發展,憑藉著更佳的運算與整合性,更能符合機台對於製程多樣化與高效能的需求。」

林衛瑞補充說, PC-based 視覺與運動控制方案的結合,不僅協助封測客戶克服定位精度與速度的挑戰,簡化製程調校與整合,達到產能提升的「開源」成效;還能做到「節流」,讓客戶把產線從多站整合為一站,在人力、開發時程與廠房空間利用率上降低成本。

事實上,凌華科技 ADLINK 已耕耘封測市場長達 25 年,不論是探針、分選、切割和固晶機台中的運動控制,在亞太地區都已廣泛獲得國內外大廠的採用,更有客戶在凌華的建議下調整軟硬體設備,成功提高 15 % 產能!

展望未來,隨著封測技術的快速演進,凌華將強化與設備製造商的合作,持續開發更先進的視覺與運動控制技術,擴大其解決方案在半導體封測,以及 LCD 和 Mini LED或 Micro LED 產業的應用。

(本文提供合作夥伴轉載。)

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