多元化应用 推动高精密度半导体封装技术发展

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/04/29 07:26:50
(寄信给作者)
2007/11/19
卢庆儒/DIGITIMES
前言:半导体封装技术从早期的组件插入进化到SMT,组件构造则从外围接脚型发展成为Area Array。最近几年随着CSP技术的成熟,2次元封装逐渐被3次元封装技术取代。
半导体IC等电子组件封装技术进化的结果,俨然成为支撑电子产品发展的主要动力,80~90年代以PC为中心的第1次数字化革命,已经进入所谓的饱和状态,2000年开始PC结合家电成为数字信息家电中心,展开为期10年的高成长期。
第2次数字化革命最大特征是牵动芯片高速化、大容量化等性能的提升,同时它还促成系统逻辑IC、记忆IC被整合成高功能SoC,其结果造成具备各种封装特色的芯片,能够透过记忆芯片3次元的堆栈形成单一封装的SiP,进而实现大容量化的宿愿。
半导体与封装材料的发展动向
半导体组件的微细化下,不断要求Pad与接脚更加窄间距化,因此相关业者针对芯片与中介层的连接,积极进行Wire Bonding技术的窄间距化研究。
虽然覆晶芯片接合方式已经成为市场主流技术,不过制作成本上打线方式比较有利,尤其是要求高速性时大多采用打线方式,主要原因是覆晶芯片的高可靠接合技术,与后段制程技术仍有许多问题有待改善。另外,与封装基板进行接合时,为了进行实体芯片大小的封装,必需建立Pitch低于0.3mm的锡球打线技术,以及低制作成本封装基板与Socket等周边组件相关技术。
事实上支撑SiP的中介层也面临轻、薄、微细间距化等课题,一般认为随着操作频率的高频化,电容器、电感、电阻器等被动组件使用数量会急遽增加,未来可能会占用60%~70%左右的封装面积,根本解决对策是将被动组件或是部份芯片内崁于封装基板,形成嵌入式基板。
长久以来SoC与SiP何者较优的问题一直受到争议,目前国外业者已经开发可以将小型SoC组装于SiP的技术。基本上SiP是追求性能与成本的系统型半导体封装方式,然而最近几年电子产品的开发行程遭到大幅压缩,基于成本与量产性等考虑,目前几乎完全倒向SoC。

图说:随着EWLP与Stacked Package等技术的普及,未来必需开发能够有效控制造成接合部位剥离、龟裂的技术。(www.nextechnews.com)
至于传统的平面封装方式,由于结构上不易支持记忆IC大容量化的需求,因此大多透过中介层,采用积层内存3次元结构,该积层封装要求与传统相同的1mm封装厚度,使得减少硅芯片厚度成为非常重要的课题,目前芯片的厚度已经从以往300~400微米,大幅降低至50~100微米,其结果造成高性能聚合物膜片材料的需求持续暴增。
由于透过热硬化树脂、液晶聚合物、PPE等聚合物合金材料,可以获得低热膨胀性、低诱电率、低诱电正接等特性,因此一般预测未来市场需求势必持续扩大。
此外基于薄形化等需求,芯片的薄形研磨技术、芯片的薄形封装技术变得非常重要,尤其是封装材料要求比传统材料更优秀的低热膨胀与高强度特性,其中高强韧环氧树脂与二氧化硅充填剂的成形材料势必会被大量采用,然而在此同时必需克服高散热化(低热阻抗化)问题,因此国外业者非常积极开发结构、制程、材料等相关技术。有关高散热化问题,业者普遍认为未来必需开发高效率电子致冷器与微型冷却系统技术。
3层SiP已经进入量产阶段
3次元封装技术的发展方面,目前4~5层低阶内存与8~9层高阶内存已经商品化,3层SiP也进入量产阶段。业者普遍认为Wafer Level将积层、旁通电容器、电阻器的复合式基板当作中介层,接着透过可以支持小型、高速的Sip、滤波器、线圈的内崁,理论上能够实现基频单元内崁单封装RF模块的目标。
封装基板的发展方面,除了必需符合环保要求之外,为了实现高耐热、高弹性、低热膨胀化等特性,类似高耐热环氧树脂、BT树脂、氰酸盐树脂,与低热膨胀、高电气特性的无机充填剂混合制成的基板经常被使用。此外透过补强材料Glass cross的高强度、高弹性化,在基板上充分反映此特征,而且能够实现低热膨胀化技术,以及追求布线微细化与传输特性的窄宽度超薄铜箔,也非常适合应用在封装基板。
国外业者将高诱电充填剂、磁性粉、碳等材料均匀混入高分子材料,开发全新功能电容器、电阻器、噪讯用遮蔽层技术,利用该技术可以制作中介层基板与积层结构用粘接层与密封结构,同时还可以更轻易赋予SiP结构新功能。
今后随着EWLP与Stacked Package等技术的普及,未来必需开发能够有效控制造成接合部位剥离、龟裂的技术。

图说:3次元封装技术已经进入实用化的阶段,实现基频单元内崁单封装RF模块的目标。(www.ANSYS.com)
高功能接合金引线市场需求持续扩大
在IC半导体领域的Bonding Wire,通常是指直径15~40微米的金质细线而言,它可以将IC芯片的铝质电极、导线架与基板的内部接脚连接,因此要求将封装组立时的不良率抑制在ppm范围内,除此之外基于质量稳定性等考虑,终端客户通常会针对接合引线,要求极高的长期稳定性。
随着高密度封装的封装结构多样化发展,材料、设备等周边技术的开发也积极展开,对接合引线的要求特性也变得非常多样化。例如在单芯片形成相同Loop的布线结构,也逐渐被已经进入量产化的多段结构引线接合构成的积层芯片,在凸块上进行引线接合的逆接合,以及在铝质电极上制作凸块上,进行Stud bumping等极端复杂的引线接合方式取代。
有关接合设备的发展动向,除了回路制作的高速化、接合负载、接地速度等动作控制的高精度化之外,例如电浆清除、低粘性密封树脂、各种检查技术等周边技术也随着进化,其结果造成打线技术的市场需求持续扩大。
今后随着移动电话等电子产品,与家电制品的开发行程加速,加上半导体的开发期间大幅短缩,对量产与质量稳定性具有绝对影响的接合引线,势必面临更严峻的挑战。
高密度封装用引线需提升特性
高密度封装的市场商机非常庞大,然而在此同时客户对引线接合的要求也越来越多样化,例如客户经常要求的缩减Pad间距的窄间距化,控制相异回路形状进行接合的多段引线,积层芯片化等等。
为控制细线化造成的回路下垂、降低树脂密封时的引线变形,要求引线的高强度化与高弹性化,其中要求高强度系引线的弹性率比传统软质引线提高10%~20%。
此外下游终端业者普遍认为利用高速打线可以提高生产性,因此对引线特性同时出现多样化而且更严苛要求,例如要求控制回路形状、接合形状的特性分布不均等问题,以及能够在量产制程上实现减少不良等材料特性的稳定化等等。其中回路形状不良以接合部位上方的引线倾斜,与回路高度分布不均最具代表性,为降低上述不良必需提高引线素材的均质性与机械特性的稳定性。
除此之外对适合缩减接合面积的球形接合形状的稳定性要求非常严苛,尤其要求压着形状能够接近真圆,主要理由是偏芯或是花瓣形状等异方变形,会导致接合性降低、短路不良等严重后果。
引发异方变形主要原因分别是接地冲击变形、超音波加压等接合条件,以及球粒组织等诸多因素相互影响所致。此外高强度化优先的引线,接合形状会有恶化之虞,主要原因是球粒部位受到溶融、凝固的影响结晶粒会大幅成长,它的组织与利用加工制成纤维状组织的引线母材有很大的差异,因此针对球粒内部组织,并不是单纯局限在结晶粒的形状、粒径、方位的均匀性的控制,结晶组织是否受到严密控制的引线,反而成为引线制作业者追求的重点。
BGA、CSP用树脂基板与芯片积层化,要求低温引线接合性能够大幅改善,然而实际上接合温度一旦变低,接合界面的金属元素扩散会受到抑制不易获得充分的接合强度,根本解决对策是促进接合界面的金属之间化合物成长,才能提升接合强度并降低量产时的接合不良。
车用IC仰赖高可靠性引线
追求汽车安全性与舒适性的电子技术,最近几年反而成为促进汽车电子化主要动力,在汽车电子化的进化过程中,车用半导体IC一直扮演关键性角色。
车用半导体IC要求在引擎周围高温、高湿严苛环境下长期、高稳定性动作,因此车用IC内部处理电气讯号的金质接合引线的接合部位必需具备高可靠性,然而实际上金质接合引线与铝质电极的接合部位,经常发生接合强度劣化、电气阻抗暴增等问题。
主要原因是Au/Al的接合部位发生空隙,或是Au/Al化合物相的密封树脂成份引发腐蚀反应所致,因此下游终端客户强烈要求引线制作业者,开发可以同时抑制腐蚀与空隙的车用IC接合引线。目前市场主流的高纯度(>99.99%)4N系金质接合引线,经常发生接合部位可靠性降低等问题,因此引线业者仔细检讨高温环境下发生不良的原因,确认只要抑制接合接口的扩散机制,进行接合引线的成份设计,就可以有效改善可靠性问题。

图说:车用半导体IC要求在引擎周围高温、高湿严苛环境下长期、高稳定性动作,因此车用IC内部处理电气讯号的金质接合引线的接合部位必需具备高可靠性。(www.SEES.com)
不断开发才能满足市场需求
数字化革命牵动芯片高速化、大容量化,同时还促成逻辑IC、记忆IC被整合成SoC,其结果造成各种电子产品可以实现小型、高功能、高密度封装的目标。一般认为芯片3次元的堆栈封装技术普及化之后,对半导体的封装材料与密封材料要求势必更加严苛、多样化,届时业者必需开发新技术才能满足市场实际需求。
北美半导体设备与材料市场:稳中求发展
多年来,北美芯片、设备及材料公司经历了来自国外供应商的价格压力,以及来自亚洲低制造成本的竞争压力。然而,北美地区拥有坚固的制造基础,作为先进技术及IP领先者,北美地区在半导体制造业中依然保持着重要地位。北美目前占有硅基器件制造产能的17%,并将会继续突破器件、设备与材料领域目前面临的障碍增强其地位。
2006年全球半导体新设备营收超过406亿美元,这是历史上第三个好成绩。根据订单出货比走势以及制造商资本支出情况,2007年总的资本设备支出将保持平缓。
单看北美地区,2006年半导体设备销售超过73亿美元。尽管数家300mm芯片制造厂计划在此落户,但是第一季度订单出货比仍然出现了下滑。
全球半导体材料市场,包括晶圆材料及封装材料,预计将由2006年的367亿美元增长至2007年的407亿美元。2007年将成为材料市场持续增长的第六个年份。
半导体材料市场预测(US$ Billions)

资料来源:Materials Market Data Subscription, May 2007
随着全球市场的发展,北美半导体材料市场2007年将较上年增长7%达到54亿美元。2006年北美半导体材料市场占到全球市场的14%,其中93%是晶圆材料,预计这一比例将在2007年及2008年增至94%。
尽管大部分新的晶圆工厂将落户亚洲,但是目前现有Fab的扩产及新Fab的投产,使得北美半导体材料市场营收在未来几年将继续保持增长。
提到新工厂,四座芯片制造新厂将落户于北美地区,分别为:IM Flash与Micron在Lehi与Manassas的300mm工厂,三星在Texas州Austin的300mm DRAM工厂Line 2,以及Qimonda在Virginia 州Richmond的300mm DRAM工厂。美光作为IM Flash的合作方,与英特尔一起将成为北美产能最大的厂商。
今年美国晶圆工厂产能较去年增长了10%,增长主要来源于存储器产品的生产。有些公司看好闪存产品,如IM Flash,有些公司专注DRAM技术开发,如Qimonda,也有公司双管其下,如Samsung。
今年,英特尔计划设备资本支出超过20亿美元,IM Flash约为18亿美元。两家公司2008年的设备资本支出将持平。而唯有三星公司,在其美国300 mm Line 2工厂投产后,投资将由10亿美元增至2008年的15亿美元。
AMD将在纽约Luther Forest技术园区兴建300mm工厂,然而这一计划估计将被延缓实施。2007年AMD将会专注于其德国Dresden的核心业务,完成200mm到300mm工厂的转变并提高现有的300mm厂产能。
北美半导体设备与材料市场将保持健康稳定增长,不会出现泡沫。现有及新建Fab的发展将会给北美半导体设备与材料市场继续注入新的活力。
半导体制造、Fab以及Silicon Processing知识
作者:core-logic 提交曰期:2005-12-26 15:34:00
最近天涯有不少的弟兄谈到半导体行业,以及SMIC、Grace等企业的相关信息。
在许多弟兄迈进或者想要迈进这个行业之前,我想有许多知识和信息还是需要了解的。
正在半导体制造业刚刚全面兴起的时候,我加入了SMIC,在它的Fab里做了四年多。历经SMIC生产线建立的全部过程,认识了许许多多的朋友,也和许许多多不同类型的客户打过交道。也算有一些小小的经验。就着工作的间隙,把这些东西慢慢的写出来和大家共享。
如果有什么错误和不当的地方,请大家留贴指正。
作者:fostershang 回复曰期:2005-12-26 16:00:10
想问一下楼主,半导体行业要不要Marketing方面的人?呵呵,想转半导体做。
作者:core-logic 回复曰期:2005-12-26 16:12:53
从什么地方开始讲呢?就从产业链开始吧。
有需求就有生产就有市场。
市场需求(或者潜在的市场需求)的变化是非常快的,尤其是消费类电子产品。这类产品不同于DRAM,在市场上总是会有大量的需求。也正是这种变化多端的市场需求,催生了两个种特别的半导体行业——Fab和Fab Less Design House。
我这一系列的帖子主要会讲Fab,但是在一开头会让大家对Fab周围的东西有个基本的了解。
像Intel、Toshiba这样的公司,它既有Design的部分,也有生产的部分。这样的庞然大物在半导体界拥有极强的实力。同样,像英飞凌这样专注于DRAM的公司,活得也很滋润。至于韩国三星那是个什么都搞的怪物。这些公司,他们通常都有自己的设计部门,自己生产自己的产品。有些业界人士把这一类的企业称之为IDM。
但是随着技术的发展,要把更多的晶体管集成到更小的Chip上去,Silicon Process的前期投资变得非常的大。一条8英寸的生产线,需要投资7~8亿美金;而一条12英寸的生产线,需要的投资达12~15亿美金。能够负担这样投资的全世界来看也没有几家企业,这样一来就限制了芯片行业的发展。准入的高门槛,使许多试图进入设计行业的人望洋兴叹。
这个时候台湾半导体教父张忠谋开创了一个新的行业——foundry。他离开TI,在台湾创立了TSMC,TSMC不做Design,它只为做Design的人生产Wafer。这样,门槛一下子就降低了。随便几个小朋友,只要融到少量资本,就能够把自己的设计变成产品,如果市场还认可这些产品,那么他们就发达了。同一时代,台湾的联华电子也加入了这个行当,这就是我们所称的UMC,他们的老大是曹兴诚。——题外话,老曹对七下西洋的郑和非常钦佩,所以在苏州的UMC友好厂(明眼人一看就知道是UMC在大陆偷跑)就起名字为“和舰科技”,而且把厂区的建筑造的非常有个性,就像一群将要启航的战船。
----想到哪里就说到哪里,大家不要见怪。
作者:tt7 回复曰期:2005-12-26 16:27:37
在线等看啊。嘿嘿
加油呀^_^
作者:阿正的船 回复曰期:2005-12-26 16:32:53
在线等看。厉害
作者:zhjig 回复曰期:2005-12-26 16:37:42
强贴留名。
楼主我上次把简历发到你信箱,不知道收到没有,我的信箱是zjgang@gmail.com
作者:stone_zhou 回复曰期:2005-12-26 16:33:55
upupup...............
作者:core-logic 回复曰期:2005-12-26 16:44:42
在TSMC和UMC的扶植下,Fab Less Design House的成长是非常可观的。从UMC中分离出去的一个小小的Design Group成为了著名的“股神”联发科。当年它的VCD/DVD相关芯片红透全世界,股票也涨得令人难以置信。我认识一个台湾人的老婆,在联发科做Support工作,靠它的股票在短短的四年内赚了2亿台币,从此就再也不上班了。
Fab Less Design House的成功让很多的人大跌眼镜。确实,单独维持Fab的成本太高了,所以很多公司就把自己的Fab剥离出去,单独来做Design。
Foundry专注于Wafer的生产,而Fab Less Design House专注于Chip的设计,这就是分工。大家都不能坏了行规。如果Fab Less Design House觉得自己太牛了,想要自建Fab来生产自己的Chip,那会遭到Foundry的抵制,像UMC就利用专利等方法强行收购了一家Fab Less Design House辛辛苦苦建立起来的Fab。而如果Foundry自己去做Design,那么Fab Less Design House就会心存疑惑——究竟自己的Pattern Design会不会被对方盗取使用?结果导致Foundry的吸引力降低,在产业低潮的时候就会被Fab Less Design House抛弃。
总体来讲,Fab Less Design House站在这个产业链的最高端,它们拥有利润的最大头,它们投入小,风险高,收益大。其次是Foundry(Fab),它们总能拥有可观的利润,它们投入大,风险小,受益中等。再次是封装测试(Package&Testing),它们投入中等,风险小,收益较少。
当然,这里面没有记入流通领域的分销商。事实上分销商的收益和投入是无法想象和计量的。我认识一个分销商,他曾经把MP3卖到了50%的利润,但也有血本无归的时候。
所以Design House是“三年不开张,开张吃三年。”而Fab和封装测试则是赚个苦力钱。对于Fab来讲,同样是0.18um的8英寸Wafer,价格差不多,顶多根据不同的Metal层数来算钱,到了封装测试那里会按照封装所用的模式和脚数来算钱。这样Fab卖1200美元的Wafer被Designer拿去之后,实际上卖多少钱就与Fab它们没有关系了,也许是10000美元,甚至更高。但如果市场不买账,那么Design House可能就直接完蛋了,因为它的钱可能只够到Fab去流几个Lot的。
作者:zhwlp 回复曰期:2005-12-26 16:54:10
继续吗??顶上..
哥们刚刚进了这个行业...还不懂着呢
作者:tt7 回复曰期:2005-12-26 17:20:48
谢谢core-logic,在线等啊。呵呵。
作者:好好做人吧 回复曰期:2005-12-26 17:25:17
还是不太懂!
作者:你来说一说 回复曰期:2005-12-26 17:24:00
在线阅读!
作者:moyd 回复曰期:2005-12-26 17:28:44
恩,这个帖子怎么能少了Vendor...
作者:adrianlee 回复曰期:2005-12-26 17:37:42
好贴,继续,加油!
作者:core-logic 回复曰期:2005-12-26 17:44:19
我的前老板曾经在台湾TSMC不小心MO,结果跑死掉一批货,结果导致一家Design House倒闭。题外话——Fab的小弟小妹看到动感地带的广告都气坏了,什么“没事MO一下”,这不找抽吗?没事MO(Miss Operation)一下,一批货25片损失两万多美元,奖金扣光光,然后被fire。
在SMIC,我带的一个工程师MO,结果导致一家海龟的Design House直接关门放狗。这个小子很不爽的跳槽去了一家封装厂,现在混得也还好。
所以现在大家对Fab的定位应该是比较清楚的了。
Fab有过一段黄金时期,那是在上个世纪九十年代末。TSMC干四年的普通工程师一年的股票收益相当于100个月的工资(本薪),而且时不时的公司就广播,“总经理感谢大家的努力工作,这个月加发一个月的薪水。”
但是过了2001年,也就是SMIC等在大陆开始量产以来,受到压价竞争以及市场不景气的影响,Fab的好时光就一去不复返了。高昂的建厂费用,高昂的成本折旧,导致连SMIC这样产能利用率高达90%的Fab还是赔钱。这样一来,股票的价格也就一落千丈,其实不光是SMIC,像TSMC、UMC的股票价格也大幅下滑。
但是已经折旧折完的Fab就过得很滋润,比如先进(ASMC),它是一个5英寸、6英寸的Fab,折旧早完了,造多少赚多少,只要不去盖新厂,大家分分利润,曰子过的好快活。
所以按照目前中国大陆这边的状况,基本所有的Fab都在盖新厂,这样的结论就是:很长的一段时间内,Fab不会赚钱,Fab的股票不会大涨,Fab的工程师不会有过高的收入。
虽然一直在亏本,但是由于亏本的原因主要是折旧,所以Fab总能保持正的现金流。而且正很多。所以结论是:Fab赔钱,但绝对不会倒闭。如果你去Fab工作,就不必担心因为工厂倒闭而失业。
作者:smictointel 回复曰期:2005-12-26 19:47:54
SMIC做4年的话也该是课经理了,如果不是混的太差的话。
作者:Ecko001 回复曰期:2005-12-26 19:52:18
呵呵,楼主的帖子我回一直跟下去的,你说的这些对我们太有用了。
继续啊,大家都在等
作者:alpwind 回复曰期:2005-12-26 19:52:58
lz好,我是学半导体材料的,毕业半年了,现在想进半导体制造的公司,能帮我内部推荐一下吗,email:hlsong@gmail.com
作者:smictointel 回复曰期:2005-12-26 19:59:16
SMIC 虽然是90%产能利用率,可是基本上是FAB1的0246为主的DRAM,FAB2产能跑的是.18以上的LOGIC,.15以下LOGIC的单子很少,北京厂更烂,04年转到北京的同事都做课经理了。
作者:andersonn 回复曰期:2005-12-26 20:42:33
支持下core-logic!  期待ing......  后辈们涨见识了.
作者:core-logic 回复曰期:2005-12-26 20:53:55
作者:smictointel 回复曰期:2005-12-26 19:47:54
SMIC做4年的话也该是课经理了,如果不是混的太差的话。
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那是因为有经验的人一直在走掉,所以很多人才有机会。
作者:kenifah 回复曰期:2005-12-26 21:07:10
楼主太强了,能帮忙推荐一下工作吗?
作者:跑风 回复曰期:2005-12-26 21:22:48
core-logic这个帖子好热呀,一下子这么多回复.现在很多人都想到新家坡,我一个同事刚刚过去,不知道那边的生活感觉怎么样?
作者:core-logic 回复曰期:2005-12-26 21:30:35
下面讲讲Fab对人才的需求状况。
Fab是一种对各类人才都有需求的东西。无论文理工,基本上都可以再Fab里找到职位。甚至学医的MM都在SMIC找到了厂医的位置。很久以前有一个TSMC工程师的帖子,他说Fab对人才的吸纳是全方位的。(当然坏处也就是很多人才的埋没。)有兴趣的网友可以去找来看看。
一般来讲,文科的毕业生可以申请Fab厂的HR,法务,文秘,财会,进出口,采购,公关之类的职位。但是由于是Support部门这些位置的薪水一般不太好。那也有些厉害的MM选择做客户工程师(CE)的,某些MM居然还能做成制程工程师,真是佩服啊佩服。
理工科的毕业生选择范围比较广:
计算机、信息类的毕业生可以选择作IT,在Fab厂能够学到一流的CIM技术,但是由于不受重视,很多人学了本事就走人先了。
工程类的毕业生做设备(EE)的居多,一般而言,做设备不是长久之计。可以选择做几年设备之后转制程,或者去做厂商(vendor),钱会比较多。当然,也有少数人一直做设备也发展得不错。比较不建议去做厂务。
材料、物理类的毕业生做制程(PE)的比较多,如果遇到老板不错的话,制程倒是可以常做的,挺两年,下面有了小弟小妹就不用常常进Fab了。如果做的不爽,可以转PIE或者TD,或者厂商也可以,这个钱也比较多。
电子类的毕业生选择做制程整合,也就是Integration(PIE)得比较多,这个是在Fab里主导的部门,但如果一开始没有经验的话,容易被PE忽悠。所以如果没有经验就去做PIE的话,一定要跟着一个有经验的PIE,不要管他是不是学历比你低。
所有硕士或者以上的毕业生,尽量申请TD的职位,TD的职位比较少做杂七杂八的事情。但是在工作中需要发挥主动性,不然会学不到东西,也容易被PIE之类的人骂。
将来有兴趣去做封装、测试的人可以选择去做产品工程师(PDE)。
有兴趣向Design转型的人可以选择去做PIE或者PDE。
喜欢和客户打交道的人可以选择去做客户工程师CE,这个位置要和PIE搞好关系,他们的Support是关键。
有虐待别人倾向,喜欢看着他人无助神情的人可以考虑去做QE。QE的弟兄把PIE/PE/EE/TD/PDE之类的放挺简直太容易了。:)
其他的想到再说。
一、IC的分类
IC按功能可分为:数字IC、模拟IC、微波IC及其他IC,其中,数字IC是近年来应用最广、发展最快的IC品种。数字IC就是传递、加工、处理数字信号的IC,可分为通用数字IC和专用数字IC。
通用IC:是指那些用户多、使用领域广泛、标准型的电路,如存储器(DRAM)、微处理器(MPU)及微控制器(MCU)等,反映了数字IC的现状和水平。
专用IC(ASIC):是指为特定的用户、某种专门或特别的用途而设计的电路。
目前,集成电路产品有以下几种设计、生产、销售模式。
1.IC制造商(IDM)自行设计,由自己的生产线加工、封装,测试后的成品芯片自行销售。
2.IC设计公司(Fabless)与标准工艺加工线(Foundry)相结合的方式。设计公司将所设计芯片最终的物理版图交给Foundry加工制造,同样,封装测试也委托专业厂家完成,最后的成品芯片作为IC设计公司的产品而自行销售。打个比方,Fabless相当于作者和出版商,而Foundry相当于印刷厂,起到产业"龙头"作用的应该是前者。
二、世界集成电路产业结构的变化及其发展历程
自1958年美国德克萨斯仪器公司(TI)发明集成电路(IC)后,随着硅平面技术的发展,二十世纪六十年代先后发明了双极型和MOS型两种重要的集成电路,它标志着由电子管和晶体管制造电子整机的时代发生了量和质的飞跃,创造了一个前所未有的具有极强渗透力和旺盛生命力的新兴产业集成电路产业。
回顾集成电路的发展历程,我们可以看到,自发明集成电路至今40多年以来,"从电路集成到系统集成"这句话是对IC产品从小规模集成电路(SSI)到今天特大规模集成电路(ULSI)发展过程的最好总结,即整个集成电路产品的发展经历了从传统的板上系统(System-on-board)到片上系统(System-on-a-chip)的过程。在这历史过程中,世界IC产业为适应技术的发展和市场的需求,其产业结构经历了三次变革。
第一次变革:以加工制造为主导的IC产业发展的初级阶段。
70年代,集成电路的主流产品是微处理器、存储器以及标准通用逻辑电路。这一时期IC制造商(IDM)在IC市场中充当主要角色,IC设计只作为附属部门而存在。这时的IC设计和半导体工艺密切相关。IC设计主要以人工为主,CAD系统仅作为数据处理和图形编程之用。IC产业仅处在以生产为导向的初级阶段。
第二次变革:Foundry公司与IC设计公司的崛起。80年代,集成电路的主流产品为微处理器(MPU)、微控制器(MCU)及专用IC(ASIC)。这时,无生产线的IC设计公司(Fabless)与标准工艺加工线(Foundry)相结合的方式开始成为集成电路产业发展的新模式。
随着微处理器和PC机的广泛应用和普及(特别是在通信、工业控制、消费电子等领域),IC产业已开始进入以客户为导向的阶段。一方面标准化功能的IC已难以满足整机客户对系统成本、可靠性等要求,同时整机客户则要求不断增加IC的集成度,提高保密性,减小芯片面积使系统的体积缩小,降低成本,提高产品的性能价格比,从而增强产品的竞争力,得到更多的市场份额和更丰厚的利润;另一方面,由于IC微细加工技术的进步,软件的硬件化已成为可能,为了改善系统的速度和简化程序,故各种硬件结构的ASIC如门阵列、可编程逻辑器件(包括FPGA)、标准单元、全定制电路等应运而生,其比例在整个IC销售额中1982年已占12%;其三是随着EDA工具(电子设计自动化工具)的发展,PCB设计方法引入IC设计之中,如库的概念、工艺模拟参数及其仿真概念等,设计开始进入抽象化阶段,使设计过程可以独立于生产工艺而存在。有远见的整机厂商和创业者包括风险投资基金(VC)看到ASIC的市场和发展前景,纷纷开始成立专业设计公司和IC设计部门,一种无生产线的集成电路设计公司(Fabless)或设计部门纷纷建立起来并得到迅速的发展。同时也带动了标准工艺加工线(Foundry)的崛起。全球第一个Foundry工厂是1987年成立的台湾积体电路公司,它的创始人张忠谋也被誉为"晶芯片加工之父"。
第三次变革:"四业分离"的IC产业90年代,随着INTERNET的兴起,IC产业跨入以竞争为导向的高级阶段,国际竞争由原来的资源竞争、价格竞争转向人才知识竞争、密集资本竞争。以DRAM为中心来扩大设备投资的竞争方式已成为过去。如1990年,美国以Intel为代表,为抗争日本跃居世界半导体榜首之威胁,主动放弃DRAM市场,大搞CPU,对半导体工业作了重大结构调整,又重新夺回了世界半导体霸主地位。这使人们认识到,越来越庞大的集成电路产业体系并不有利于整个IC产业发展,"分"才能精,"整合"才成优势。于是,IC产业结构向高度专业化转化成为一种趋势,开始形成了设计业、制造业、封装业、测试业独立成行的局面(如下图所示),近年来,全球IC产业的发展越来越显示出这种结构的优势。如台湾IC业正是由于以中小企业为主,比较好地形成了高度分工的产业结构,故自1996年,受亚洲经济危机的波及,全球半导体产业出现生产过剩、效益下滑,而IC设计业却获得持续的增长。
特别是96、97、98年持续三年的DRAM的跌价、MPU的下滑,世界半导体工业的增长速度已远达不到从前17%的增长值,若再依靠高投入提升技术,追求大尺寸硅片、追求微细加工,从大生产中来降低成本,推动其增长,将难以为继。而IC设计企业更接近市场和了解市场,通过创新开发出高附加值的产品,直接推动着电子系统的更新换代;同时,在创新中获取利润,在快速、协调发展的基础上积累资本,带动半导体设备的更新和新的投入;IC设计业作为集成电路产业的"龙头",为整个集成电路产业的增长注入了新的动力和活力
半导体封装业发展的动能及方略
2004年是我国半导体产业高速发展之年,呈现出产销两旺的可喜景象。集成电路销售收入可望突破500亿元大关,达到540亿元左右,同比增长47.9%,集成电路产品产量将突破200亿块大关,达到220亿块左右,同比增长64%以上,尤其是中芯国际半导体制造(北京)有限公司300mm生产线的投产,更充分证明我国集成电路产业已登上新的台阶,在量的大发展卜又有质的大提升。
1 2004年我国IC封测业的现状
1.1 IC封测业是我国IC产业的主要支撑点
2004年我同IC封测业快速增长,已成为半导体产业链中比重最高、成长较快的新亮点。2004年我围IC设计业销售收入约为80亿元,占伞年半导体产业生产总值的14.8%,同比增长78.2%;IC晶网制造业约为170亿元,占总值的31.5%,同比增长181%;IC封测业约为290亿~300亿元,占总值的53.7%,同比增长21.95%。IC封测业仍是我国IC产业链中最大的一环,是我同IC产业发展的主要支撑点,承担着半壁江山的重任,是IC市场发展的有力推动者。

在2004年里,IC封洲企业产能迅速提升,尽力满足日益增长的IT市场的需求,同时也在追求自身的发展和效益的最大化。在2004年里江苏长电、南通富士通、华润安盛、四川安森美、上海金朋、上海安靠、天水华天、苏州三星、瑞萨、矽品等公司都在产量、销量、收入、利润上获得历史佳绩。
1.2 半导体封测业处于较快的发展期
2004年我同半导体封测业处于较快发展的新阶段。一是体制的多元化发展格局已经形成。股份制企业、中外合资企业、外商独资企业、合伙企业、民营企业等各种所有制形式齐头并进。二是封测企业目前已超过180余家。三是封测企业主要集中在长三角地区,占全国总量的80%左右,占全同封测业总值的70%左右。
1.3 IC封测业处在技术成长期
与世界封测业先进水平相比,我国IC封测业仍处在技术成长期内。主要体现在:外商独资企业、中外合资企业和国内上市公司,其封装水平与国际先进水平相比相差一代产品;闰内的有限责任公司、混合型经济企业和民营独资企业封装水平与其相比,则有一段明显差距。但相比较而言,IC封装业落后的差距与IC设计业、IC晶网制造业落后的差距相比有一段明显改观和提高。总体而言,我国传统封装的DIP、SOP、QFP已能大批量生产,封装升级的PGA、BGA、MCM、CSP等新型封装已从引进阶段向规模化生产阶段发展。
2 我国封装业快速发展的动能
在半导体产业中,封装业作为一项市场需求量大、投资相对较少、见效较快、发展迅速、前景广阔的做电子高新技术产业,正受到同内外业界越来越多的关注和投资商的青睐,其必备的动能和推力来自我国政府加大对IC产业的政策扶持力度。
自2000年6月国发(2000)18号文件公布以来,从中央到地方各级政府都先后出台了对软件业、IC设计业、IC制造业的优惠政策,吸引了闰内外实业界和投资界的目光,纷纷投资于我国IC产业这方热土,同时也迅速推动了IC封装测试业的发展,使我同IC产业得到前所未有的迅猛发展。
具体发展情况如下:
(1)我国半导体封测业在2000年有70家左右的企业,到2002年增长到108家左右。在短短两年左右的时间里,增长率达到54%。到2004年我国从事半导体封测业的企业达到180余家,比2002年增长66.7%。

(2)国外著名大公司也纷纷来华投资建办封测企业,在长三角地区就有东芝公司、英飞凌公司(西门子公司)、日立公司(瑞萨公司)、松下公刮、富士通公司、飞利浦公司、飞索公司(AMD)、三星公司等。
(3)我国台湾省、香港和海归的半导体产业界同仁也纷纷到大陆兴办半导体封测企业,这主要集中在苏州、无锡地区。如矽品、矽格、巨丰、凤凰等等。
(4)国内的民族微电子工业也得到迅速发展,如江苏长电公司。江苏长电科技股份有限公司是国内唯一上市的从事半导体封测业的企业,已进入中同半导体分澎器件市场前十五名供应商的行列。在2004年市场供应额达到18.7 963亿元左右,2004年集成电路封测达到26.6亿块、分口器件封测达到98.6亿只的规模。在2004年11月26口,该公司150mm月产6万片的前道厂房和年产50亿块集成电路的封装厂房的开工典礼隆重举行,我同南方微电子产业基地又添一支生力军。
(5)半导体封测业已迅速形成地区区域性集约化大生产。这主要体现在以上海为中心的长三角地区、以北京为中心的京津环渤海湾地区和以广州为中心的珠三角地区。其中尤以长三角地区为半导体封测业的主要基地。在国内知名的有江苏省的江苏长电公州、华润安盛公司、中电集团第58所、东芝(无锡)公司、东光公年、南通富士通公司、苏州三星、瑞萨、飞索、矽品等公司,上海市的金朋公司、安靠公剐、纪元公司、新进公司、松下公司、宏茂、威字、桐辰、捷敏、华旭、宏盛、华岑、双岭和英特尔等公司,浙江省的华越芯装公司、杭州士兰IC公司、力响、金凯公司等等。
(6)民营企业得到长足的发展。这主要集中在江苏无锡地区,拥有尤锡红光公司、尤锡海天公刮、无锡东光公司、万立(尤锡)公酬、常州星海公司等,其年产量都突破亿只规模。
(7)半导体产业投资的增大为封测业打下了坚实的基础。在我国集成电路高速发展的20年里,集成电路投入规模也迅速扩大,在“七五”期间投资近8亿元;到“八五”期间投资累计达110亿元,其中有近60亿元为外资;在“九五”期间,投资累计达140亿元,其中有近70亿元为外资投入;在2000年~2004年(十五期间)我国在IC产业累计投资额达到1250亿元(约150亿美元)的规模。在这5年罩,我国IC产业投资额已是过去的二十年投资总额的4倍之多。其中有对IC后道封装测试业的大量投入,这些投入大大提高厂我国IC封测业产能和技术水平的提升。
(8)有高额的投入就有高额的刚报,有播种就有收获。就封装产业产量而言,2003年我同集成电路产品产量首破100亿块,达到134.1亿块,到2004-年只用一年时间,又突破200亿块大关,达到220亿块,增长率达64.1%,增长速度也是世界IC产、世发展史上少见的。
3 我国半导体封装业发展的方略
3.1 2005年我国半导体封装业发展趋势
3.1.1 2005年我国集成电路产业发展的基本态势

(1)据世界一些咨询机构和同内专家的研究与评估,2005年宏观经济受石油价格上涨、美国的经常账户赤字、中国经济的宏观调控、美日两同经济增速放缓等因素的影响,伞球电器产、Jk预计将走软。2005年世界半导体产业增长率将降至个位数行呈较大幅度叫落的态势已成定论,同样2005年我国集成电路产业的基本态势也呈回落状态。此由2004年11月份起已现端倪,据台湾省的IC机构报道,台湾地区IC产业在2004年4季度已经下滑2成左右。
台湾品网双雄(台积电、台联电)在2004年4季度产能下降到3季度的8成左右。张忠谋先生预计在2005年1季度下滑更快,到2005年2季度产能可能减半,联电今年一季度亏损达33~36亿元、二季度毛利率预测恐将接近零,最好的趋势在2006年略有上升,到2007年后可以持续上升,但不可能象2003~2004年那样以两位数的攀升。张忠谋先生估计2005~2006年世界IC的增长率在0%~5%左右的水平,2007年以后的10年问,IC产量的年增长率也只能保持7%~8%左右的水平。
(2)我同内地晶网企业普遍反映,在2004年4季度里呈下滑态势,与台湾省及世界(美、日)半导体业界同步。
(3)据有关专家评估,国际IC产业下滑除受上述宏观因素影响外,还受股市低迷、美元贬值、国际形势各种不确定因素增多,以及整机价格一路狂跌、整机压库量剧增的影响。同时IC生产线投资已到产出期,IC产能剧增(300mm生产线大量投产,以200mm折算,月产量达200万片),促使IC产能供大于求的局面形成。



3.1.2 2005年我国半导体封装业的基本态势
(1)2005年我国半导体封装业发展的基本走势也同IC品网一样,呈负增长的态势。据2004年4季度的生产估算,下滑的速度只是稍小一些,这是由于产业链走势的关系,晶圆下滑在前、封测下滑稍后。
(2)台湾省封测双杰在2004年4季度仍有较大的增长,台日月光公司4季度反而上升36%。矽品公司增长30.3%。但据台湾省有关报道预测,日月光公司在2005年1季度封装业下滑25%左右,测试业下滑20%,左右,其增长率在5%左右的水平上,但总的形势比晶圆业略好一些。
(3)我国半导体封装业目前正处在由2003~2004年快速增长期直至高峰后基数规模已扩大、现迅速呈负增长的趋势,这是硅周期的作用。同理也是市场经济发展的必然规律,如同不可抗衡的潮起潮落的自然规律一样,从图4、图5中可见一斑。
3.1.3 2005年我国分立器件封装业发展的基本态势
(1)分立器件是我国半导体市场两大分支之一(另一支是集成电路)。半导体分立器件由于具有通用性强、应用范围广泛,且具大功率、大电流、高反压、高频、高速、高灵敏、低噪声等特点和优势,因其不易集成或集成成本太高而独立存在。即使是小信号晶体管,由于其数量巨大、价格低廉等优势,目前仍具有巨大的市场和广阔的发展空间。
(2)从分立器件市场分析来看,其一,国产产品市场占有率2002年为10%左右,主要市场在珠三角地区,约达50%以上,其次是长三角地区,为31%左右;其二,国外和我国台湾省产品占中国分立器件市场的90%,其中日本、韩国、美国、马来西亚和中国台湾省的产品占到中国TR市场77%的份额,在2004年同产分立器件市场略有上升至15%左右;其三,分直器件市场应用结构主要在二极管、三极管、功率晶体管、光电器件等四大类,主要应用于各类消费电子、计算机及外设、网络通信、电子专用设备、仪器、汽车电子、照明等领域。
(3)分矿器件制造业目前关切点: 其一,对目前处于竞争激烈的产品门类,企业应扬长避短,要么主动撤退,要么从规模上和产品成本上狠下功夫,将其作为传统行业的薄利产品通过内部精细、高效、点滴挖潜赢得市场,否则别无出路。
其二是要重点发展高技术含量的产品,如目前的电源类器件以及射频功率器件等;并广泛采用新工艺、新技术,如cAD设计、离子注入、溅射、MOCVD、多层金属化、亚微米光刻等先进丁艺应用,确立做强的目标。关键点应在时间上能抢先一步。
其三,完善市场营销策略和后端服务平台,如零部件渠道、分销商渠道等,建立从分立器件设计、制造、营销、零配件供应直到整机厂商应用的一条龙产业链服务的眼光。 其四,可以与外商合作合资,尤其是在汽车电子用的高可靠性分立器件领域,吸纳技术、资金和人才,积极拓展市场;可以有目的地做好几个产品,树立做精的发展目标。
3.2 发展我国封装业的思考
当今,全球正迎来以电子计算机和数字家电为核心的电子信息技术时代,随着其发展越来越要求电子产品朝高性能、多功能、高可靠、小型化、薄型化、轻型化、便携式方向发展,同时也要求IC产品具备大众化、普及化、低成本等特点。这必将要求微电子封装业要把产品向更好、更轻、更薄、密封度更高、有更好的电性能和更低的热性能、有更高的可靠性和更好的性能价格比上发展。
具体来说,微电子封装将由封装向少封装和无封装方向发展。芯片直接安装技术,特别是其中的倒装焊接技术逐步成为微电子封装的主流形式。相对我国国内微电子封装技术发展的现状来说,封装技术的发展还跟不上世界主流技术的发展,同时封装材料业的发展也显得不相适应和滞后。
目前我国的微电子封装业正在以芯片生产的附属位置向微电子完整的独立产业过渡,也可以说已基本定位为独立的IC产业之一。但应看到如一些中低档的环氧模塑料、引线框架、键合金丝等虽一时可以提供,但其技术含量较低、精密度较差、质量不够稳定等因素仍制约着封装业的快速发展。从目前发展形势来看,封装业所需的设备、材料等还不能适应封装业发展的需要,很多生产要素仍需要进口。如约占12%~15%的环氧树脂需进口、6%~10%的酚醛靠进口、75%左右的国产硅微粉只能加工DIP和TO型产品,还不能满足SOP、SOT产品的需求;IC引线框架的铜带几乎100%需进口,90%的分立器件铜带也靠进口过日子。一旦国际铜带供货不及时或价格上扬,势必直接影响国内IC、TR的生产,影响到产品的冲压精度、抗氧化性能,这些已成为封装业的“瓶颈”。
随着载带自动焊技术、倒装焊技术、BGA、CSP等封装技术在国内封装业的引入和使用,我国国内一些企业的技术水平差距又一次被拉大,制约封装生产的“瓶颈”将越来越多。因此,突破“瓶颈”刻不容缓,要有相关的措施来顺应快速发展的封装业的需要。
(1)整合资源、统筹规划、分工协作、共同发展。主要体现在把封装业与大专院校有机结合,与科研单位相挂钩,把封装的科研成果迅速转化为生产力;攻克关键材料(模塑料、无氧薄型铜带等)制造工艺难关;建立上下游直接挂钩的产业链。
(2)积极开展国际合作,主动迎接国际先进技术和先进原材料厂商来华投资建厂。既解决资金和技术问题,又能达到提升同内封装企业的技术发展之目的,是谓“借鸡生蛋”。
(3)国家要加大政策扶持。从完善IC产业链出发调整相关政策,鼓励发展新型电子设备、电子材料;对于高起点、高技术的产品予以优惠政策使其产业化、避免低水平的重复建设,以此推动我国半导体封装业的发展。
3.3 注重新事物新技术的应用
在半导体封装业中,要十分注重新事物、新管理、新技术的采纳和应用,这是提高企业自身素质不可或缺的一个有机组成部份。尤其是在IC产业回落之时,更值得思考、探索、采纳、应用和求证。
3.3.1 实施标准化的优势
在封装业中,尤其要注重、采纳和推广标准化工作。其一是为企业带来便利。其二可以促进从封装企业到分销领域到整机厂商的产业链相连通。其三是产生甫事实标准向正式标准过渡的优势。事实标准一般是最先开发者、最先生产企业或整机厂以其产品开发所需,在实际使用过程中范围广了、影响大了而形成的,进而再形成正式标准。当然也有为符合整机厂商要求而专门设立的。其四是实施标准化可使各封装企业有一个联合使用的好处,为其产品增添新的价值。其五是可以提高管理水平、降低供应链成本、降低生产制作成本。我们中国半导体行业协会IC分会、中国半导体行业协会封装分会等,更应多关心标准化工作,为基层中小企业谋利益。
3.3.2 新型封装技术的应用
目前业内人士对SIP和SOP这些系统级封装技术的兴趣越来越大。这类封装中一般由一块倒装的裸片、一些使用CSP的DRAM和SRAM以及若干个去偶电容器等部件组成。与以往将球栅阵列(BGA)芯片贴在印刷电路板上或者使用倒装芯片模块相比,这种系统级封装有其优点:一是可以改善电气性能,这是因为取消了ASIC、FPGA或微处理器后,封装、印刷电路板与存储器三者间直接连接。二是降低成本,因为这些部件都在同一平面上,减少许多加工工序。三是可以提高可靠性,特别是塑料封装与倒装芯片组件相结合时。
3.3.3 无铅焊接技术的采纳
现在都在进行绿色加工,有几铅塑封料、无铅封装等等。在无铅封装中无铅表面贴装工艺、无铅焊接点、尤铅印刷电路板可有效提高尤铅封装的可靠性,降低器件的失效性等。这已成为进入同际、国内主体市场的必然趋势。在这方面尤其要加大力度,以保护环境,造福子孙后代。
3.3.4 关注倒装芯片技术的发展
倒装芯片技术的优点一是尺寸小;二是整体材料成本降低;三是降低整体封装高度,为整机提供更大的几何空间;四是有效改善电气性能,降低电感、电阻、电容,使信号反应更快,高频特性更好;五是提高散热性能;六是简化丁艺流程,不需要压焊引线、灌封或模塑等;七是利于扩大产量,有效利用作业场地和提高作业效率;八是把整个封装工序整合到一个工序中,有效降低整体投入成本,提高产品可靠性。
4 促进我国微电子封装产业发展的建议
4.1 芯片封装技术发展种类多样化
芯片的封装技术呈现种类多样化,例如PQFP、DIP、TSOP、TSOP、PLCC、BuMP等等,其芯片技术不断向短、小、轻、薄发展,且功能达到高质量、低成本。它的封装技术发展轨迹可从上世纪六十年代的金属壳封装、陶瓷封装,到七十年代后期的塑料封装技术;从七十年代的通孔直插式(THT)到八十年代的表面贴装(SMT);从九十年代的球焊阵列(BGA)到目前的芯片尺寸封装(CSP)及封装技术。底座材料从可伐材料到铜带、铁制材料;内引线有金、铝丝、硅铝丝等;镀层南金、银向镀锡、镍材料和局部电镀发展;从有铅向尤铅电镀等发展。当今封装的主流技术正朝高密度封装发展,有凸块封装(BUMP)、BGA、CSP、薄膜编带封装(TCP)、多芯片组件(MCM)等封装族群。
4.2 我国封装技术与国外封装技术的差距所在
(1)封装技术人才严重短缺、缺少制程式改善工具的培训及持续提高培训的经费及手段。
(2)先进的封装设备、封装材料及其产业链滞后,配套不拿且质量不稳定。
(3)封装技术研发能力不足,生产工艺程序设计不周伞,可操作性差,执行能力弱。
(4)封装设备维护保养能力欠伟,缺少有经验的维修工程师,且可靠性实验设备不齐全,失效分析(FA)能力不足。
(5)国内封装企业除个别企业外,普遍规模较小,从事低端产品生产的居多,可持续发展能力低,缺乏向高档发展的技术和资金。
(6)缺少团队精神,缺乏流程整合、持续改善、精细管理的精神,缺少现代企业管理的机制和理念。
4.3 内外兼修、长短结合、融成合力是提高我国封装业快速发展的良策
当我们送别IC产业高速增长的2004年,迎来了IC产业回落低潮、更具艰巨性、挑战性的2005年,我们应当看到,困难与机遇并存,胜利与挑战相依。只要我们正视困难,抓住机遇,因势利导,我们一定能够在内外兼修与长短结合上融成合力,来提高我同封装业快速发展的潜能。
4.3.1 内外兼修体现在以下五个方面
一是在人才上引进国内外有经验的人才,如国外专家、海归人士、国内专业人才来企业进行技术开发、经营管理等。二是借助设备供应商的经验来提高设备的利用率、稳定率和维修保养等。三是企业要合理定位,及时适应客户的需求、适应市场的需求,企业生产经营跟着市场走,满足了客户就是留住了,“财神”、留住了“上帝”。四是不断创新、持续改进、提升质量。不断开发新技术、应用新丁艺,有了新产品就有新市场,才有持续发展的能力。五是加强内部管理,领导者要学会“弹钢琴”但更要担当乐队的“指挥者”。具体而言,工艺要周详,措施要落实,执行不走样,同时还需具备柃查督促和改进的能力。
4.3.2 长短结合主要体现在工作目标的出发点上
一是企业的领导者,做任何工作,都要有目的,才能够有的放矢。长是指有较长生命周期的当家吃饭产品,务必抓住不放;短是指短线产品,开发出的新产品,要尽力快速上马,达到批量和大批量生产,抢占市场。有了产品市场才有后续的生命力。 二是长短要有一个平衡点。经营中的盈亏平衡点,要尽快补“木桶”中的“短板”那一块。长是要发挥本公司的长处、职工的专长、特长等等。
三是企业家应有长远目光、风险意识,不可近视、短视,不为一时一事的刚惑所动摇,如公司发展需要,就要购买先进的设备、先进的技术或与国内外投资者合资经营以获取资金和技术.以求自身的发展。江苏长电科技股份有限公司、南通富士通微电子公司就是成功的范例。
四是要解决当务之急,如市场开拓、质量保证、挖潜增效、内部管理等,以及产业链上下游如设计、晶网、测试、材料、设备等每个链节点的结合与发展,知已知彼,厅能百战不殆。 4.3.3 融成合力是困境中的良药
一要有一个企业精神、管理理念、职工价值观的取向。
二要有一套完整的人力资源培训、激励、绩效考核和留住人才的方略,培训应尽量借用外来力量。考核重点应放在员工对企业的“价值”七来衡量,通过考核留住有“价值”的员工、淘汰不适用的员丁。要有一套完整的内部审核、考核和升迁降级的制度和程序。
4.3.4 合力来自内部,来自团队的合作
一要有一个睿智、坚毅、团结、特别能作战的领导层,有一位把握方向的人才。 二要有一支百折不挠、特别能战斗的职工队伍。
三是有一支不断开拓进取、勇于创新的科技人员队伍,有一支不断开拓市场的营销队伍、一支恪尽职守的管理人员队伍。
归纳为一点就是物尽所用,人尽所能,在岗位上发挥其才能,不拘一格选人才。要让每一个员工实现自己的价值,同时企业也获得应有的价值。
江苏长电科技公司成功的经验有:
长电科技公司董事长王新潮先生在2004年荣膺“中国半导体产业领军人物”,他是长电公司的掌舵人,他经常要求各级管理人员“无论什么时候市场总会有的,关键看你怎么做”,“困难总是会有办法解决的”。在实施中,他又开展“三讲”活动,即“讲责任、讲精细、讲效率”,具体体现在各级人员的执行力上。执行力是企业核心竞争力,任何工作都落实在具体的行动之中,体现在企业业绩的上升与抗风险能力的增强。这样既内延了长电的能力挖潜,又外延了长电的产能发展。 由小做大,由大做强,要达到大而强。目标是IC封装50亿块、TR封装200亿只。
由小到精、精工封装。
采用IDM规模化大生产,这无论从提高企业核心竞争力还是从市场发展来看,具有较强生命力和发展潜力。
随着我国半导体封装技术日新月异的发展,对人才、技术、资金、管理的要求越来越高,尤其在IC产业回落低潮中。不是在困境中消逝,就在困境中奋起!不是在等待中老去,就是在奋斗中获得新生,潮起潮落的商品经济,市场规律就是这样在淘汰和选择人才。
可以肯定,雨后青山山更青,雪霁梅花花更俏,我国半导体封装业必定能更上一层楼。
3G发展趋势分析
摘要 本文简单回顾了3G发展的历史,介绍了3G发展的现状,并分别从网络、终端和业务三方面分析了3G发展的趋势。
关键词 3G WCDMA cdma2000 1xEV-DO
1、引言
进入2004年后,3G进入快速发展阶段。在3G快速发展的同时,也应该看到存在的局限性。3G网络要求具有良好的服务质量(QoS)、后向兼容性及其与固网的兼容性、以及高速多媒体业务能力等,而现有3G网络与这一目标还有差距;3G终端在多媒体业务支持、延长待机时间、统一应用平台等方面还需要进一步改进;由于网络质量、终端瓶颈以及缺乏合适的业务模式等原因,体现3G差异化服务的高速多媒体业务发展并不理想。这些限制引起人们对3G网络、终端和业务发展趋势的重新思考。
2、3G网络发展趋势分析
2.1 宽带化
宽带化体现为对无线传输能力的要求。3G系统要求能够支持高达2Mbit/s的传输速率。随着新型多媒体业务的发展、话务量的提升等,对3G系统及下一代无线网络的无线传输速率要求会越来越高,即宽带化是3G网络的基本发展趋势之一。
对于WCDMA网络技术体制而言,R99和R4版本支持的前反向峰值速率可达384kbit/s;R5版本中引入了高速下行数据分组(HSDPA)接入功能,下行峰值速率可高达14.4Mbit/s;R6版本中进一步引入了高速上行数据分组(HSUPA)接入功能,上行峰值速率可高达3.6Mbit/s;R7版本中可能采用OFDM,MIMO等关键技术,进一步提高无线链路的传输速率,同时增加系统容量。
对于cdma2000网络技术体制而言,cdma2000 1x的前反向峰值速率可达153.6kbit/s;1xEV-DO Release 0前向峰值速率提高到2.4Mbit/s,反向虽然相对于cdma2000 1x没有改善,但在1xEV-DO Release A中,反向峰值速率提高到1.8Mbit/s,同时前向峰值速率也进一步提高到3.1Mbit/s;1xEV-DV的前反向峰值速率与1xEV-DO Release A基本一致。由于1xEV-DO的发展前景相对明朗,目前主要针对1xEV-DO这一发展分支,考虑cdma2000无线传输技术的进一步发展。在 2005年6月的3GPP2会议上,对下一代EV-DO网络功能要求进行了研讨,对采用OFDM多载波方案和MIMO多天线技术达成了共识,以提供与 WCDMAR7相媲美的带宽无线传输。
由此可见,不但同属于cdma2000标准系列的1xEV-DO和1xEV-DV在峰值速率的设计上是一致的,而且分属于不同3G技术体制的1xEV-DO与HSDPA在前向峰值速率设计上也是一致的。这种一致性是由共同的业务需求决定的。
2.2 网络融合
2.2.1 3G网络融合的要求
ITU最初希望全球统一3G标准,其中包含了3G网络融合的思想,主要体现在以下两方面:
(1)3G网络的后向兼容性。为了保护2G网络投资,降低3G网络业务运营的风险,在3G标准的制定中,要求考虑从多种标准的2G网络向3G网络的平滑演进。
(2)3G网络与固定网络的兼容性。为了实现移动业务与固网业务的融合,实现业务的无缝覆盖和多种网络资源的共享,降低业务运营和网络维护的成本,在3G标准的制定中,要求考虑3G网络与固网的互通问题。尽管目前存在多种3G技术标准,但是不同3G技术标准网络之间,以及各种3G技术标准网络与固网之间的互通仍需逐步解决。
2.2.2 3G网络融合的方向
3G网络的融合也是电信网、计算机网和广播电视网走向三网融合的第一步。从基本功能架构上看,传统网络从上向下大致可分为业务网、承载网和传输网三部分;3G网络融合固网与移动网后,网络架构从上到下大致可分为业务应用层、业务控制与交换层和承载与传输网络。其中,业务应用层面包含传统业务网中有关业务应用及其应用平台;业务控制与交换层完成传统业务网的呼叫控制、会话管理、用户管理等功能;传统承载网中的信令控制与数据承载功能分别由不同的逻辑实体实现;传统的传输网则由多种传输协议逐渐向IP传输和ATM传输并存、进而统一到IP传输这个方向发展。由此归纳出3G网络融合的方向,即开放的业务应用平台,节省业务开发时间和成本,实现多厂家业务应用设备的互通;统一的业务控制与交换层,采用IMS实现移动网与固网业务上的融合;以IP为核心的承载与传输网。下面重点针对控制层面IMS的实现和承载网的全IP化展开分析。
(1)IMS
目前的电信网络体系结构由多个相互独立的垂直业务体系组成,如VoIP、可视电话、视频点播等,不同的网络为用户提供不同的业务。这种点到点形式的传统网络结构——“终端—网络—应用”不利于运营商简单、快速引入新业务以及业务之间的互动。而下一代融合网络的演进方向是 “多种终端—多种网络(统一控制核心)—多种应用”的网络体系结构,不同业务能够同时进行和交互。基于IMS的融合体系结构正是应这种融合需求产生的。
IMS是用于提供多媒体业务呼叫控制功能的子系统,该子系统与用户的接入方式无关,并能为多种上层业务应用平台提供统一的呼叫控制。IMS通常还具有多用户属性管理功能和媒体管理功能。
IMS目前有三大问题需要解决,一是能处理多大的容量,二是如何保证网间通信的安全,三是对用户数据的分布。
(2)全IP化
承载网的全IP化包含以下两个方面:
●对现有网络进行全IP化改造。以1xEV-DO无线接入网的全IP化改造为例。目前,1xEV-DO无线接入网主要采用ATM传输协议,提供可靠的传送和良好的QoS保证。不过,从系统可扩展性、节约网络建设成本等方面考虑,以IP为核心的承载与传输逐渐从分组核心网向无线接入网渗透,并将最终成为无线接入网链路层协议的主流。在无线接入网的IP化方面,需要重点考虑IP QoS的保证、系统容量的改善、寻呼策略的设计等问题。
●在新技术标准中直接采用全IP化设计,以提供对不同传输业务的汇聚功能,如WiMAX。WiMAX作为一种无线城域网技术标准,在目前全球缺乏统一宽带无线接入技术标准之际,有重要现实意义,对于城郊、农村、偏远等地区以及利用xDSL,Cable Modem方式不能有效覆盖、不便于和不值得部署有线网的区域,大有用武之地。在802.16a基础上增强改进的802.16e标准,将有利于有效延伸 WLAN的连接,推进热点地区及家庭域SOHO等小型办公区域的WLAN的有效发展,WiMAX与WiFi,3G在相当长时间内将会互补共存,并在重叠区有一定程度的彼此竞争,保持这些系统应用之间的有效互联互通及增强其自身竞争力亦是WiMAX面临的重要任务。
3、3G终端发展趋势分析
移动终端数据处理能力不断增强,其应用也日益多样化,对整个系统的软硬件资源要求不断提高。移动终端除了具有简单的话音通信功能外,还具备数据通信和数据计算功能,要求采用单独的移动终端操作系统,完成系统资源的调度和管理,并为上层应用软件平台提供服务。下面结合具有上述特性的移动终端的逻辑结构,介绍3G终端的发展趋势。
3.1 终端定制
以往的移动业务多集中于语音和短信,运营商在终端制造方面没有太多的契合点。随着移动话音市场趋于饱和,运营商将目光逐渐转向移动数据增值业务,而数据业务的真正潜力并不只是短信等通信形式,而是移动通信与商务、娱乐等应用的融合,这要借助于终端的改进来实现。数据业务的使用与终端规范标准相关。一方面,运营商要求介入终端标准定制,寻求更好的终端标准支持自己推出的业务;另一方面,终端厂商要求结合运营商需求,开发出适合市场需求的终端产品。两方面相互配合,有助于解决日益显现的运营商业务创新与终端厂商生产滞后之间的矛盾。纵观全球各大移动通信运营商,在不遗余力地推广个性化无线数据业务的同时,移动终端的定制化战略已成为发展趋势。运营商进行手机定制是协调整个产业链有序合理发展的手段。从运营商自身的角度来说,终端定制是为了促进数据业务的推广,提升客户满意度;从整个行业的角度来说,运营商可以通过定制手机介入终端价值链,促进电信运营、终端制造、增值业务开发、渠道等产业链各个环节的整合。
3.2 开放的业务应用平台
3G业务发展主要由市场需求驱动,市场需求决定业务,业务决定技术,所以业务标准的发展往往落后于市场需求,这就造成一些被市场接受的业务,其设备在进入市场之前,缺乏统一的互操作性标准。用户通过终端体验各种新业务,由于终端采用的业务标准不统一,造成不同品牌终端在业务互通中存在诸多问题,从而影响了业务的使用效果。这些在用户看来是终端的问题,其实背后反映了业务标准化的问题,当然也包括终端应用平台的统一问题。所以,推进业务的标准化,实现开放的终端业务应用平台,是3G终端的发展趋势之一。
3.3 智能终端
传统的移动终端硬件结构简单,软件功能有限,主要用于提供语音业务和简单的数据增值业务。为了更好地支持第三方开发的丰富多彩的多媒体业务,要求移动终端具有强大的处理能力和业务支持能力,智能手机由于基于商用操作系统和具有丰富的业务处理及连接功能,可以很好地实现通信、电脑和互联网的融合,从而提高终端用户对移动多媒体通信的体验。相对于传统移动终端,智能终端的内容将更加丰富,它将为新业务的发展提供一个高效的平台,可以更快速、有效地开发各种个性化、优质的多媒体业务。
3.4 双模/多模终端
多种3G技术体制的共存决定了未来将是单模、双模和多模终端共存的局面。目前,市场上已有GSM/WCDMA, GSM/cdma2000,cdma20001x/1xEV-DO双模终端。随着芯片集成度的持续提高,在终端中同时集成多种不同协议的能力也会逐渐增强。以前,双/多模多用来实现跨网漫游或补充覆盖的战术性解决方案,而未将其上升到战略层面来解决网络技术体制的升级问题。实际上,从终端上解决技术体制升级要远比从系统设备上解决容易得多。系统设备的升级要兼顾现有设备的投资,而更换终端却容易得多。目前,部分运营商和厂商已经意识到这一点,共同推进双 /多模终端和芯片的研制步伐。
3.5 低功耗手机和高能电池
由于3G手机对多媒体功能的要求较高,而彩屏、摄像头、蓝牙、游戏和流媒体等功能或应用耗电量较高,加之3G手机的外形越来越小巧、轻薄,手机电池的体积也在减小,导致大部分3G手机都面临着电池容量小,待机和操作时间短等问题。现阶段,3G手机配备的电池以锂离子电池为主,可以通过改进手机芯片的节电技术或提高锂离子电池的能量密度,进一步提高手机的待机时间,使得多媒体3G手机待机时间和通话时间逐渐接近甚至超过目前 2G手机的水平。与此同时,目前世界各国的厂商都在全力进行具有高能量密度的燃料电池的研制,预计到2006年首部采用燃料电池的手机将会商用。总体来看,锂离子电池近期仍是主流、燃料电池是未来的发展方向。
4、3G业务发展趋势分析
下面将在分析3G业务发展的现状的基础上,归纳3G业务发展的特点,总结3G业务发展的影响因素。
4.1 3G业务的发展特点
4.1.1 业务继承性
3G业务的继承性体现在3G业务与2G/2.5G业务之间的关系中。从3G网络能力来看,3G网络几乎兼容现有所有 2G/2.5G网络业务;同时考虑到业务开发的滞后性、保护网络投资、降低业务开发和市场培育成本等,运营商也希望将2G/2.5G网络业务平稳过渡到由 3G网络提供,或者在技术条件和市场条件允许的情况下,在保证用户的服务体验的前提下,通过其他技术手段以较低成本提供已有的业务。比如,传统的话音业务,在2G/2.5G网络中多基于电路承载,虽然业务服务质量有很好的保证,但是资源占用率高,运维成本也高,而且在IP技术在通信网络中越来越占据统治地位的今天,基于电路承载的话音业务逐渐被基于IP承载的话音业务取代。
3G业务的继承性同时也体现在2G/2.5G分组数据业务的平滑演进方面。在2G/2.5G网络上提供的分组业务,都可以由3G网络提供。3G网络所具有的相对较高的带宽、完备的业务体系架构、多媒体业务能力等,3G网络将能提供更好的业务服务质量。目前,在 2G/2.5G网络上开展较好的短消息业务、彩信、彩铃、音乐下载等分组业务,无需改变任何业务形态,即可在3G网络上运行。这也体现了3G网络在业务应用上的后向兼容性。
4.1.2 业务扩张性
3G网络融合的方向之一是全IP化。移动网全IP化意味着移动网与互联网的融合,在互联网上运行的各种业务,也可以通过移动网提供。移动运营商可以独立提供类似于互联网的业务,也可以将移动网作为互联网的无线延伸,提供无线因特网业务的接入,由第三方提供业务应用。当然,由移动网提供的多数分组业务,也可以由其他无线接入方式的网络来提供,比如WLAN,WiMAX等。
3G网络融合的方向之二是移动网与固网业务的融合。这种业务融合主要通过移动业务向固网业务的扩张体现出来。移动网络提供广域的覆盖、良好的计费和安全性等,其缺点是所能提供的传输带宽相对受限;WLAN可以提供较高的接入速率,但是在计费、安全性以及覆盖范围等方面相对受限;PSTN可以提供良好的话音业务,但是基于电路承载,运维成本高,也不符合电信网全IP化发展趋势。所以,移动网络与多种固定网络之间总体上呈现互补关系,局部存在竞争关系,体现在业务的提供上,可以通过双/多模终端来实现同一类业务在不同无线网络中的接入,用户感受上没有什么差别。比如,英国电信采用蓝牙和GSM的双模手机Bluephone,在室内通过双模手机接入到蓝牙网络,在室外则通过双模手机接入到GSM网络。
移动业务的融合性主要体现在移动业务向其他网络或媒体领域扩展,这也符合电信网、计算机网、广播电视网融合的大趋势。 3G网络融合是三网融合的重要一步。随着移动网络能力的提升,原本通过广播电视网提供的业务,现在已经或将能通过移动网络来提供。一个典型例子是韩国 SKT联合多家广播电视媒体推出的S-DMB业务,用户签约后,可以通过SKT的CDMA网络上行链路请求广播电视业务,网络侧处理该请求后,通过卫星直接下发或通过地面接收站转发广播电视业务内容。由于卫星下行链路或地面高功率发射链路可以提供较高的下行传输带宽,从而克服了移动网络的无线传输带宽瓶颈。在欧洲、美国和亚太地区,移动运营商也正与设备厂商及服务提供商一道推动手机电视业务的标准化和商用进程。目前看来,尽管手机电视业务的发展可能受到电信监管政策的限制或传统的广播电视运营者的不合作的影响,但是无论从三网融合的角度看,还是从移动通信的发展趋势来看,这都是无法阻挡的。
4.2 3G业务的影响因素
3G业务发展中面临多方面的问题,比如网络质量差、终端能力不足、业务内容和业务模式脱离市场需求、定价机制和服务机制有待完善等。
4.2.1 3G网络质量的影响
从3G网络功能角度看,由于技术标准的不完善或厂家设备实现上的差异,使得3G网络与2G网络之间无法实现正常的切换和漫游;由于不同厂家设备之间的互通性差,使得同一种3G技术体制网络之间无法实现互通。在3G网络运营初期,由于3G网络覆盖范围有限,在用户离开3G网络覆盖区后,若因为3G与2G网络之间无法切换和漫游而造成掉话,将直接影响到用户的服务体验。
从3G网络性能角度看,由于网络建设时间短,缺乏必要的深度优化,网络覆盖、掉话率、差错率、呼叫建立时间等没有达到业务所要求的性能指标。比如,和记黄埔2002年在欧洲刚开通WCDMA网络时,作为新型移动运营商,缺乏移动网络优化经验,最初网络质量较差,这对业务的拓展造成了一定的影响。
从3G网络的兼容性角度看,若3G网络与2G/2.5G网络之间存在良好的兼容性,那么2G/2.5G业务不需改变或仅需少量改进就能平稳移植到3G网络上来。3G网络无需重新培育市场即可以迅速提供2G/2.5G业务,获得可观的业务收入。这些业务收入反过来又可以反哺 3G网络和业务的发展,从而促进3G产业的健康发展。
4.2.2 3G终端的影响
终端的定价为业务发展的方向标。3G网络建设需要大量的投资,网络建成后,若缺乏足够数量的用户,则意味着3G建设和运营投资的巨大浪费。尽管高端用户对终端价格不太敏感,但是现有2G/2.5G网络的绝大多数高端用户难以短时间内转移到3G网络中来,而且少量的高端用户也无法支撑整个3G网络的运营,所以必须吸收足够数量的中低端用户,这就要求运营商携手终端厂家在兼顾市场培育和业务收入的前提下,制定适当的终端和业务销售策略。
终端可用性影响用户对业务的黏度。用户开始使用某种新业务时,最初的直观感受非常重要。用户通过终端来体验业务,若终端缺陷多、操作烦琐、界面不人性化等,即使业务价格适当,业务内容富有吸引力,用户可能也没有足够的耐心和信心继续使用。
用户需求的差异性要求终端趋向个性化。这也是3G业务走向个性化和娱乐化的必然要求。在多数3G网络高度同质化的今天,网络优化手段也日益丰富,不同运营商网络能力和质量可能非常接近,基于这些网络所提供的业务也是趋同的,运营商要想在激烈的市场竞争中取得优势地位,只有不断地开发出满足市场需求、符合不同用户群体要求的个性化业务,并通过个性化终端给予很好的支持,才会极大地促进新业务的推广。
双/多模终端对3G业务发展至关重要。从用户的角度看,双/多模终端有助于克服网络隔离造成的业务市场的分割,从而提供用户服务体验。从运营商角度看,当两网属于同一个运营商时,双/多模终端可以实现两网资源上的共享,弥补单一网络业务覆盖上的不足;当两网分属两个运营商时,双/多模终端实现到两网的接入可以增加运营商的营业收入。
4.2.3 3G业务模式的影响
一项成功的业务是与良好的业务模式分不开的。资费上的优惠通常只能带来一时的竞争优势,但是随着竞争对手的资费跟进,这种价格优势将会迅速消失。这就要求运营商和服务提供商在开发新业务的同时,需要更加关注新业务模式的设计。业务模式既要与网络、终端和业务自身的特性相适应,又要针对目标用户群体的特点来设计,选择适当的市场切入点来推广业务。比如,Vodafone最初推出的IM业务基于手机用户之间的互发,由于手机输入和存储的限制,这种业务模式并不成功。后来Vodafone与微软合作,借助于微软MSN Messenger的庞大的用户资源和市场影响力,在不到3年时间内,Vodafone的MSN业务已经拥有3000万注册用户。
4.3 3G业务开发的要点
4.3.1 构建前瞻性的业务体系
3G业务的发展需要一个过程,这体现在三个方面:3G网络建设和完善需要一个过程;3G增值业务市场和用户习惯需要一个培育过程;3G业务应用的发展受制于国家经济发展水平。
可以通过细分和前瞻性预测用户群体,密切跟踪预测市场需求,确立服务目标,构建业务体系,不断完善业务架构,分阶段实现业务服务目标,做到平稳、有序的发展业务。分析过去几年移动通信运营竞争的历史,可以发现一个趋势越来越明显,那就是运营商之间的竞争,从网络技术之间的竞争,逐渐体现为业务之间的竞争,而业务竞争又涉及到业务性能、服务模式及服务理念之间的竞争。从网络发展的趋势也可以看出,3G网络虽然没有全球统一标准,但是其所针对的目标业务、采用的核心技术及其网络能力要求等基本一致,不同标准体制的网络之间以及相同技术体制的网络之间的竞争将通过业务来体现。谁在激烈的市场竞争中快速推出适合市场需求的新业务,谁就能在未来市场竞争中取得一定的优势。
4.3.2 终端定制与业务定制相配合
基于市场调查,分析业务需求,确定业务功能要求,根据网络和终端支持能力,设计业务实现方案,同步改造网络和设计新型终端以支持该项业务。在业务开发的基础上,结合目标用户群体的特性,选定适当的业务模式,或对现有业务模式进行优化改进。通过这一整套新业务的开发策略,缩短业务开发周期,加快市场培育进程,将业务需求尽快转化为竞争力。
5、结束语
本文分别从网络、终端和业务三方面分析了3G发展的趋势。3G网络发展体现了宽带化和融合的趋势。3G终端发展则体现了应用平台的开放性、低功耗高能量、双多/模终端、智能终端等趋势。3G业务发展则体现了与2G/2.5G业务的继承性,及向其他无线网络、固网及广播电视网业务领域的扩张性特点;分析了3G业务发展的影响因素及其发展要素。